作者洛里·达何塞，加州理工学院 一位艺术家描绘了当液态水还存在于火星上时，杰零陨石坑可能看起来像一个湖泊
信用:美国航天局/JPL-加州理工学院 我们所知道的生命，除了在地球上，从来没有在太阳系或宇宙中的任何地方发现过
但这并不一定意味着它不存在
火星2020任务是美国国家航空航天局第一个明确包含天体生物学内容的任务
火星2020计划在几十年内分多个部分执行，它和相关任务的目标是第一个返回另一个星球的样本，目的是检查它们是否有生命迹象
但是科学家希望找到什么呢？他们如何知道是否或何时找到它？如果发现了什么，对地球上的生命意味着什么，如果没有，又意味着什么？ 为了深入了解这些问题，我们采访了伍迪·费舍尔，他是地球生物学教授，也是加州理工学院自治系统和技术中心的副主任
费希尔研究地球上的古代岩石，寻找古代生命的迹象
就潜在的生命宿主而言，火星与地球的主要不同之处是什么？ 有很多东西让火星与众不同，但一个重要的原因是它没有构造活动
在某些方面，火星可能比地球更适合保存早期生命的特征
地球在构造上是活跃的，所以地球历史早期的任何岩石，比如30到40亿年前的岩石，现在都被高温高压掩埋了，这些条件可以抹去它可能包含的任何生命线索
另一方面，火星表面相对来说并没有因为构造或水的侵蚀作用而改变
如果火星在30到40亿年前就有生命，它可能是太阳系最早生命的证据
我们知道火星过去要潮湿得多，我们认为水是生命发展和繁荣的一个非常重要的组成部分
事实上，选择火星2020的杰零陨石坑着陆地点是因为它曾经拥有一个太浩湖大小的湖泊
水确实对岩石起作用，改变它们，在它们沉积后改变它们
但是现在火星是干燥的
缺水意味着更少的变化发生
火星实际上可以给我们一个比地球更好的机会来回答30或40亿年前太阳系是什么样子的问题
假设复杂的样本返回过程确实将火星表面的碎片带回地球，你会在这些样本中寻找什么？ 当然，找到像地球上自然历史博物馆里看到的骨骼化石将会完全改变范式
但我们预计，如果火星上存在生命，那应该是微生物，而微生物通常不会留下骨骼化石；地球岩石记录中罕见的微生物记录是被矿物掩埋的丝状体和球状化石
我们知道一些有利于记录生物活动的因素:基本上任何地方都有新的矿物形成，比如碳酸盐
这些矿物在形成时可以模板化和封装它们的环境碎片，并保存了地球上的微生物化石信息
碳酸盐理论上是在杰零陨石坑，所以我们非常有兴趣收集任何我们发现的碳酸盐样品，看看这些是否保存了生命的结构证据
我们还会寻找有机生物标记化合物，这是一组分子，如果没有生物学的帮助，它们的产生是非常不利的；我们细胞中的胆固醇分子就是这方面的例子
有很多提议的生物特征
许多并不是生命独有的，也不是生命的诊断，但肯定暗示了这一点，因为我们想不出没有细胞也能制造它们的另一种方式
这方面有哪些例子？ 以叠层石为例:这些块状的岩石结构有点像片状饼干
在地球上，我们认为它们是被称为微生物垫的粘性细菌网络的化石残留物
微生物垫是极其重要的生物群落，甚至在动物在我们的星球上进化之前
在生命的大部分历史中，记录是叠层石
但是我们对它们是如何形成的了解还存在空白——甚至可能有完整的叠层石种类，它们是由独立于生物学的矿物生长过程产生的
如果在火星上发现了一个叠层石结构，并且其中没有额外的有机特征，会怎么样？寻找火星上的生命可以帮助我们解决我们对自己星球上发生的过程的理解上的差距
另一方面，我们从地球上的岩石记录中知道一些可以愚弄你的例子
如果我在显微镜下给你看某些类型的旧岩石的薄片，你会看着它，然后说，“哦，那肯定是一个细胞
肯定是
我会说，“不，实际上我知道这是一块变质岩
