從19世紀開始，人們就熱衷於在這顆紅色星球上尋找生命的跡象。不過，他們有沒有留下些有說服力的證據呢？就讓天文在線帶你回顧這些年的觀測數據。
研究仍在繼續。2019年2月12日，NASA的「洞察」號漫遊車將熱流和物理特性探測儀放置在火星表面。
NASA/JPL-CALTECH/DLR
1877年，義大利天文學家在人類歷史上首次將自己的21.8毫米口徑的天文望遠鏡對準了這顆紅色星球模糊的光影。
儘管科學家早就知道，火星絕不只是夜空中的一個亮點，而是別有洞天，但是Giovanni Schiaparelli是第一個嘗試去觀測並繪圖的人。
他認為火星表面那些大片的陰影區是海洋，而周圍那些綿延百裡的暗線則是運河系統。他給這些暗線命名為「canali」，也就是「channel」（運河），在英語中被翻譯成「canals」（運河，特指火星上被認為的那些）。
在接下來的13年裡，Schiaparelli一遍遍的繪製火星的地圖。在這個過程中，他堅信，圖上的運河系統在不斷的擴大，就好像是火星上的先進文明為了抵禦乾旱而竭力建設水利系統。
不過，即使在那是，Schiaparelli的同事們依然保持懷疑的態度。在美國天文學家David Weintraub 2018年發行的《火星上的生命》一書中寫道：他的同事們覺得，Schiaparelli得出這樣的結論，要麼是他的望遠鏡壞了，要麼就是他腦子壞了。
但是Schiaparelli的畫激發了大眾的想像。有些人甚至覺得，火星的紅色是因為它的表面長滿了紅色的植物，就像覆蓋著一層日本的紅楓葉一樣。而在1938年，Orson Welles的惡作劇讓無數的美國聽眾陷入恐慌，甚至一度認為嗜殺成性的火星人已經站在了他們的家門口。
1976年，NASA的旅行者1號傳回了第一張火星表面的照片。但是它隨後被冠以「火星的面容」出現在一家惡趣味的小報上，並且說，這就是火星上存在生命的證據。小報甚至還說這些陰影都是火星文明所建造的東西，古埃及人都比不上他們。
現在我們知道，火星上的那些運河般的條紋不過是光學錯覺。但是對於火星生命的搜尋仍然引發人類極大的興趣。衛星和登陸器都已經證實，火星曾經有過很像地球一樣的環境。它曾經有海洋，湖泊，河流，還有一層比如今濃厚很多的大氣。
這顆紅色星球的地質早期被稱為「諾亞紀」——表明此時火星上存在大量的水。
現在，人們最關注的問題不再是「火星是否曾經適宜生存」，而是，「在火星的環境變得極端惡劣之前，火星上有沒有進化出生命」。如果真的來得及，那麼，也許這就印證了星際生物學家所說的「第二生命」。（我們是第一生命）
就算第二生命的形式僅僅發展到單核微生物，它的存在也意味著，在這個小小的太陽系裡，產生了兩次生命。那麼，在其他類似地球的行星上，在遙遠的星系裡，有多少星球演化出了生命呢？而最終，又有多少生命進化成了像人類一樣的文明呢？
能確定火星存在生命的最簡單的方式，就是等著那些像科幻小說裡的那種長著奇怪觸手的火星人從巖石後面跳出來，揮舞著肢體，大叫道：「嘿！歡迎來到火星，地球人！」第二種方式，就是採一些土壤樣本，分析一下是否有微生物存在。
但是火星表面的環境實在是極端惡劣，以至於即使的確曾經存在生命，研究人員也很難檢測。不過，這並不意味著科學家就束手無策了。下面是目前採用的幾種研究方式：
1.在巖石中尋找特定的構造
在地球上，這種特定的構造叫做化石。就像歐洲航天局ExoMars項目科學官Jorge Vago所說的一樣：「如果你在巖石中發現了恐龍骨頭，那麼毫無疑問，你能判斷出它曾經是活生物的一部分。
不過，令人失望的是，對於微生物來說，這點並不適用。「如果想要直接看到它們的化石結構，你得用上電子顯微鏡。」Vago說道，「但是，顯然你沒辦法把電鏡送上火星。」即使你費勁心思真的把電鏡送上了火星，「你也不過只能看到些橢圓和球形微結構體。而且即使是與生命毫無關係的化學過程也能形成這樣的結構。」
大量的火星觀測數據也未能證明火星上現在或者曾經是否存在生命。
NASA
這也是1984年科學家們所遇到的問題。在那一年，他們在南極洲艾倫山地區發現了一塊1.9kg的隕石。而且有證據顯示，這是一塊在遠古時期火星與隕石碰撞之後濺射出的一塊火星地表碎塊。
