火星上發現了多少次,可能存在的生命?

2020-12-06 醬子聊科學

千百年來,當人們仰望星空時,總會禁不住地發出這樣的疑問:在這個無垠的宇宙中,我們人類是孤獨存在的嗎?

我們是多麼地想知道,地球之外,還有沒有生命的存在。我們捕獲各種從宇宙傳來的信號,把探測器發射到火星上,宇宙飛船飛往遙遠的太陽系之外,一心想找到地外生命與文明的蛛絲馬跡,可是,至今卻杳無音訊,也沒有找到任何外星人充分的證據……

旅行者1號模擬照

而在1996年8月7日,似乎天外送來了一個讓人喜出望外的「禮物」。科學家們宣稱:在一個來自火星的隕石中,發現了有機物質,這意味著,地球之外可能存在著生命!

這個隕石,據說是在1600萬年前,一個小行星撞擊上了火星,導致一塊火星的巖石脫落,並飛往地球。最終於1.3萬年前墜落在南極洲的阿蘭山上。

ALH 84001隕石

這個重達1.9公斤的隕石,於1984年被發現,並命名為ALH 84001。科學家們通過檢測,發現裡面含有碳酸鹽的微結構,多環芳烴的特徵,以及生物膜的微結構等。這暗示,火星在36億年前可能存在原始形態的微生物。

這個消息,猶如一顆重磅炸彈,當時引起了很大的轟動。美國各大媒體都在大力爭相報導,他們都在宣稱:火星上存在生命,我們可能來自火星!甚至當時在任的柯林頓總統都不得不出來,發表一番公開的演講……

ALH84001隕石中發現了疑似蠕蟲化石的結

其實,這篇科研論文說的只是「可能是過去的火星生物群的化石遺蹟」,但又強調「也可能是無機結構」。當時並沒有定論,只是認為,不排除火星上有生命存在的這種可能。

我們在追尋地外文明的過程中,這種一驚一乍的「發現」,並非僅此一次。

推測火星上存在生命,最早的是,1877年火星大衝時,義大利的天文學家斯基亞帕雷利,利用天文望遠鏡進行觀測發現,火星上一條條的暗線,連通著一塊塊的暗區,看上去就像一條條的河流連通著大海。於是,他稱這些暗線為「水道」。

斯基亞帕雷利製作的早期火星地圖

喜劇性的是,這個義大利語的「水道」,後來競被人們翻譯成了「運河」。水道是天然的,而運河可是人工開拓的,這意味著火星上有著智慧的生命。

後來哈勃空間望遠鏡拍攝的照片顯示,這些「運河」,只不過是火星表面低反照率引起的誤會。

然而,這個充滿著想像力的推測,曾經激發人們探索火星的好奇心,也成為到火星尋找生命跡象的無窮動力。於是,從1960年開始,前蘇聯第一個探測器發射至今,我們已經向火星發射了近50個各種探測器。

為了人類的可持續發展,火星能否被改造為適宜人類居住的綠色星球,為人類提供第二個棲息地,也成了探測和研究火星的原動力。

那麼,火星上真的存在著生命嗎?地球上的生命是不是和火星上的生命有關?

在回答這個問題之前,我們先來看看,具備怎樣的條件,行星中的生命才有可能的存在。

從地球上對生物的長期研究和對生命的認識,得出的經驗和結論是:生命的出現,必須有液態水或其他液態介質的存在,這是生命存在的基礎。而一顆行星是否是宜居星球,主要也取決於其表面溫度是否適合液態水長期的存在。

要保證行星上有液態水,這跟行星的溫度有很大的關係。液態水存在的溫度一般在0~100攝氏度之間,溫度太高或太低都不行。而行星的溫度則與它所在的中心恆星的光度和距離有關。

假定一顆恆星的光度是L,在距離該恆星為d的行星溫度可由一人個公式得到:L=4πd2σT4。其中σ是斯特藩—玻爾茲曼常量。這顆行星離中心恆星太近或太遠,都不行。

這個在恆星周圍,適合液態水長期存在的環狀區域,就稱為「宜居帶」。地球正好在太陽系的「宜居帶」中,而火星則在「宜居帶」的邊緣上。

宜居帶示意圖

除了行星與中心恆星的距離,恆星的質量也至關重要。如果恆星質量太大,則它的壽命就越短,這就不利於生命的孕育,因為生命的孕育需要時間,並且要進化到高級生命的話,起碼也得有上億到幾十億年的時間。

