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世纪发现?

一颗带有火星生命诱人证据的陨石引起了轰动。

作者:James Shreeve
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你可能期望在新闻发布会上宣布在火星上发现生命时会有些兴奋,但去年八月在华盛顿特区举行的美国国家航空航天局总部的新闻发布会现场却场面失控。房间的前排,一群记者和摄影师挤作一团争夺有利位置,互相推搡着以便看得更清楚。一群科学家在讲台旁等候,他们因时差而显得脸色苍白,在电视灯光的照射下更是如此。突然,一声尖锐的、非人的尖叫声充满了整个礼堂。美国国家航空航天局的官员从讲台焦急地喊道:有人有脱皮箱吗?我们可以连接脱皮箱吗?我们这些站在人群边缘的人只能猜测:火星生物真的要在这里的 E 街上蜕皮吗?如果美国国家航空航天局都没有设备来处理这种情况,天哪,谁会有呢?

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这一切,甚至在新闻发布会开始之前。音响系统的一个故障导致科学家们没有麦克风,延误了会议进程,并发出刺耳的反馈声。在连接了一个对这位记者来说陌生的电子设备——脱皮箱——解决了问题后,会议最终被召集。与此同时,备受瞩目的焦点——一颗可能、也许就包含着本世纪最伟大发现的陨石——安详而镇静地躺在科学家们面前的蓝色天鹅绒垫子上,正如只有石头才能做到的那样。

消息当然是值得等待的。“今天,我们正站在能否证实生命是否是地球独有的门槛上,”美国国家航空航天局局长丹·戈尔丁宣布,随后将麦克风递给了做出此项发现的科学家团队。休斯顿约翰逊航天中心(NASA Johnson Space Center)的埃弗雷特·吉布森(Everett Gibson)借助动画视频,总结了这块被认为是载有生命的岩石的“生命故事”:它在 45 亿年前从火星地表下的岩浆中结晶;半亿年后,火星上的陨石撞击使地表断裂,导致水渗透并形成碳酸盐矿物在其裂缝中;大约在 1600 万年前,一颗彗星或小行星撞击了地球,将地壳碎片抛入太空;最后,在大约 13000 年前,也就是人类刚刚开始学会种植作物的时候,这块火星的碎片进入了我们的大气层,坠落在南极洲的冰面上,并在 1984 年被一个研究小组拾起并放入了口袋。

这块岩石故事中戏剧性的转折点是那些碳酸盐矿物的形成。正如吉布森之后的科学家们所明确指出的,有四条证据表明这一过程可能得到了微小的火星细菌的协助。首先是碳酸盐球粒本身的存在,科学家们将它们比作地球上细菌形成的碳酸盐。此外,与碳酸盐相关的还有细粒的硫化物和磁铁矿,它们的形态和化学成分也类似于细菌产物。也许更具说服力的是,在碳酸盐附近发现了多环芳烃(PAHs)的浓度;PAHs 是有机物分解的常见化学结果。最后,也是最具争议的是——高功率扫描电子显微镜发现了一些蛋形和分节的、像太妃糖一样的结构,它们可能是火星细菌本身的化石。

科学家们一再强调,这些观察到的现象中的任何一个都不能证明生命曾经存在于火星上,因为每一个都可以来自无机过程。但研究人员认为,事实是它们被发现聚集在陨石中,意味着最耸人听闻的可能性也是最有可能的——用 jsc 的戴维·麦凯(David McKay)的话来说,这是对证据的一种合理解释。

为了让怀疑论者信服,美国国家航空航天局在小组中加入了一位极具资历的独立调查员,随时准备说明为什么在场的所有其他人可能都错了。加州大学洛杉矶分校的古生物学家 J. William Schopf(发现了地球上最早的生命形式——来自澳大利亚西北部、有 35 亿年历史的微体化石)从多个方面质疑了美国国家航空航天局的结论。他指出,PAH 分子可以无机形成——例如,它们存在于汽车尾气中——并且它们以前在太空碎屑中被发现过,但没有人声称它们是外星生命的证据。与此同时,研究同一块火星陨石的其他研究人员最近曾提出,这些碳酸盐是在温度远高于生命生存条件的无机条件下形成的。至于所谓的微体化石,Schopf 的专家意见是它们太微小了,不可能是化石:它们只有陆地最小细菌的百分之一。为了证明它们曾经活着,美国国家航空航天局的研究人员必须深入研究,找到细胞壁或细胞膜,如果可能的话,还要找到细胞复制的证据。Schopf 说,没有这个决定性的证据,生物学解释是不太可能的。