而電子顯微鏡的觀測結果顯示，隕石中有看起來像微生物化石的長條狀結構。科學界當時幾乎瘋狂了。連美國總統柯林頓都在一次白宮簡報會上都特意提到了這件事。但是後來的結果卻讓每個人都失望透頂。
「很快，這些結構就被證明和火星的生命毫無關係。」來自美國噴氣推進實驗室（JPL）的一名澳大利亞地理學家和空間生物學家Abigail Allwood如是說，「要麼是地球上的生物汙染了樣本，要麼這就不是生物的痕跡。」
從那一次開始，很多其它的試圖證明隕石中包含生命的證據相繼提出，但都被否定，因為即使是普通的地質反應也能生成這樣的結構。
關鍵問題在於，這些巖石是隕石，是從火星表面剝離下來的，它們脫離了原先的地質環境。如果我們能夠知道關於這些隕石形成時間的信息，我們就能夠確定，這些結構到底是火星生命造成的，還是地質變化造成的。但是很可惜，我們不知道。
不過，火星漫遊車並不存在這個問題。身在火星上的它直接在火星地表作業，就可以直接判斷巖石中是否存在火星生命的遺蹟。很多微生物都可以在巖石中留下蛛絲馬跡。
這樣的例子在地球上屢見不鮮。比如在西澳大利亞的皮爾巴拉地區，由Allwood帶領的科研團隊就在34.3億年前的巖石中找到了類似疊藻巖層的一層微生物遺骸。
Vago認為，同樣的微生物遺骸的結構也可能在火星上找到。尤其是在那些曾經是湖底的，並且靠近活火山巖層中。Vago的研究表明：「如果有生命存在，火山灰的堆積方式會改變。沒有生命存在的火山灰會形成層層堆疊的結構，而如果有生命存在的話，這些微生物最後會把火山灰沉積物變成像疊藻巖一樣的結構。這樣的區別一目了然。你可以輕鬆辨認出，曾經有微生物活在那裡。」
2.古老巖層中的生命跡象
如果不能直接在巖石中發現化石，那麼發現與生命有關的化學物質也一樣有用。
科學家們並不是在尋找那些與人類生命活動有關的物質，如脂類，蛋白質和DNA，而是那些只要能構成火星生命的物質的殘餘物。不過它們很難在數十億年裡仍然保持穩定的性質，所以Vago和他的同事們找出了4類能證明生命存在的物質。儘管它們已經和能構成地球生命的物質相去甚遠。它們是：
單一手性分子
很多有機分子是不對稱的，也就是說，每一種分子都存在兩種不同的手性分子。無機化學過程往往產生等量的兩種手性分子，而生物化學過程往往主要產生其中一種。雖然我們已經在火星上發現了有機分子，但是好奇號火星漫遊車並不能夠判斷它們的手性。
結構和質量集中分布的分子
地球上的生命喜歡用一定大小和質量數的分子來組成有機物。比如說，單個脂類分子的碳原子個數集中在14到20個，迄今為止都沒有任何研究能夠解釋為什麼脂類分子沒有含有更多或更少碳原子的原因。同樣的，構成DNA和RNA的5種核苷酸質量數分布在112到151之間，而用於合成蛋白質的胺基酸的質量數分布在75到204之間。「如果你能夠發現一個物質質量集中分布的『穩定島』，那麼這種集中分布就是生命的跡象。
重複的分子亞基
我們所熟知的生命喜歡將先產生一個個小分子碎片，然後一個亞基一個亞基的進行組裝。我們知道蛋白質和DNA就是這樣組裝的。但是在一些小分子的形成也遵循同樣的規律。比如脂類小分子是由一個個兩碳小分子組裝而成，這也就意味著脂類分子的碳數一般是偶數。（如14，16，18等）。而異戊二烯類分子——它們通常是油類和色素的關鍵成分，包括葉綠素，都是由5碳小分子組裝而成。即使在歲月的長河中這些聚合物分解了，它們的產物通常保持了類似的結構性質。Voga認為，如果不是生命存在幹預的話，這樣的結構很難形成。
比例不尋常的同位素
與無機化學反應相比，有機過程——至少是我們已知的有機過程，會讓那些有同位素的原子，如碳，發生一定的反應傾向。無機反應在產物的同位素比例中沒有明顯的傾向。在地球上，最常見的例子就是，碳的兩種穩定的同位素碳12和碳13。在有機體內，更重的碳13的含量明顯低於碳12。這種傾向的影響並不大，但是含量的差異已經達到可以讓科學家判斷哪些物質是有機過程產生的，哪些是無機反應的產物。這種差異甚至可以用來鑑別那些被懷疑使用興奮劑的運動員體內的物質到底是實驗室製造的還是他們自己的身體產生的。所以在火星上，如果同樣出現了環境碳12和碳13比例的嚴重失衡，那麼這很有可能就是生命存在的證據，而不是地質原因。
3.尋找甲烷的蹤跡
