如果火星上有生命，这位刚去世的科学家或是发现第一人
今天的火星引来了大量行星探测任务，而“火星上是否存在生命”又被称为火星探索的“终极问题”。但火星的地位并不是从一开始就那么特殊，从平平无奇到引人注目，和火星有关的故事接连不断。甚至有人坚称，我们可能在上世纪70年代，就已经探测到了火星生命。
撰文 | 王昱
审校 | 吴非
自从人类能用多级火箭逃出地球引力阱以来，我们就一直在不断探索着太阳系内其他的未知世界。在行星探索的众多目标中，寻找地外生命始终是最引人注目的那一个。上个世纪美苏冷战时，人类对太空的探索也进入了高潮阶段，以今天的标准来看，探测器几乎是源源不断地向各个星球飞去。不过行星探测的成本终究是太高了，逐渐减少的探测器发射机会仿佛让人们不得不在星球之间作出抉择——到底要探测哪颗星球？
对寻找地外生命而言，最重要的选择标准是需要目标行星处在恒星的宜居带内。宜居带内行星和恒星的距离能让行星保持合适的温度，允许液态水的存在。但天文上的宜居带划定其实并没有非常明晰的标准，在某些标准中，火星和金星都处在宜居带内。
对金星的探测告诉我们，这是一颗拥有炽热、稠密、酸性、有毒大气的炼狱星球，甚至探测器在其中都难以生存。但人类将行星探索的重点完全转向火星，并不完全是因为金星恶劣的条件，与火星这颗红色荒凉星球有关的、令人浮想联翩的故事也是重要原因之一。
海盗号
虽然大多数科学家不认可这个结论，但是美国航空航天局（NASA）科学家吉尔伯特·莱文（Gilbert Levin）却一直在坚持，早在上世纪70年代中期，人类就已经探测到了火星上生命存在的迹象。
吉尔伯特·莱文（图片来源：其个人主页）
这些迹象是由海盗号（Viking）探测器发现的。海盗一号（Viking 1）和海盗二号（Viking 2）在1975年发射，均在次年成功抵达火星。这两个几乎相同的探测器在火星上的着陆位置相距6500千米，都装备着“标记释放”（Labeled Release）实验设备。
这一实验是由莱文博士和同事帕特里夏·斯特拉特（Patricia Straat）提出并设计的。在他们的实验中，微生物所需要的食物将被添加到火星土壤样本中，而食物中的有机物分子中包含了不稳定的碳14原子。如果微生物摄取了这些食物，那么土壤中就会释放出由它们生命活动产生的放射性二氧化碳，进而被探测器检测到。而在对照组中，火星土壤样本被加热到160℃灭菌。如果的确是微生物产生了放射性气体，那么对照组经过灭菌的土壤中，就不应该有放射性气体出现。
实验进展的很顺利，实验组中检测到了放射性二氧化碳，而对照组中则没有，在火星上相距6500千米的两个探测器均检测到了这样的结果。莱文博士坚持这是火星上存在生命的证据，在两年前的一篇文章中，莱文博士还写道：“这些数据曲线与地球土壤的标记释放试验结果相似，代表着微生物正在这颗红色的行星上呼吸。看上去，这个关于生命的终极问题终于被解决了。”
海盗二号着陆器在火星表面拍摄的照片（图片来源：NASA）
不过很显然，科学家们的共识是火星上根本不存在生命。更重要的是，当年海盗号上的分子分析实验没有找到有机物。有机物是生命存在的必要条件，因此当时NASA最终向公众宣布，标记释放实验发现了“与生命类似”的物质，而不是生命本身。
火星陨石
火星探索的真正转折点是1996年，当年发表在《科学》上的一篇论文中，科学家在陨石ALH84001里找到了微生物化石。这块被认为来自火星的陨石是1984年在南极阿伦山（Allan Hills）发现的。
ALH84001，右下角为1立方厘米的立方体（图片来源：Wikipedia）
这一结论马上传遍了全球，时任美国总统比尔·克林顿甚至还就此做了一场演讲，他在演讲中表示：“美国的空间项目将会将全部知识和技术都用于寻找火星上生命的证据。”在这之后，人类对太阳系内其他星球的探索也就转向了火星。
不过ALH84001上的“微生物化石”从一开始就充满了争议，对它的进一步研究也没有带来更多成果，反而“微观化石”被人证明完全可能由非生物过程形成。但是，由最初那篇论文引起的重大关注，仍然让人们把探索的重点转向了火星，而后来的火星任务也证明，火星上的确存在一些有趣的现象。
寻找火星上的生命
2008年，NASA凤凰号（Phoenix）着陆器在火星土壤中找到了高氯酸盐。海盗号上的有机分子探测器是通过加热土壤，让其中有机物释放出来再进行探测的，但是当高氯酸盐存在时，加热有机分子会直接将其破坏，所以就算有有机物分子存在，海盗号的实验也可能完全没有没能探测到。这是海盗号在火星上没有检测到有机物分子的解释之一。
更重要的是，凤凰号在火星上发现了水。凤凰号着陆地点位于火星北极，它搭载了一个机械臂，可以挖取火星土壤样本，并将其送入凤凰号的科学仪器中。而高温气体分析仪（Thermal and evolved gas analyzer，简称TEGA）的一次实验显示，土壤样本中大约1%的物质会在温度上升到0℃时熔化，同时TEGA的质谱仪也检测到了水蒸气。
在火星上发现的水极大扭转了人们对火星的认知，科学界对火星生命的认知也渐渐转向另一个方向。现在人们相信火星曾经温暖潮湿、曾经可能是宜居的。甚至一些科学家还认为火星上仍有微生物存在，在火星地表以下的土壤中，微生物能远离辐射的轰炸和极寒的低温。
莱文博士曾建议再向火星上发射一个标记释放实验的升级版本。升级版的实验会分为两次运行，第一次只会向样本中添加左手性的放射性分子，第二次只添加右手性的放射性分子。这两种辐射分子称镜像对称，对大多数物理化学过程来说，两种手性的分子并没有什么区别。但在地球上，生命活动过程中往往只能使用左手性的分子，所以火星微生物也可能只能使用特定手性的分子。所以如果只有一种手性的分子能获得阳性的结果，而另一种是阴性，则很有可能是生命活动的结果。但是这项提案被NASA拒绝了。
今年7月26日，莱文博士去世了，享年97岁。不过好在，在去世之前，他看到了毅力号（Perseverance）成功登陆火星。在计划中，毅力号除了释放直升机和进行常规的拍照调查之外，还要对火星样本进行采样。在2030年左右，毅力号采集到的样本可能会被另一项火星探测任务从火星用火箭送回地球。
如果一切顺利，在十余年后，火星的样本终于抵达地球时，我们就能对火星样本进行更精确的检测。或许在那时，教科书就要被改写，ALH84001上微生物化石一样的结构或许真的来自于生命活动，莱文博士也将成为第一个发现火星上生命活动的人。
参考材料：
https://www.nytimes.com/2021/08/04/science/space/gilbert-v-levin-dead.html
“Lifting the Venus Curse”，Scientific American，09.2021