我们可以去火星生存吗?

在火星上证实了有高盐液态水的存在后,NASA重新点燃了我们发现外星生命的希望。,大部分人的第一反应是:“既然水存在,那么火星上会有生命存在吗?”

火星是一个大气稀薄、冷热交替比地球更极端的世界。不过相比其他的类地行星,条件似乎又要好的多了。现在我们在火星上找到了液态水存在的痕迹,这就引发了一个明显的问题:什么样的生命形式有可能能真正生活在那里?

现在的火星上,如果有生命,几乎可以肯定是微生物。不过直到我们真正找到并研究它们之前,所有东西都是不确定的。现在嘛,我们倒是可以做一些关于火星生命的本质的猜测。如果我们深入了解生活在地球上最恶劣的环境下的一些最奇怪的生物,我们也许能找到些答案——而这,也可能是未来火星探索的重要方向。

火星有水, 但环境恶劣

可能生存在火星的微生物,其生存策略也许能够从适应地球极端环境的嗜盐菌和嗜冷菌身上得到提示。但是在火星生活还有其他的一些更大的挑战,它们是任何生命形式都必须克服的。

首先,重要的事实是,火星大气缺乏臭氧层的保护。实际上,你可以认为那里一直在用紫外线照射杀菌。

其次是盐的实际性质。在火星上,到目前为止我们发现的卤水是高氯酸盐。它是种高度腐蚀性的化合物,对于大部分的地球生物来讲,这玩意是有毒的。

有液态水存在的火星陨石坑。暗色条纹就是高氯酸盐溶液产生的流动条纹。这样的环境,能支持生命存在吗?图片来源:NASA

火星上有盐水的环境大概是什么样的?根据NASA对火星陨石坑上暗色条纹的光谱分析显示,“强有力的证据”表明这是水化的高氯酸盐产生的流动条纹。而溶解大量盐份的水可以降低水的冰点,让其在零下的温度里也不会结冰。目前在火星上发现的高氯酸盐还包括和其他各种原子相互结合的氯和氧,这能让高氯酸盐溶液在摄氏零下70度的温度下仍然保持液态。

因此,我们认为火星上的这些盐水也许偶尔从陨石坑壁上流下来,沉积出盐纹,并将水汽蒸发到上方稀薄的大气层。这些水可能来源于地下,也可能来自高氯酸盐从空气中“拉拽”出的水蒸汽。

这些卤水“过于极端”,几乎不可能有生命。“在地球上也有些高盐分的卤水,但它们太咸了,生命没法生存。”NASA的天体生物学家、著名的“火星地球化”爱好者克里斯·麦凯(Chris McKay)说,“最有名的一个盐池是在南极洲的唐胡安池。但火星上的盐水比这个小池的氯化钙盐水更咸。”

如果我们只是凭空想象这种环境是挺困难的,不过好在我们可以在地球上找到类似的环境。在阿塔卡马沙漠,地球上最为极端的环境之一,科学家发现了一些生活在盐结晶表面液态水薄膜里的微生物。根据2011在《天体生物学》发表的1中,这些液态水可能是由盐分从空气中“抓取”的。

然而困难在于,高氯酸盐表面这层液态水薄膜的水活性将非常低。这意味着水份难被生命所利用。“如果这些卤水是高氯酸饱和溶液,在这样的低水活性生存生活,据我们所知,反正在地球上不可能。”研究的第一作者露捷德拉·欧嘉(Lujendra Ojha)说。更别提高氯酸对地球上大多数生命都是有毒的了。

阿塔卡马沙漠,仍有一些微生物生活在盐层表面的液态水里。图片来源:

这些细菌,能在火星生存吗?