也許未來的火星漫遊車可能能夠直接獲得火星微生物的活體樣本，但即使它們只能找到巖石中已經降解的生物的殘餘物也是可以接受的。畢竟，「如果你設計的計劃就是去挑戰困難，去直接尋找生物遺蹟或者活得的微生物，就好像僅僅走在一個大花園中，就想要知道每一種生物的化學結構一樣。」
但是另一種判斷火星上是否存在生命的方式只需要檢測火星大氣中的甲烷。在地球上，大多數甲烷都是由生命過程產生的，包括牛的屁和植物的降解。但是甲烷在地質活動的過程中也會產生。比如水和橄欖石會發生蛇紋石化反應，生成甲烷氣體和一種叫蛇紋石的巖石。
美國噴氣推進實驗室的科學家Chris Webster說:「在2004年，歐空局的火星快車號太空飛行器在多處火星表面探測到甲烷的跡象。但是最終都一無所獲。因為這些都是獨立的事件，沒有任何可辨識的模式。」
不過到了2018年，Webster提交了好奇號火星漫遊車長達6個地球年的觀測結果。其中顯示，火星大氣中的甲烷含量在夏季達到頂峰，並且在秋，冬季逐漸回落。這有可能是因為那些能產生甲烷的細菌在溫暖的季節復甦，而在寒冷的冬季進入冬眠。Webster說:「這是我們首次發現火星大氣甲烷含量的規律，但是我們並不能確定這是由生命活動產生的還是無機的地質反應。」
但令人掃興的是，僅僅幾個月之後，在2018年華盛頓舉辦的美國地球物理學聯合會年會上，Vago的研究團隊做出報告，指出根據歐空局發射的「痕量氣體軌道器」從2016年來的觀測數據，火星大氣中的甲烷似乎完全消散了，其濃度已低於可探測的閾值。儘管這並不能證明火星上不存在局部的甲烷釋放點，就像好奇號在蓋爾環形山探測到的那樣，但是這樣的結果似乎對於全火星這類釋放點能否永久存在打上了大大的問號。
4.加油深挖吧！
科學家們一致認為，如果火星上的確存在甲烷的話，那麼它們大概率是從地下溢出的。也就是說，可能是季節性的微生物活動或者是火星地表通透性的季節性改變讓地下深處的甲烷氣體溢出地表。
科學家們猜想土衛二和火星上存在微生物
SPACE
我們也知道，由於火星大氣過於稀薄，它無法屏蔽強烈的宇宙輻射，同時也含有高濃度的高氯酸鹽，這使得火星表面極度不適合生命存在——「我們一般使用高氯酸鹽來消毒。」來自加拿大渥太華約克大學的行星科學家John Moores如是說。
所以，我們就需要向下深挖，避開高強度的宇宙輻射和有毒的高氯酸鹽的侵襲。2018年11月26日著陸的探測器「洞察」號就會通過火星地震的地震回波來探測火星地表下的地質結構。這些數據對於地質物理學家來說非常有價值。根據噴氣推進實驗室的行星科學家兼物理學家Vlada Stamenkovi所說，該計劃的下一步將用遠程探測器尋找火星上可能存在液態水的位置，然後一直鑽探到那裡。
聽起來這項工程極其浩大，不過實際上我們並不需要將數噸重的儀器發射到火星上然後像建造石油鑽井一樣麻煩。Stamenkovi說，這項工程將依靠線纜鑽頭。在《自然天文學》上，Stamenkovi he他的同事寫道：「只要你還有纜線，你就可以進一步深入。而且這些線每千米的質量甚至小於1千克。」這樣，載荷就減少了許多。同時鑽頭會將火星大氣中的二氧化碳壓入鑽孔，將碎石塊從鑽孔中清出。
最終探測器能找到什麼誰也不能預測。但是Stamenkovi 領導的另一個團隊2018年在《自然地球科學》發表了一篇論文，文中提出，也許我們不僅僅能夠找到支持產生甲烷的細菌的地方，很可能能發現消耗氧氣的生命。
目前來看，火星大氣的氧氣含量僅有0.145%，但是在地表下低溫低壓的環境下，Stamenkovi的團隊估計有大量的氧氣最終被火星的地下鹽水吸收，其氧氣濃度足以支持像地球早期的海綿動物一類的好氧型生物的生存。
氧氣並不是生命活動所需要的唯一物質。來自西雅圖華盛頓大學的一名行星科學家David Catling說：「好氧型生物的生存需要滿足很多條件」。但是如果能確定火星表面下有足夠支持複雜生命活動的氧氣無疑是令人興奮的。
5.尋找火星古代大氣的信息
無論你在尋找的是朝生暮死的小生命還是能長期活躍的智慧生命，最重要的問題在於，火星的大氣是否曾經最夠濃厚，能夠讓火星保持溼熱，以支持這類生命的形成。
有很多的證據顯示，火星曾經足夠溫暖，甚至有液態水的存在。但是這段宜居時期有沒有持續很長呢？還是僅僅曇花一現？Moores認為這是一個未解之謎。
