人類夢想成為一個(gè)星際物種，但我們太陽系中的其他行星目前都無法支持復(fù)雜的生命。為了使火星這樣的行星適合我們居住，我們將不得不對火星進(jìn)行數(shù)十年的大規(guī)模改造。
許多使地球適宜居住的東西，如可呼吸的空氣、可忍受的溫度等等，都是來自地球早期歷史的微生物活動的結(jié)果。我們能利用微生物生命在火星上做同樣的改變嗎？
30億年前，地球?qū)θ祟悂碚f就不是那么令人向往了。它被活火山覆蓋，噴出二氧化碳和水蒸氣。單細(xì)胞生命靠硫磺勉強(qiáng)度日。大氣大部分由二氧化碳、甲烷和其他溫室氣體組成，空氣對我們和地球上大多數(shù)現(xiàn)代生命來說都是有毒的。
然后，大約25億年前，發(fā)生了一些事情。在地質(zhì)年代尺度上，隨著時(shí)間的推移，大氣中充滿了氧氣，這就是我們所說的“大氧化事件”(Great Oxygenation Event)。氧氣的豐富意味著新的、更多樣化的生命可以在這個(gè)年輕的星球上占據(jù)一席之地，比如真核生物。幾十億年后，像我們這樣復(fù)雜的多細(xì)胞生命正在這個(gè)星球上行走。
那么這些氧氣是從哪里來的呢？今天，我們認(rèn)為地球上幾乎所有的氧氣都來自藍(lán)藻，這是一種微小的、藍(lán)綠色的單細(xì)胞生物，其創(chuàng)新是能利用陽光，同化水和二氧化碳制造有機(jī)物質(zhì)并釋放氧氣，也就是光合作用。不幸的是，對于藍(lán)藻來說，光合作用產(chǎn)生了不那么有用的副產(chǎn)物，它們將氧氣丟棄到周圍環(huán)境中。
我們的每一次呼吸都要?dú)w功于藍(lán)藻，而這種流入我們環(huán)境的氧氣最終也是現(xiàn)代地球?qū)ι绱擞押玫脑蛩?。水可載舟，亦可覆舟。不管是因?yàn)闅夂蜃兓?，核?zhàn)爭，全球大流行的疾病，還是某種未知的災(zāi)難，我們最終都會想要一個(gè)新的家園。但離我們最近的，最有希望的新家園--火星--沒有氧氣。
科學(xué)家們希望重新創(chuàng)造火星上的大氧化事件，就像在地球上發(fā)生的一樣，通過利用微生物生命為我們營造環(huán)境。
用微生物改造火星
雖然火星可能在許多方面與早期地球不同，但它確實(shí)具有一些關(guān)鍵特征，這些特征可以使微生物造地工程起作用。火星的大氣層95%的是二氧化碳，它提供了藍(lán)藻制造氧氣所需成分的一半。其他的成分--水，在紅色星球上確實(shí)是稀缺的，但是我們已經(jīng)看到了它存在的證據(jù)。我們知道火星兩極有大量的冰，如果我們?nèi)诨鼈?，火星就會被一個(gè)5.5米深的海洋所覆蓋。
火星地形形成過程的想象圖
可以肯定的是，火星上已經(jīng)存在著一些液態(tài)水，但數(shù)量非常少。我們已經(jīng)在火星上看到了被稱為周期性坡線的特征，這是在火星夏季沿著山腰向前移動的暗線，到了冬天就會逐漸消失。這些黑線被認(rèn)為是隨季節(jié)而來和消逝的水流。
這張火星隕石坑側(cè)面的圖像顯示了反復(fù)出現(xiàn)的坡線。從火山口斜坡下降的暗線隨著季節(jié)而變化，這可能是流動的水。
所以，為了改造火星，我們將從我們知道液態(tài)水存在的區(qū)域開始，并在那里傾倒大量的藍(lán)藻。誠然，這將是一個(gè)更復(fù)雜的操作，而不是像聽起來這么簡單，但這就是這個(gè)想法的要旨。我們還希望包括一些產(chǎn)生溫室氣體的微生物。
火星有和地球相反的問題。我們想讓火星變得更熱，使它的大氣層變得更厚，這樣它的極地冰就可以融化了。更多的水意味著微生物有更多的機(jī)會去做它的工作。火星目前的溫度對于人類來說太冷了，它的平均溫度約為零下27攝氏度，盡管溫度可能會有很大的變化。
利用微生物在火星上啟動一個(gè)地球形成工程的想法是非常有希望，以至于NASA已經(jīng)開始了初步的試驗(yàn)?；鹦巧鷳B(tài)試驗(yàn)臺就是一項(xiàng)提議，該裝置將被納入火星未來的機(jī)器人任務(wù)。它看起來就像一個(gè)里面有一個(gè)空心室的鉆頭。鉆孔機(jī)會把自己埋在火星的土壤里，最好是有液態(tài)水的地方。一個(gè)裝滿藍(lán)藻的容器將被釋放到空心室，傳感器將檢測微生物是否產(chǎn)生氧氣或其他副產(chǎn)品。
該項(xiàng)目的第一階段是在地球上模擬的火星環(huán)境中進(jìn)行的，結(jié)果是積極的。但是，即使如此，如果我們想要在火星大規(guī)模地使用微生物，我們還必須面對一些重大的挑戰(zhàn)。
挑戰(zhàn)
火星缺乏生命行星非常必要的東西：磁層。火星在過去曾有一個(gè)磁場來保護(hù)這個(gè)星球。我們在其表面發(fā)現(xiàn)了磁化的巖石，表明磁場確實(shí)存在過，但在某個(gè)時(shí)候，磁場就消失了，我們不知道到底發(fā)生了什么。如果沒有磁層，地球表面將受到太陽輻射的轟擊，這將使更大、更復(fù)雜的生命難以維持。
“太陽風(fēng)”吹走了火星的大氣層。因此，即使我們真的誘使微生物產(chǎn)生氧氣和其他氣體，其中的大部分也會漂浮到太空中。
這些圖像顯示了從火星大氣中逃逸的不同元素。圖像從左到右顯示了漂浮在太空中顯示碳、氧和氫。
幸運(yùn)的是，這些挑戰(zhàn)并非不可克服。在短期內(nèi)，我們可能會建造類似穹頂?shù)臈⒌?，以保護(hù)我們，我們的藍(lán)藻，和我們的新大氣免受太陽風(fēng)的影響。從長遠(yuǎn)來看，美國宇航局的科學(xué)家提議在火星和太陽之間的固定軌道上放置一塊強(qiáng)大的磁鐵。這塊磁鐵將引導(dǎo)太陽風(fēng)，保護(hù)火星大氣層。隨著微生物繼續(xù)向火星大氣層排放氧氣和溫室氣體，火星將變暖，冰蓋將融化成海洋，火星很可能成為我們的第二個(gè)家園。
