如圖所示，美國宇航局的好奇號火星車從火星蓋爾隕擊坑裡取樣。這個隕擊坑裡富含碳的輕同位素，而這種物質在地球上與生命有關。圖源：NASA/CALTECH-JPL/MSSS
撰文：NADIA DRAKE
對尋找外星生命形式的科學家而言，火星的誘惑力可謂與日俱增。火星車近來的多項觀測都表明火星上可能含有微生物，這也暗示了地球可能並非是太陽系中唯一一個生命的避難所。
本月初有一則振奮人心的訊息。美國宇航局的好奇號火星車在蓋爾隕擊坑（Gale crater）的岩石中觀察到了碳同位素的混合物，而如果在地球上看到這類東西，則會被視為生命的跡象。好奇號還觀測到了偶發性和季節性的甲烷激增，而在地球上甲烷主要是由生物所產生的。
遠在3700公里外的耶澤羅隕擊坑（Jezero crater），美國宇航局的毅力號火星車也在坑底的岩石上發現了奇怪的紫色塗層。這種塗層分佈廣泛，類似地球上由微生物參與產生的“沙漠漆”。
好奇號火星車自拍的地點被稱作“瑪麗·安寧”，以19世紀的英國古生物學者命名。好奇號在離開格倫·托里頓（Glen Torridon）地區的途中，在這個地點鑽探採集了三份岩石樣本。科學家認為，格倫·托里頓地區的古老環境可能有利於生命的存在。圖源：NASA/JPL-CALTECH/MSSS
不過，科學家們暫時還沒定論火星上是否曾有生命。幾乎每個誘人的生物跡象，都可能用一些我們尚不熟悉的火星地質或化學條件來解釋，畢竟，我們對這顆星球執行機制還知之甚少，也不瞭解非生物現象是如何偽裝成生物痕跡的。
“我們面對的是一顆地外行星，所以，誰知道有什麼我們連想都沒想到過的東西。”美國宇航局噴氣推進實驗室好奇號的副專案科學家Abigail Fraeman說道。
科學家稱，在火星上探索生命的下一步是把火星的一些物質帶回地球實驗室進行研究，用最先進的儀器去搜尋人類最古老問題的答案。毅力號火星車正在忙於收集第一批樣品，而其中可能蘊含著幾十億年前耶澤羅隕擊坑裡微生物存在的證據。
無論答案是什麼，它終將揭曉我們自己星球上生命起源的重要資訊。
“這兩顆行星大部分的遠古歷史很相似，因此，在兩顆行星的演化路徑分歧如此之大，確實令人好奇。如果火星上沒有生命，是為什麼呢？什麼發生了變化？發生了什麼事？為什麼沒生命？如果有生命，又是因為發生了什麼呢？”美國佛羅里達大學的天體生物學家Amy Williams發出了一串疑問。
火星上有生命嗎？
在我們的幻想中，火星上幾乎一直有人住，要麼是外星人，要麼起碼是未來的我們。但是，航天器的觀測很快就摧毀了我們關於先進文明、季節性繁茂的植被、甚至是膠狀無害素食主義者的想象。
“當我們著陸的時候，我們沒發現發光的東西，沒發現誰打招呼，也沒發現任何鐳射槍。”卡內基科學研究所的Andrew Steele說道。
相反，軌道器和美國宇航局海盜號系列著陸器（1975年發射）拍攝的影象都清晰地顯示，火星並非佈滿著容易探測到的生命。Andrew Steele說：“這在很長一段時間裡對火星研究都是一個重創。”
1996年，科學家宣佈，從南極洲艾倫山（Allan Hills）地區發現的一塊火星隕石似乎含有微體化石，即約41億年前佈滿火星表面的一種微小的、蠕蟲狀的生命的礦化化石。這些觀測結果模稜兩可，極具爭議，引發的爭議甚至延續至今。不過，這也有好的一面。
月球與行星研究所的天體生物學家Kennda Lynch說：“這場圍繞艾倫山隕石的爭議大幅推動了天體生物學領域的發展。我非常非常感激那塊隕石，因為它讓我們切切實實地去思考我們對生命知曉些什麼。”
這張圖上可以看到好奇號火星車在火星蓋爾隕擊坑的維拉魯賓山脊（Vera Rubin Ridge）取樣時留下的鑽孔。鑽孔產生的粉末中富含碳的輕同位素，這是一種疑似但未確認的生命跡象。圖源：NASA/CALTECH-JPL/MSSS
2012年，美國宇航局六個輪的好奇號火星車著陸在蓋爾隕擊坑，開啟了火星探索的新紀元。如今，這個直徑150多公里的隕擊坑裡有一座巨大的山。這座山由很多層沉積物組成，其中儲存著火星的過往。好奇號的主要任務是搜尋以往宜居性的痕跡，比如水、有機化合物和能源等我們所瞭解的生命必需要素。
尋找水存在的證據很容易，畢竟，科學家已經推斷這個隕擊坑曾是一個很深的湖泊。好奇號幾乎立即就鑑定出只有存在水才能形成的一大片岩石。
然而，剩下的卻沒那麼簡單。
多年來，好奇號已經在這個隕擊坑裡發現了碳基生物的化學成分——大量有機分子的證據。它也發現了古代熱液活動的跡象，熱量與化合物混著流動的水，可能形成了能量來源。
好奇號火星車還發現隕擊坑裡的甲烷氣體含量會隨著季節變化而起落，而且還觀測到大量氣體偶然噴出，證實了在地球上十多年來一直無法解釋的觀測結果。在地球上的這種甲烷含量波動是生命進行活躍的新陳代謝的強有力證據。