NASA的MAVEN衛星從2014年開始環繞火星，對火星大氣與宇宙空間的相互作用進行監測。「可以確定，有很大一部分火星大氣已經逸散了。」來自科羅拉多大學波爾多分校大氣與空間物理實驗室的主研究員Bruce Jakosky如是說。
這種說法聽起來像是火星原來有很濃厚的大氣，然後也許過了很久才慢慢逸散，直到火星表面變成一片死寂的荒原。但是這樣的證據並不充分。Moores認為，火星的大氣也有可能時而厚，時而薄，從而產生不規律的暖期和冰河期。
「火星的大氣就像你錢包裡的錢一樣，」 Jakosky說道，「你可以花很多錢，但是這並不能證明你錢包裡一開始錢多還是錢少。你也許是不停的每次從ATM機上取出一點點放在包裡再去花掉。」正因為無法確定這個問題的答案，我們才無從得知火星的大氣是否在很長一段時間內都能保持足夠的厚度，讓生命得以有機會繁衍生息。
6.尋找合適的勘探點
NASA的下一期火星任務——火星2020漫遊車，將在45km寬的Jezero環形山的盆地登陸。因為這個環形山區域曾經是一片湖泊，並且有河流從周圍的山上流淌而下，注入湖中，甚至還形成了一個較大的三角洲平原。據space.com所述，該項目的科學家Ken Farley 在2018年的記者會上表示：「三角洲平原有利於保存生命活動的跡象。生命可能存在於湖水中，也可能在鹽水和湖水的交界面，但也很可能順著河流流下，最終沉澱在河口三角洲區域。」
不過像Jezero三角洲地區並不是唯一一個可能存在生命遺蹟的地方。來自新南威爾斯大學宇宙生物學的澳大利亞研究中心的指導教授Martin van Kranendonk認為，在以下幾種生命可能發源的地方我們都有可能發現生命的跡象。
科學家們一度認為，深海熱泉地區最有可能產生生命。因為這它們附近有大量對形成生命有關鍵作用的化學物質從地殼深處噴發而出。但是研究表明，像美國黃石國家公園的那種地熱噴泉似乎才是最佳地點。因為，無論深海熱泉提供了多少有用的物質，複雜的生命似乎都來不及形成。Martin van Kranendonk說：「它們（如果存在過的話）也會很快死亡，滅絕。」
但是地熱噴泉卻沒有那沒多問題。這個地區也有水位高低變化產生的間斷性潮溼和乾燥的環境。實驗室證實，正是這樣的交替環境才能促使小分子有機物化合為大分子。Martin van Kranendonk認為：「它們是一臺臺複雜的生命機器。」
這些地熱噴泉也能夠產生二氧化矽礦物。Martin van Kranendonk稱它們為「自然界中天然的保鮮室，能夠將礦物特徵包括可能的生命跡象完好的保存下來」。
此外，火星上也已經證實存在過地熱噴泉。在2007年NASA的勇氣號漫遊車在Gusev環形山的Columbia Hills地區一個叫Home Plate的地方發現了古噴泉的遺蹟。「我們認為火星上很可能有第二生命的存在。因為它曾經有地球上生命存在所需要的大部分條件。」 Martin van Kranendonk說道。
所以，火星到底有沒有第二生命存在呢？我們現在能確定的，就是我們還沒有找到任何生命存在的證據。
如果火星上的確有生命存在，那麼很可能它們已經逃離至足夠深的火星地下，以至於我們的漫遊車和衛星都沒有辦法發現它們。所以沒有發現並不意味著不存在。也不能因為我們沒能找到它們曾經存在的證據就將這種可能性一票否決。即使在地球上，那些古生命的遺蹟都已十分罕見，大多數都已成為破碎的遺骸。
如果科學家有朝一日能夠發現一些線索，那麼科學界一定會遵循「不尋常的發現需要絕對準確的證據」的準則。就火星生命而言，噴氣推進實驗室的Allwood認為，在確定火星生命的演化之前，每一種假說都要被排除一遍。沒有「可能」，「但是」，「如果」。證明火星上存在生命需要絕對準確的證據。
這不是個簡單的任務。但是，Allwood相信，這樣不是不可能的任務：「我認為如果火星上有生命存在，那麼它們一定會留下證據。這就看我們工作做的怎麼樣了。」
01參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3.大英百科全書
4.Google
5. 2.7K-Richard A. Lovett
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