我们应该保持开放的心态,因为如果微生物能够在阿塔卡马沙漠生存,那么一切皆有可能。

避免辐射的一种方法是住在地下。我们所看到的高氯酸盐卤水来自地表含水层,也许这些含水层就提供了一个无辐射的避难所。但我们并不知道事实是不是这样。

时间拥有令人震惊的能力,生命已经证明了它们能够适应有毒环境。在高腐蚀性的酸性矿山下水道和湖泊中,我们发现了生命的存在。我们已经观察到北极汞污染水平的上升过程里,微生物逐渐适应的现象。同时微生物学家也发现,地球上就存在一种细菌酶,也许能降低高氯酸盐的毒性。

火星上的液态水的确切证据并不意味着火星上有生命。但它确实让我们看到了些希望。正如吉姆说的那样:“哪里有液态水,哪里就很可能有生命。”在我们得到一些样品之前,可能的生命性质是没法确定的,不过探索任务就要来了。2020年,美国航空航天局已安排一个火星探测车,它将带回那里的样品,让我们寻找“化学化石”或者其他生命的证据。

如果我们找到了,那么任何结果肯定都是令人震惊的。(编辑:Jerrusalem)

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南极洲是地球上最冷、最空旷和最危险的地方之一。这片大陆面积约为 1400 万平方千米,大部分表面都覆盖着厚厚的冰层。但是这片冰冷的荒漠,有可能证明在更远的世界可能发生的事情。

从空中看南极洲的玛丽·伯德地. 图片来自:NASA

科学家们认为,南极洲极端的条件和特别的景观,与未来宇航员在月球和火星执行任务时所面临的情况相似,因此他们招募了两名英国探险家,观察人类被推向极限时的适应性,最终生成供太空探索参考的基因组、生理、心理和环境数据模型。

两位探险家都有丰富的探险背景和不凡的过去。

Justin Packshaw 今年 57 岁,当过八年军官,曾代表英国参加帆船比赛,多次前往北极和南极以及登顶珠穆朗玛峰。

Jamie Facer Childs 出生于 1987 年,在 2007 年划船横渡印度洋,也是 2017 年徒步穿越南极洲的英国队的一员,目前在伦敦大学学院医院重症监护室工作。

他们将在 80 天内徒步 4000 公里。这场漫长的跋涉已从三周前开始,每人用雪橇拖着 200 公斤的设备和用品,没有机械辅助,完全依靠人力和风筝牵引雪橇,与不断变化的风速和温度斗争。

最恶劣的时候,风速达时速 111 公里,温度仅零下 56 摄氏度。

为了保持精力充沛,他们每天要摄入 8000 卡路里的热量,这相当于每天吃 76 根香蕉。

一共 4000 公里的旅程,从一端海岸到另一端海岸,他们会经过南极、大力神湾以及联合冰川。

他们本来要经过“无法接近的极点”——之所以这么称呼,是因为它是这片大陆最中心、最孤立的地方,难以从任何方向进入。但从路线图中可以看出,因为食物储备不够,他们决定转向。

这场探险是“追逐光明”任务的一部分。两位探险家正在与 NASA 、斯坦福大学合作,他们每周两次接受一系列测试,唾液、血液、尿液和粪便的样本都被储存起来;他们也戴着智能手表,以密切关注自身的生命体征、压力水平和睡眠质量。

NASA 还在测试两位探险家的视力,研究某人经历的物理刺激与其产生的感觉之间的关系。这将有助于更好地了解 1971 年在月球上发生的情况,当时宇航员 Alan Shepard 和 Edgar Mitchell 决定放弃调查一个看起来在 1.6 公里之外的大陨石坑,但实际上距离只有 15 米左右。

NASA 的 Katherine Rahill 博士表示,月球表面地形深度的变化可能让宇航员感到困惑,而南极洲广阔的白色景观让探险家面临类似的挑战

与此同时,长期太空旅行对宇航员的影响也在研究中,因为南极洲的极端环境与寒冷的太空深处有类似的压力源,包括封闭、孤立、单调、缺乏隐私和明暗循环。在国际空间站上,宇航员每 24 小时地球日会看到 16 次日出和日落。

今年早些时候,对驻扎在南极洲远程研究站的科学家有过类似研究,受试者最显著的变化是,从任务开始到完成,满足、热情和敬畏等积极情绪持续下降;而到目前为止的三周,两位探险家都享受其中,“我们一直在冒险,我们正在享受每一刻”。

