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不翼而飛的液態水

2024-10-09 11:40:30 作者: (美)霍格蘭

  雖然哈佛大學生物學家喬治·蓋洛德·辛普森認為「其他星球上不可能出現任何形式的類人生物」,火星是否具備生命起源與演進的條件問題還是沒有解決,所以生命存在的關鍵條件——液態水——是何時出現在火星上的就成了極為重要的問題。

  由於科學家認為水是陸生生命出現與進化的基本條件,所以火星上的液態水可被視為火星生物組織形成的要素,就像幾十億年前地球上的單細胞生物那樣。當代科學認為,地球與其他「類地行星」的生物系統的發源地應該是所謂的「原始海洋」,該環境中含有組成生物細胞的所有元素。在能量的介入下,含有氫、氧、碳、氮等元素的有機化學成分隨機組合成胺基酸,再形成蛋白質——我們所知的地球上生命形式的基本組成單位。

  

  上述過程需要多長時間完成尚未可知,但是有的權威人士估算,剛剛從吸積過程中冷卻下來的地球,至少需要1億年時間。我們知道的是,地質史上記載的第一批單細胞生物是藍藻,發現於距今35億年的岩石中。

  生物學家認為,藍藻稱得上是一種複雜的有機物,所以在它之前肯定有更簡單的生命形態,因此它應該是初級生命進化後期的產物。藍藻已經是一種相當複雜的生命體,能夠利用陽光合成二氧化碳與水分子——產生「副產品」:氧氣。人們推測這就是地球目前的大氣層包含21%氧氣的原因。大約幾十億年前,「藍細菌」不知疲倦地進行光合作用,把大量的「無用副產品」排放到地球的原始環境中,最後形成目前的富氧環境。

  上述所有推理的底線是:因為目前在年代相當古老的岩石中找到的最古老的有機物已經相當複雜,加之它們幾乎與地球同齡(地球只比它們早誕生了8億年),所以,在藍藻之前,一定存在其他的生命形式。

  當「原始海洋」形成之後,自然會產生生命形式,而最原始的化學有機物質出現在約40億年前。

  據人類所知,如果沒有下面這個關鍵媒介,任何形式的生命都不會出現——

  液態水。

  現在,讓我們把研究對象轉移到火星。關於火星的生命起源,任何外太空生物學家都會提出的第一個問題就是「液態水在哪裡」?根據這裡提出的各種證據,我們現在可以回答這個問題:「是的,火星上曾有液態水——而且很多!」

  第二個問題是「火星上是否像地球那樣存在生命必需的化學物質」?感謝「海盜號」著陸器為我們進行了全面的土壤與大氣分析,所以對這個問題我們也可以回答:「是的,所有物質都具備,包括氮。」

  我們知道,火星與地球都繞太陽旋轉,因此太陽的能量足以讓處於暖濕環境的古代火星形成水的蒸發/冷凝循環並造成侵蝕。因此,無論從地質還是能量方面,火星與地球一樣具備單細胞生命的形成與進化的條件。只有一點除外——

  沒有足夠的供生命進化的時間。

  地質學家認為外流溝渠的年齡比較古老的原因之一是,該推測符合一個關於所有行星的基本設想:在行星的「青年」時代,它們在地質方面比後期更為活躍。之所以如此斷言,是因為行星「青年時代」地質活動的能量來源是其內部的放射性熱源。

  還記得上文提到的那些對測年工作至關重要的放射性岩石嗎?請想像一下地球剛誕生時的情況:

  這時岩石的輻射水平更高,我們根本無法用儀器測量:成千上萬億噸岩石所含的衰變中的元素釋放出近乎無限的能量,它們困在行星內部,足以融化一切,就是這种放射性元素的簡單混合,讓成形中的行星——包括地球與火星——及其衛星上出現岩漿、火山以及改變其地表樣貌的熔岩。

  隨著時間的推移,困在岩石中的放射性元素緩慢衰變,生成的熱量逐漸減少……

  太陽系中的某些「死亡」天體除外,例如地球的衛星月球。

  從月球表面採集標本的「阿波羅號」太空人帶回了行星也可以「死亡」的證據。以月球為例,對月球標本進行的同位素測年證實了人們在統計月球「高地」與黑暗「月海」區域的隕石坑時的懷疑:由於大量熔岩流過這些地區,除了一些小行星撞擊月球留下的碎片之外,那兒再沒有剩下別的東西……

  幾十億年來一直如此。

  上述過程有可能是行星大氣層出現與演化的原因,因為所有行星的大氣層應該都是星球內部「氣體排放」的結果。對火山的近距離測量——例如聖海倫斯火山——證明,除了浮石,火山還會噴出大量氣體,這些氣體累積起來,最後形成了行星的原始大氣層。

  隨著時間的推移,行星內部的能量可能會逐漸減少,火山噴發次數也隨之減少,噴發時的排氣量也會降低,導致大氣層變薄……為什麼會這樣?

  因為如果大氣層得不到定期的氣體補充,其本身的氣體就會流失,較輕的元素直接逸出到宇宙空間,較重的元素及其化合物沉積到行星的岩石表面。如果它們無法通過循環的方式回到大氣層中,或者沒有新的元素代替那些已經逸出的,再加上行星的火山活動強度降低,那麼其大氣層的密度與壓力就會不斷降低。

  正如我們所知的火星那樣。

  所以,根據對月球與火星兩顆「行星」的比較以及月球「隕坑曲線」的分析,可以製作一個完美的模板,用來確定外流型溝渠是否像人們推測的那麼古老,其推斷結論與人們不斷在火星上找到的證據完全符合——火星缺少關鍵的沉積物與火山岩的循環機制:與地球不同,它沒有板塊構造,無法實現大陸漂移;而且在某種程度上,火星的大部分古代沉積物都沒有受到幾十億年的侵蝕影響……說明無論其環境多麼溫暖濕潤,無論大氣層有多厚,這些沉積物還要經過漫長的時間才會消失。

  在火星這個衰老的星球上,冷酷無情的沙塵暴還要再肆虐很久才能把沉積物逐漸捲走。

  雖然沙塵暴幾乎能席捲一切,但是那些神秘的外流溝渠卻屬於例外,它們的成因——液態水——是如何在徑流溝渠出現的35億年之後出現在冰冷死寂的火星世界中的呢?火星不是很早就已經「死去」了嗎?

  還有,這些液態水如今都在哪裡?

  為了否認外流溝渠也是由洪水造成的事實,人們提出許多理論來解釋上述矛盾:比如「化石蓄水層」「火星上的永久凍土帶突然地、災難性地融化」等等。

  持續的爭論背後,隱藏著一個沒有說出來的暗示。

  如果用馬克·吐溫的話來說,火星已經步入死亡倒計時的說法是「言過其實的」,那麼也許火星上出現生命甚至發生進化的可能性也不是完全沒有……

  這讓我們回到「火星臉」「金字塔」與「廢墟」——以及它們是由火星土著居民所建造的可能性上來。


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