外星生物你在哪里?


【明慧网2000年12月3日】 过去4年,美国航空与太空总署在美国的首府华盛顿做了两次重大的新闻颁布,这两次的宣布都与火星有关。1996年8月7日,美国总统克林顿在一个白宫记者宣布会上公布有数位美国科学家从一块来自火星的重约两公斤的陨石内,找到了远古生命的迹象;第二次的宣布是在今年的6月22日。当天早上11时,太空总署科学家在一个挤满了来自世界各地的记者的会议厅宣布,他们从环绕火星运行的太空船所传送回来的照片上,找到了火星上有水源的证据。人类探测太空最终极的目标,就是想要知道在浩瀚的宇宙中,除了生存在地球上的生物外,还有没有其他的生命存在?这两次记者招待会上所展示的证据,很能帮助我们回答这个千古人类都想要知道答案的问题。

火星是太阳系里九个行星中的第四个行星(见图一)。它的直径是木星的二十分之一,它也没有土星美丽的光环。但是在人类的历史上,火星占着一个特殊的位置。4000年前,埃及人称它为“红色的星”,巴比伦人称它为“死亡之星”,希腊人及罗马人都对火星没有好感。这主要是因为相对于在地球上的观察者,火星自东向西运行时,会有一半的时间看似停留在天空中不动。之后,它才继续其东西运行的轨道。古代的罗马人觉得他们的一举一动总是被火星上的“人”监视着一般。事实上,火星的英文名字源自罗马战神的名字。

1996年美国总统所宣布的消息“主角”是一块重约两公斤,大小约十厘米的陨石。45亿年前,它在火星上行成。后来,火星受到一颗流星的撞击,把它从火星的表层上碰裂出来。经过了漫长的星际飞行后,掉落在地球上南极州的冰雪中。1984年,它被一组来自美国密歇根州的科学家所寻获。藏在这块陨石中是45亿年前火星的详细资料。这对许多科学家而言,是极为珍贵的科学资料。这是因为地球上最古老的生命约是在35亿年前才出现的。换句话说,当这块陨石及其中所包含的一切生物形成时,地球上很可能还没有任何的生命存在呢。因此,这块陨石不但能够帮助我们了解在远古的火星上有无生命存在,也能够帮助我们了解地球上的生命的起源。

要证明火星陨石中藏有火星远古生命的迹象之前,科学家必须要先解决两个更基本的问题:第一是证明这块陨石是来自火星而不是来自地球本身,第二是在处理这块陨石的过程中,科学家没有把来自地球的物质引入陨石的内部。这两个问题在消息宣布之前已经被科学家们很小心地证实了,换句话说,包藏在陨石中的生命证据都是来自火星,但究竟证据是什么呢?

火星陨石研究小组的成员主要有六位。其中有三位是来自美国德州约翰生太空中心的地质学家、一位来自美国加州的分析化学家、另两位中有一位是电子显微镜的专家,一位是古生物学家。经过了约三年的研究及分析后,他们发现了下列的不寻常的迹象,暗示着火星陨石中藏有古老但微小的单细胞生命的化石。

科学家发现在陨石中藏有碳酸化合物(见图二)。碳酸化合物是由碳原子、氧原子,及一个金属原子(例如钙)所组成的化合物。根据年代推算,这些碳酸化合物是在陨石形成多年后才被制造出来。在地球上,形成这类化合物的一个必要条件是要有水的存在。这暗示着远古火星上有液态的水经裂缝渗透入陨石中。这个推断是很有可能的,因为火星的表层上布满了由流水所切割出来的河床的证据,分布在这些碳酸化合物的周边还有许多的氧化铁形成的小磁粒。在地球上,只有生物才能够生产出这类磁粒。地球上的生物利用这些磁粒来产生“上”与“下”的感觉。另外,地球上生物在恶劣的环境中所分泌出来保护自己的液态有机物也在这些陨石中找到。