除了监测本身状况,他们还受欧洲航天局委托收集环境数据,包括辐射水平、冰层状况、地表的风速风向、地表的温度梯度。这不仅是为了未来的太空探索,也是为了确保决策者了解气候危机的事实。

这是一场“old-school”的冒险,完全依靠体力和精神力。Justin Packshaw 曾通过卫星电话表示,“亲眼目睹大自然母亲在这里伸展她的力量,真是令人印象深刻”。

两位探险家希望在明年 2 月初完成旅程。这次旅程由NASA、ESA、斯坦福大学、中佛罗里达大学参与研究,统计数据和进程都可以在 Chasing the Light 的官网跟踪。

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为什么人类不去火星生活

首先是运输技术问题,路程那么远,怎样安全快捷地将人员物资送过去没法保证。其次是生存保障问题,怎样在火星严酷的自然条件下建立生存基地也是没法保证的,所以暂时人类还不能去火星生活,不过我们现在已经开始探索火星的进程了,相信过不了多久我们就可以达成愿望。

到2017年,人类有可能实现让少数人到另一个星球定居。 就连美国这个表面上热衷于航天研究的国家,关于火星的梦想也是不切实际的。早在阿波罗飞船的宇航员忙着登月时,火星似乎就已经成为下一个目标。但在过去25年中,我们所能取得的最好成绩不过是向火星发射了几个无人探测器罢了。在最近两个火星探测器因故障而烧毁,以及一份措辞严厉的报告指责美国航天局管理不善是造成两次失败的原因之后,就连这些似乎也开始远离我们。 但是,火星毕竟已经回到宇宙航线上来。美国航天局和私营部门的科学家一直在悄悄制定飞行计划,设计不仅能使人登上这颗“红色星球”而且经济上也行得通的航天器。他们相信,硬件大体上已经具备。他们认为,资金是可以解决的。美国航天局约翰逊航天中心空间研究主任布雷特·德雷克说:“我估计,用不了25年,我们就能把人送上火星,并到火星进行勘探。” 火星登陆的关键是巧妙登陆和降低成本。1989年,布什总统在纪念阿波罗11号登月20周年期间,要求美国航天局解决怎样把人送上火星的问题。随后,美国航天局提出了为期30年的庞大计划,其中包括在地球低轨道建造太空舱和燃料补给站,并开出4500亿美元这一让人咋舌的天价。 在美国航天局1989年提出计划后的10年中,美国航天界被一项称做“Mars Direct”的飞行方案迷住了。Mars Direct计划是美国航天局的承包商、马丁一玛丽埃塔航天设备公司的工程师制定的,它不仅提出到火星上做客,而且主张在这片外星土地上居住。 使Mars Direct计划备受瞩目的,是这项计划背后潜藏的科学性实在太平凡了。宇航员居住的宇宙飞船,是从美国航天局自发射“水星”载人飞船以来一直在研制的增压舱派生出来的。用于推动宇宙飞船升空的起飞发动机,是用航天飞机的发动机改造的。用于从火星大气中提取水所需的技术,是早年化学试验的产物。正是由于这一原因,Mars Direct计划所需的费用是完全可以承受的:5次飞行大约需要400亿美元,按现在的美元计算,还不到阿波罗计划的一半。 但是,难道花钱不多的太空旅行是到火星旅行的最好办法吗?美国航天局火星无人探测器的最近几次失败表明,用现成部件临时制造的代用品也许可以省钱,但一旦轮到它们飞行时,它们常常无法准确抵达目标。因此,约翰逊航天中心的工程师正在考虑其他火星登陆方案:仍包括可节约费用的就地生产燃料,但主张采用可乘6名宇航员、体积较大的飞行器和类似阿波罗的火星轨道母船。 美国航天局和火星协会的研究小组正在向位于加拿大北极地区的德文岛派出探险队,以练习求生技巧和勘探技术。德文岛与火星上寒冷干燥的荒原相似。约翰逊航天中心的研究小组正在改进飞行方案,并尽可能地把费用降到最低限度。

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