然而，截至目前，這些觀測結果無一與生物學相關，因為總有一些外星的過程與生物跡象相似，而我們還無法完全理解。
美國賓夕法尼亞州立大學天體生物學家Christopher House說：“地球表面大多數與碳相關的過程都與生物有關，因此，去嘗試改變我們的思維模式，去想象一個可能不存在這種情況的世界，確實很難。一旦你擺脫以地球為中心的思維模式，你就會開始想象火星的其他行為方式了。”
火星上奇特的碳比例
好奇號最近發現了最怪異、最引人好奇的觀測結果。在隕擊坑多個地方採集的多份岩石樣本中，好奇號都發現有機化合物中含有比例反常的碳同位素。
在地球上，生物體在新陳代謝或光合作用中傾向於採用較輕的碳元素，導致較輕的碳與較重的碳相比豐富得多。
在蓋爾隕擊坑的5個地點，科學家都發現了相同的現象：與火星大氣層和隕石中的含量相比，較輕的碳同位素比較重的碳同位素豐富得多。這些觀測結果與澳大利亞採集的Tumbiana地質構造相似。Tumbiana地質構造是露出地面的岩層，已有27億年曆史，其中包含著古老的、新陳代謝甲烷的微生物痕跡。
“這些耗盡碳同位素的結果很有趣，引人入勝。在地球上，實現這個的唯一方式就是透過生物。”
但是，領銜這項分析的Christopher House稱情況還遠遠不清楚。他和同事們對這一不平衡給出了三種可能的解釋。
第一是這一特徵確實來自古老的微生物。另一種可能性是太陽系很久前曾從一團碳同位素比例奇特的星級塵埃雲中經過（已知確有此類塵埃雲），塵埃雲在火星上留下了痕跡。第三種解釋是紫外線與火星的二氧化碳大氣層發生反應，產生了反常的特徵。
Christopher House說：“我們不知道答案。它可能是生物產生的，也可能不是。這三種解釋都與資料契合。”
岩石上神秘的塗層
去年，美國宇航局毅力號火星車抵達耶澤羅隕擊坑，也開始尋找遠古生命的痕跡。
毅力號在耶澤羅隕擊坑漫遊期間發現大量岩石上都有紫色的、富含鐵的塗層。目前研究該塗層的美國普渡大學的Bradley Garczynski稱，儘管火星其他地方的岩石上也有不同的塗層，但是這種塗層與其火星車之前在火星上發現的任何東西都不同。
在地球上，這類塗層常見於存在大量噬巖微生物的沙漠中。
“它們真的很有趣，它們在地球上肯定具有生物學意義，因此，換句話說，當我們發現其他星球上有這種東西形成時，它們對我們而言就具有極大的天體生物學意義。”Amy Williams說道。
Kennda Lynch專門研究與火星環境相似的地球環境。她說在耶澤羅隕擊坑的石漆中找到生物標記物也並非不可能。“微生物會做一些令人驚訝的事情。它們在岩石表面形成塗層和漆的原因是它們喜歡吃岩石。”
然而，Kennda Lynch說地球上這類漆形成的環境有許多背景，而這背景對闡釋火星上的發現至關重要。即使在我們自己的星球上，調查人員也需要嚴格評估這種材料是生物還是其他過程形成的。相隔這麼遠來回答這樣的問題要難得多。
Abigail Fraeman說：“我們在火星上探索的是一個極為複雜和難懂的系統。”
另一個星球的不確定性
截至目前，對生命的確切檢測需要把火星上的物質帶回地球，科學家才能利用效能最好的裝置來仔細檢查。毅力號的一項主要任務就是鑑別並收集樣品，以待未來的航天器將其帶回。
Abigail Fraeman說：“這些我們正在採集的樣品都是經過精挑細選的。我們大體上知道它們來自哪裡，而這將是破解這些大問題的關鍵。”
但是，即便實驗室裡有了火星的物質也不一定就能解開謎題。科學家們仍在爭論約13000年前墜入南極的那顆來自火星的隕石ALH84001裡究竟生活著什麼。Andrew Steele已經研究這塊隕石長達25年。
他說：“我一直研究它的一個原因是：如果它不是生命造就的，那是什麼？”
Andrew Steele及其同事本月初報告稱這顆隕石中的複雜有機物可以在沒有生命存在的情況下形成，而地下流體與岩石和礦物發生作用的普通化學反應就能形成。
Andrew Steele說：“這是否意味著在那顆隕石裡沒有火星生命？其實我也無法證明。如果其中確實存在火星有機體，它也並未展示出與地球有機體的相似之處。這是某種完全不同的東西，我還在研究。”
是這類地質反應產生了火星上的甲烷，或者是散落在火星上的有機物，或者是耶澤羅隕擊坑的岩石塗層嗎？天體生物學家稱這完全有可能。火星畢竟是另外一顆星球，化學特性和地貌特徵迥異，即便看上去有些熟悉，但仍然截然不同。
Amy Williams說：“火星再一次證明了它不是地球。它不是停留在過去的地球。它是它自己，一顆演化中的行星，它上面發生的一些過程有些與地球上相似，有些卻非常陌生。”
（譯者：mike-gao）