六人研究小组中的一员是来自加州史丹福大学的杰克博士。他是镭射化学分析法的世界权威。他发现在火星的陨石中有少量“苯”族碳氢有机化合物的存在。不但如此,这些有机物质基本上都分布在前述的碳酸化合物之间。在陨石中没有碳酸化合物的部分,就没有有机物质的存在。在听到了美国科学小组的报告后约三个月,英国另一组科学家也在另外一块也是来自火星,但年代约只有1亿8000万年的陨石中导找到类似的有机化合物。这个独立的发现给了美国的六人科学小组不少的鼓舞。

上述证据的可信度都是极高的。但科学家所发表的数张由扫描式电子显微镜所拍摄的照片却引起了许多的争议。从图三,我们看到一个长度只有人的头发的直径的两百分之一的管状“生物”化石。很多科学家都不相信这只“蚯蚓”状的东西是火星古老生命的化石。因为它比地球上细微的单细胞细菌还要小十到一百倍,他们宁愿相信些东西是一些无机的化学物质。但研究小组的六位科学家认为,如果我们把前述的碳酸化合物、氧化铁磁粒、有机液体等证据集合在一起,火星上有古老生命的可能性就极大了。自1996年这些存在于火星陨石中生命证据被发表直至今日,反对及支持火星上有古老生命的科学家在数量上是势均力敌的。但这种情况并不出人意料之外。到底这个研究小组所要证明的是一个极为震撼性的,“火星上有生命”的结论呀。1999年中,由美国加州理工学院附属的喷气推动实验室所监制并发射的“火星环球测量者”号太空船向地球传送回约数万张高清晰度的火星表层照片。这些照片很能够帮助人类解开上述的重要科学悬案。

耗资超过两亿美金的“火星环球测量者”号太空船在1997年9月抵达火星。之后,位于美国南加州的喷气推动实验室花了约一年半的时间调整测量者太空船飞行的轨道,使它能够以圆形的轨道绕着火星运行。“测量者”号上所运载的摄影机共传送回地球超过两万张高清晰度的照片。有一部分的照片甚至能够看到火星表面上小至两公尺的事物,照片中有150张照片引起了两位主持“测量者”号太空船的首席科学家马林博士及艾吉特博士的特别兴趣。

从约150张火星表层照片中,科学家发现了一些极有趣的地形。如图四所示,这些地形的最上方是一些崩塌的土石,中间是一条条很像是由液体所切割出来的“河床”。在河床的底部则是一些沙石沉积物。科学家认为,这一系列的照片显示火星上可能有极为接近表层的“浅海”。在一定的出口处,含有盐分的水从火星表层下的浅海中渗出。虽然火星的温度及气压都很低,不允许液态的水在其表层上存在太久,但科学家仍认为大量的液态水仍有可能从火星的表层下涌出地面。其中的一个猜想是火星表层下的水,因为火星内部的热源而得以液态存在,就好像地球上的地下水源一般。当这些水由表层渗出时,寒冷的火星温度把这些先渗出来的水凝固成一片冰状的“冰灞”,因而阻挡了其他的水的渗出。经过了一段时间之后,当冰灞不能够承受越来越高的水压时就会崩塌,把大量的土石及泥沙混着液态的水向下奔泄。就像地球上的土石流一般,这股混着泥沙的水力量极大,能够切割出一条条的河床,并且把沙石等物运送到河床的底部。周而复始,河床越切越深,形成了这些被“测量者”号太空船所拍摄到的“土石流”照片。这一系列的物理现象的运作在图五中清楚地描绘出来。

干燥寒冷的火星竟可能有水存在,其意义是非比寻常的。如果这项推论得到了证实,它将会成为火星探测历史上一个最重要的分水岭。为什么呢?因为在地球上,一般上有水的地方就有生命的迹象。事实上,在地球上,无论水的温度有多高,盐分有多高,人类总能找到某些能够在这极度恶劣的环境下存活的低等生物。这就是为什么美国太空总署官员在众议院作证时曾说,“要寻找火星生物,我们就应该跟着水源走”。如果火星上,有容易被摄取的水分,那么有一天当太空人登陆火星上时就可以好好地利用上它。理论上,水是可以分解出太空人所需要的氧气。这就是为什么科学家对火星上可能有水的消息感到雀跃万分的原因。