这是在生命无法达到的温度和压力条件下产生的
" 令我兴奋的是，研究人员最近提出，我们可以寻找生命起源前过程的特征——生命起源前的物理和化学过程
从我们目前的数据来看，火星拥有可居住的环境是绝对清楚的，但是下一个问题是它们是否真的有人居住
提出这个问题的另一种方式是，在那些环境中发生的过程可能是导致生命的某种东西的前兆吗？有这个机会可以说，也许火星从来没有存在过，但也许它是从这条路上开始的
也许是从那种益生元化学开始的
也许在火星的表面环境中已经发生或正在发生令人兴奋的化学反应，但它从未真正实现
什么过程被认为是生命的前兆？ 关于什么样的环境和过程对生命的起源是重要的，有许多类似的观点
但是我们知道的很少
今天，在现代地球环境中，你无法回答这个问题，因为生命无处不在，可以战胜任何这样的生命起源过程
但是也许你可以在古代火星环境中看到这些过程的证据
想象一下，如果我们最终到达火星上的杰零，我们观察到有一堆有机物，我们能够描述其中一些有机物的特征
也许它看起来像是在实验室条件下，在某个实验装置、热液系统、温泉环境或碱性湖泊中制造的一些东西
我们有这个真正的机会从火星上发现一些令人惊奇的东西，也有机会在火星上发现一些我们在地球上认为理所当然的东西
也许有非生物的方法来产生一些我们认为是由地球上的生命产生的物质和纹理
科学界如何达成共识，宣布“这是过去生活的标志？”“生活”有官方定义吗？ 想象我们找到一个叠层石
团队内外都会有人准备宣布胜利
“就这样，我们找到了生命
“也会有一群人说，”好吧，等一下
我们怎么知道我们这么确定？" 我认为，随着我们发现这些材料，这种往复将会发生
在这个过程中，这种对话非常重要
科学是如此微妙
总是这样的讨论
随着每一个新的观察和发现，提出更详细、更精确的问题的能力也随之而来
目前，当我们谈论生命探测时，总是有警告，如果-然后，诸如此类的事情
我们并不总是能很好地向公众解释这一点
但我认为，如果能说，“看，我们在这里看到了与生命相关的材料，我们将进行严格的测试，但这比我们以往任何时候都更接近于理解生命是否存在于我们自己的星球之外
" 火星上生命的存在将如何改变我们对地球上生命的看法？ 想象你能在火星上找到古代生命的迹象
接下来你想看到的是，这个星球上是否存在延续至今的生命
想象我们也发现了这一点
接下来你想知道的是，和地球上的生命有关吗？它在多大程度上让我们想起了自己或不记得自己？是完全不同的实验吗？无论它是否在火星上独立进化，而不是作为胚种的一部分——生命以某种方式在整个太阳系的陨石或类似东西上传播的想法——真的很有趣
我们想知道火星和地球上的生命有什么共同点
火星上的生命是如何繁衍的？活着的规则是什么？ 想象你找到了一个类似细胞的东西
这可能会告诉你生命必须被包裹在一层薄膜里
这些细胞是如何获取能量的？对于地球上的细胞来说，只有三种左右的能量——像三磷酸腺苷(一种提供能量来驱动生物过程的分子)、氧化还原反应和膜化学梯度中的磷酸酐键——被使用过，尽管在过去可能还有更多我们不知道的东西
火星也是这样吗？那里的生命找到了利用地球上没有的其他能源的方法了吗？ 由此产生的问题变得非常令人兴奋，非常迅速
即使胚种最终对地球和火星上的生命负责，那是什么时候发生的？能够研究这些东西绝对是令人着迷的
也许可以结合把人送上火星来研究它们，因为我们离实现这个目标可能还有十年的时间
尽管把像“坚忍”号这样的火星车送到杰零陨石坑取得了巨大的技术成就，但你能对一个人进行的研究仍然超出了我们用火星车所能完成的范围
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