但他鼓励地总结道,这项工作是可以完成的,我敢打赌,一旦这些人能登上飞机,他们就会飞回休斯顿,再次在《科学》杂志上发表一篇论文。我希望他们能把这件事敲定。

所以,这至少是他们一直在努力的事情,当他们没有躲避媒体或在国会作证时。切开一个比针头小一百万倍的结构来寻找细胞壁并非易事,但麦凯和他的同事们正在开发一种方法来做到这一点。要说服同事们火星结构真的是化石,如果能在地球上找到同样微小的细菌,也会更容易。几年前,德克萨斯大学的罗伯特·福尔克(Robert Folk)首次报道了在方解石和石灰石中发现了这种体重极轻的微生物。麦凯说,在大小和形状上,福尔克的电子显微镜图像与火星图像完全匹配。到目前为止,生物学界一直缓慢地接受福尔克的结构是细菌。据福尔克说,这主要是因为它们太小了,会穿过标准实验室用来从溶液中过滤掉生命的滤网。麦凯的团队希望证实福尔克的纳米细菌的存在。麦凯说,我们正在进入新的领域,我们不想沾沾自喜。

其中一个领域涉及发现了陨石中 PAH 的激光质谱仪。斯坦福大学的理查德·扎雷(Richard Zare),也是美国国家航空航天局领导团队的成员,现在正将其重新聚焦于寻找氨基酸。这些蛋白质的组成部分在陨石中的存在并不能证明生物活动——它们也在其他陨石中被发现过——但如果扎雷发现它们与其他所谓的生命痕迹聚集在一起,而不是均匀分布,这将构成强有力的新的间接证据。

然而,要说服怀疑论者还需要更多,即使只是因为赌注如此之高——而且每个人都记得 1961 年的教训,当时另一组调查员(错误地)声称在坠落在法国的一颗陨石中发现了化石。凯斯西储大学(Case Western Reserve University)的拉尔夫·哈维(Ralph Harvey)说,如果他们对证据的解释是正确的,这将是有史以来最重要的科学发现。他领导了 12 年前在南极洲艾伦山地区回收这颗火星陨石的团队。因此,证明的标准必须是卓越的。

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就在美国国家航空航天局于八月份投下重磅炸弹的一个月前,哈维和他的同事、田纳西大学的哈利·麦斯温(Harry McSween)发表了他们自己对这颗陨石的分析。他们指出缺少含水矿物,并推测其中的碳酸盐可能是由小行星撞击突然注入火星地壳的二氧化碳形成的。他们的研究并非旨在寻找火星生命的迹象,但由于他们认为产生碳酸盐的快速化学反应发生在华氏 1200 度的高温下,这个问题就变得无关紧要了。美国国家航空航天局的团队认为,碳酸盐是在更长的时间内形成的,温度不超过 180 度。哈维仍然不以为然。他说,如果他们打开其中一块岩石,发现一些明显类似于地球生命的物质,那么也许吧。但要说服我,还需要很多。

可能比独立的证实美国国家航空航天局的发现还要多——这正是英国研究小组在十月底报告的。英国研究人员检查了另一块陨石以及艾伦山陨石,并发现了不同的证据——大量的有机碳,以及看起来具有生物学特征的碳同位素比例。但这些仍然是间接证据,生命仍然只是一个合理的解释。

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美国国家航空航天局团队的扎雷说,我愿意接受另类解释。但假设我们能够证实火星很久以前就存在生命。那么就会出现一些真正有趣的问题。

有趣,就像“那上面是否还有东西活着?”今天的火星表面缺水且寒冷,大气层太稀薄干燥,无法支持生物圈。但有清晰的证据表明,火星在其历史早期曾更温暖湿润,并且其中一些水可能仍然存在于地表之下。1995 年,华盛顿州里奇兰的太平洋西北国家实验室(Pacific Northwest National Laboratory)的托德·史蒂文斯(Todd Stevens)和詹姆斯·麦金利(James McKinley)报告在哥伦比亚河附近的玄武岩地层中发现了生活在地下 4900 英尺处的细菌,它们似乎只以玄武岩中的水和氢为生。类似的生物是否可能存在于火星地下?史蒂文斯说,我们认为这是很有可能的。在有液态水和玄武岩的火星或其他任何行星上,没有理由不能以这种方式运作。

这就引出了另一个,也许最终更有趣的问题。如果火星和地球上都有生命,那么这一切是从哪里开始的?数十亿年前,地球的一部分掉落到火星上,带来了微生物,还是反之?或者生命是在两个相邻的行星上独立出现的,还有谁知道在哪里?

扎雷说,这些问题都有答案。但我们可能无法在不前往火星的情况下找到它们。

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