火星惡劣的氣候可能是被火星生命“玩”成這樣的。
火星的過去（想像圖）。Nick Stevens
火星的今天。照片由火星全球勘測者探測器拍攝。左圖為通常情況下的火星，右圖為被塵暴席卷全球時(shí)的火星。NASA / JPL-Caltech / MSSS
貪婪自私的外星生物吸干了火星能量，正蟄伏在地下等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。這話雖夸張，卻符合邏輯。根據(jù)科學(xué)家最新的研究推測，火星上有可能與地球同步出現(xiàn)過生命，但最后生命卻把火星氣候“玩死”了。
遠(yuǎn)古的火星曾經(jīng)比今天更加適于生命的繁衍。它有濃厚的大氣，有液態(tài)水，甚至有河流湖泊和海洋，與今天迥異。
火星的氣候?yàn)槭裁磿?huì)發(fā)生如此巨大的變化是個(gè)謎。一方面人們相信，火星較小的體積以及微弱的磁場，可能無法保證適居環(huán)境的長期維持；另一方面，科學(xué)家們也試圖從多個(gè)角度提出新穎的見解，以求對這個(gè)問題有一個(gè)較為立體的認(rèn)識。
10月10日，一個(gè)以法國科學(xué)家為首的科研團(tuán)隊(duì)在《自然：天文學(xué)》上刊文稱，火星氣候的巨變，可能與遠(yuǎn)古火星生命自己的“幫忙”分不開。它們?yōu)榱朔毖芏罅肯闹百Y源”，加速改變了火星的氣候，最終把火星從一顆適居行星，變成了一個(gè)寒冷荒蕪的世界。而它們自己，也隨著火星氣候的惡化而逐漸消亡。即便依然存在，也已經(jīng)從火星的表面退居到了火星的地下。
研究人員認(rèn)為，在大約37億年前，火星上存在一種以氫為食，并能排出甲烷的微生物。類似的微生物同時(shí)也存在于當(dāng)時(shí)的地球上，但它們在不同環(huán)境中所導(dǎo)致的結(jié)果截然相反。在地球上，噬氫微生物與環(huán)境形成了一種良性的互動(dòng)機(jī)制，逐漸推進(jìn)生命由簡單走向復(fù)雜。而在火星上，演化卻走向了另一個(gè)方向。
研究人員根據(jù)已知的火星遠(yuǎn)古大氣和巖層數(shù)據(jù)，建立了一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)模型，用來模擬這種微生物與環(huán)境之間的相互影響。
由于距離太陽較遠(yuǎn)，火星接收到的熱量較少。但是遠(yuǎn)古火星的氣溫也曾維持在-10℃至20℃之間。研究人員認(rèn)為，這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)它的大氣中富含兩種高效的溫室氣體——二氧化碳和氫。
研究人員解釋說，氫在遠(yuǎn)古火星的大氣層中是一種非常有效的溫室氣體，因?yàn)樗鼤?huì)與二氧化碳相互作用，產(chǎn)生一種所謂的“碰撞誘導(dǎo)吸收效應(yīng)”。這一效應(yīng)在地球上并不明顯，因?yàn)檫h(yuǎn)古地球大氣中的二氧化碳沒有遠(yuǎn)古火星那么多。
然而噬氫微生物如果在火星上出現(xiàn)，情況就會(huì)變糟糕。它們大量消耗氫。盡管也會(huì)產(chǎn)生甲烷，但是甲烷的溫室效應(yīng)較弱，會(huì)帶來凈冷效果，使火星氣候加速變冷。
隨著火星氣候逐漸變冷，火星地表變得不再適合生命繁衍，微生物也被迫向較溫暖的火星地下轉(zhuǎn)移。模擬結(jié)果顯示，曾經(jīng)生活在火星表面沙土中的微生物，幾億年內(nèi)會(huì)逐步遷徙到火星地表以下大約1千米的深處。
今天只有在某些地勢比較低、比較溫暖的地方，它們的棲息地才會(huì)比較靠近火星表面。研究人員認(rèn)為，今天我們最有可能在火星淺表發(fā)現(xiàn)微生物的區(qū)域包括“毅力號”所在的“杰澤羅”隕坑、南半球中緯度地區(qū)的“赫拉斯”平原，以及赤道附近的“伊西底斯”平原等。
噬氫微生物今天依然殘留在火星上并非無跡可尋。探測數(shù)據(jù)顯示，火星的大氣中存在微量甲烷。盡管尚不能確定，但這些甲烷確有可能就是這些微生物排出來的。
研究人員認(rèn)為，由于今天的火星大氣基本散失，微生物要想活下去必須改變能量的獲取源。理論上火星的地質(zhì)活動(dòng)可以形成某種與氫和二氧化碳相似的能源層。這些地方就像是散布在火星地殼中的綠洲，為殘存的火星生命活動(dòng)提供能量。
研究同時(shí)也指出了一個(gè)問題，即可持續(xù)性是否是生命演化中所固有的？研究人員認(rèn)為，由于生命的基本要素在宇宙中隨處可得，生命可能會(huì)在宇宙的各處隨機(jī)出現(xiàn)。但是生命是否能夠持續(xù)演化卻又是另外一個(gè)問題。也許大部分生命因?yàn)榕c宿主世界的相互影響不具備可持續(xù)性而很快消亡了。如果是這樣，那么對于我們?nèi)祟惖陌l(fā)展也是一個(gè)警示。
參考
Early Mars habitability and global cooling by H?-based methanogens
https://www.nature.com/articles/s41550-022-01786-w