对上述的两个发现,世界上的科学家有一部分是十分的兴奋,但另一部分的科学家则是半信半疑。年岁较长的科学家中,有一部分曾参加过“维京”计划。在1976年美国航空与太空总署曾花了数十亿美金研制了两艘“维京”号太空船,成功地降落在火星上。这两艘太空船的任务只有一个,就是要寻找火星上有生命的证据。但是由这两艘太空船所传送回来的科学数据却显示火星上完全没有生命的痕迹。这个“失败”的经验令大批的太空科学家士气低落。约20年之久,太空总署完全不想再尝试回到火星上去寻找生物的证据。但最近的这两个发现却对航空及太空总署起了极大的鼓舞作用。数年前,太空总署选出了一位首席女科学家,而她竟然是一位微生物学家。这证明了太空总署对寻找太空生物的极大兴趣。今年八月中,太空总署更宣布要在公元2004年1月中旬,把两艘各重约100公斤重而且可以遥控的机器车降落在火星上。它们能够帮助地球上的科学家寻找火星上的生命。要在三年内研制出这两艘登陆火星的机器车的艰巨任务,已落在附属于加州理工学院的喷气推动实验室的肩上。在1997年7月4日(美国国庆日),该实验室研制的一艘名为“漫游者”的小型机器车,利用降落伞及数十个着陆气囊(见图六),成功地降落在火星上。这个成功的经验促使喷气推动实验室决定用类似的降落伞配气囊的登陆方式,把“漫游者”的两个巨型的“表弟”送上火星。

与此同时,十分凑巧的,过去的四年,天文学家发现了一个又一个类似地球般的行星。今年8月7日,在英国曼彻斯特召开的第24届国际天文学家联盟年度大会中,天文学家宣布截至今年八月为止,他们在太阳系外总共发现了50颗类似地球般的行星。这种发现行星的消息如果是在五年前发表是没有多少人会相信的,但在今天却成了不争的事实。发现了许许多多类似地球的行星后,科学家不禁要问在其中的一颗或两颗行星上是否还有外星生物的存在?如果宇宙间布满了无数的外星生物的话,其中的一两个外星也许正提起望远镜,窥探地球是否有生物的存在呢?就像千古世代曾经生活在地球上的人类一样,他们也很可能正在思考着一个终极问题:“除了我们之外,宇宙间究竟还有没有其他的生命存在呢”?

火星档案

●火星是太阳系中与地球极为相似的一颗行星。赤道直径约为6800公里,约为地球直径的一半。

●火星介于地球与木星。火星离太阳的距离约为地球离太阳的距离的一倍半。

●以罗马的战神命名,在1965年与1971年之间,美国共发射了四艘太空船:航海者四号、六号、七号及九号成功地进入环绕着火星运行的轨道,并传送回来许多清晰的照片。1976年,两艘由喷气推动实验室研制的太空船成功地降落在火星的表面上,其中维京二号发现火星的表层上有冰块。

●火星自转一天的时间只比地球的24小时长了半小时,但在火星上一年约是687天。

●火星有一极为稀薄的大气层。其中百分之95是二氧化碳,其他的百分之五是氮气。其大气压力只是地球海平面上的压力的百分之一。

●火星赤道上的平均温度是摄氏零下50度。在火星的“夏天”,赤道上的最高温也在零度以下。因此,火星上不可能有液态的水的存在。在火星的南北两极处温度更低,平均温度是零下130度左右。

作者简介

作者毕业自新加坡端蒙中学,新加坡大学工程系一等荣誉学士,加拿大莎省控制工程系硕士,美国史丹福大学航空与太空工程系博士。曾任职于新加坡国防科学实验室及美国密歇根州通用汽车研究及开发中心。现任于美国加州理工学院附属喷气推动实验室。曾任美国航空与太空总署所监制之卡西尼号太空船航空电子控制部系统工程主要负责人之一,现任该太空船导航及控制系统首席工程师。现居美国南加州。

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