比如質量是太陽5倍的恆星,壽命就只有2億年了,這個時間還來不及讓生命進化到高級形式。再比如一個質量是太陽60倍的大恆星,它的壽命也就360萬年。這個時間,對生命的演化來說,是非常非常之短的。地球誕生後8億年,才開始出現最原始的生命。

而恆星質量太小,行星的軌道太過於接近恆星,就被恆星引力牽制,像水星一樣只有一面對向太陽,這樣的環境,也不適合生命的生存與繁衍。

因此,恆星的壽命要大於宜居帶的壽命,才能使宜居帶內的行星誕生和繁衍生命,甚至出現高等智慧生物。

銀河系宜居帶與太陽系宜居帶

科學家們推測出,地外生命存在的必要條件,除了液態水或其他液態介質外,還得有組成有機物質的元素,構成這些有機化合物的化學元素,最主要的是碳,碳是生命的核心元素,沒有碳,就沒有生命,其次是氫、氧、氮、磷和硫,即所謂的CHNOPS。

於此,探索地外行星是否有生命的存在,有兩個重要的方向:一是是否有液態水,二是是否有有機物質。

1976年,第一個探測器「海盜號」登陸火星表面,開始探測火星生命的跡象。雖然沒有找到火星生命的確鑿證據,但是在其他探測器很多次探測火星的過程中,發現火星早期曾經存在表面水體。這些發現暗示了火星過去或現在存在適宜生命繁衍的環境特徵。

海盜號

2004年歐洲發射的「火星快車」在火星大氣中檢測到0~30ppb的低濃度甲烷(CH4)氣體的波動,暗示每年從火星表面有超過100噸的氣體釋放。接著,在2014年,「好奇號」同樣探測到7ppb甲烷。探測到甲烷,這預示著火星上有可能存在著生命體。

地球上的大部分甲烷都來自甲烷菌,當然,地殼中還存在一些原始甲烷,是地球在形成碳水化合物過程中的殘留物。所以,火星上發現甲烷,也有可能是火山活動造成的或是彗星或其他小行星帶來的,同時,這個甲烷源很可能就是製造這種氣體的甲烷菌,也就是火星的生命。

好奇號

好奇號」不僅發現了火星上的甲烷,在鑽取火星巖石過程中還發現了有機物,不過,還不能確定這些有機物的確實來源。

至於火星上是否存在生命,我們雖然有了一點線索,但還沒有充分的證據,還得繼續尋找......

除了火星,科學家們推測在太陽系內,有可能有生命存在的地方,還有土衛二(恩克拉多斯)和木衛二(歐羅巴)。而太陽系之外,最早認為適合生命存在的兩顆行星是,繞著紅矮星GIiese581運行的,GIiese581d和GIiese581c。2010年9月又發現另外一顆環繞X的行星,它在 GIiese581d和GIiese581c之間,被認為是比GIiese581d和GIiese581c更適合生命存在的星球,但是這顆行星是否真的存在,還沒有完全的確認。

Gliese581的宜居帶與太陽系的宜居帶比

我們如今在浩瀚的銀河系中,發現了上千顆」太陽系外的行星「。但是,這些行星,按照」宜居帶「的概念,比較接近地球環境的,最多也只有2-3顆。比如克卜勒186f行星,就位於克卜勒186行星系的宜居帶中,它的質量約為地球大小的1.1倍。克卜勒22b行星,位於克卜勒22行星系中家居帶的邊緣上。

克卜勒186f行星位於克卜勒186行星系的

探索地外生命與文明,至今我們還沒有找到確切的答案;我們是誰?我們從哪裡來?地球上的生命來源,至今也還沒有最終的結論。但是,似乎已經發現了不少的線索,我們不會就此止步......

2020年,美國的」毅力「號火星車、中國的」天問一號「火星車和環繞探測器,正在飛往火星的徵途中。它們攜帶的探測設置高端精良,代表人類最高的科技水平,揣懷著人類的夢想和希望。

也許它們這次的任務,帶回的火星樣品中,能夠給我們更加正確的答案。

和大人聊科學,小朋友卻聽懂了,就是 請關注我,漲姿勢~

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