从维京人到好奇心的火星生活



午夜过后,1976年7月,在帕萨迪纳一个闷热的房间里, 维京团队弯腰抓住一台巨大的单色仪,并期待从世界上第一个成功的火星探测器获得第一批数据,这是专门设计用于追求生命。 在接下来的几周中,每一次维京人探索生命的实验都产生了惊人的结果。 数据被缓慢地转移到控制中心,并且逐渐变得清楚了,尽管向火星土壤中添加了有机成分,但释放了二氧化碳,尽管这种混合物在强力加热下不会发生。 这是生命的迹象-在地球上进行此实验时发生了同样的事情。 当向土壤中添加水时,就会释放出氧气,就像在地球上一样。 搜寻生命的远程探针在前两个实验中找到了迹象。 在第三个实验中,将土壤像烤箱中的食物一样加热,然后将结果混合。

但是,在第四次实验得出混合数据后,争议加剧了。 关于火星上生命存在的说法是前所未有的。 如果科学家弄错了,他们将永远找不到借口。 但是维京原始血统载具的四个实验中的三个实验的结果可以解释为对微生物存在的肯定测试,因为它们产生的结果与地球上数千次重复实验的结果相同。 研究员帕特里夏·斯特拉斯(Patricia Strath)对另一位小组成员吉尔·莱文(Gil Levin)说:“这就是生活!”



但是,第四个实验使用是与詹姆斯·洛夫洛克(James Lovelock)所使用的相同类型的气相色谱仪 ,以及一种用于测量分子大小的薄仪器- 质谱仪 ,并未显示出生命的存在-以及通常存在的任何有机物-在火星上的存在。 这个结果是压倒性的:有机物存在于太空,小行星,彗星和流星以及星际尘埃中的任何地方。 此外,实验表明,火星表面有毒或自灭菌。 科学家们进行了激烈的辩论,美国宇航局最终选择了谨慎的方法解决这一问题。 该机构认为,由于土壤中存在氧化性物质,该表面是自灭菌的,这也使其具有红色。 维京人发现了一个贫瘠,无风的红色星球,上面布满了陨石坑,像月球一样冷死了。

研究小组的一些科学家不同意这一点,并认为第四次实验完全失败了,就像在地球上的实验一样。 包括莱文在内的一群激进分子写信并发表演讲,敦促美国宇航局公布该项目的全部细节。 2016年,在庆祝NASA飞行任务40周年期间,他重复了这些要求。 他预测好奇心会在火星上找到复杂的有机物。 当他看到好奇心如何记录甲烷排放量时,他注意到甲烷消失得太快而无法仅由紫外线辐射来解释:“这种消失可能是由于甲烷甲烷营养菌利用甲烷维持其很小的理想生命周期所致。”

其他火星探测器产生了有争议的结果。 《 机遇精神 》( Opportunity and Spirit )于2000年代初发布,其报告使包括我在内的全球数百万粉丝兴奋不已,它是由地质学家和工程师而非生物学家设计和创造的。 凤凰号着陆模块于2008年获得了存在水的证据-它的相机捕获了其冷钢腿上清晰可见的水滴。 模拟结果表明,要么水凝结在高氯酸钙 (一种风所携带的盐类矿物)的颗粒上,高氯酸钙的特性使它可以从大气中提取水,要么降落在地表以下混入脏冰,其结果是出现了颗粒,融化,变成水滴。 但最重要的是,正如参与该项目的科学家所说,密歇根大学的尼尔顿·雷诺(Nilton Renno)说:“地球上到处都有液态水,也有微生物生命。”

矛盾的是,地球是寻找有前途的火星地区的最佳场所之一。 在南极洲的冰冻平原上,您可以找到小石头形式的类似于火星的区域。 每年大约有5公斤火星宝石掉落到地球上。 如果大型陨石撞击火星,它将以超过行星轻微重力的速度将石头送入太空。 最接近的邻居我们的星球的引力捕获了其中一些石头。 它们掉落到地球表面,最容易在无生命,被冰覆盖的地区找到,例如南极洲。 宝石的真实性通过对由于加热而出现在宝石上的熔融玻璃状物质的化学分析来确认。 如果这种物质包含与火星大气层中存在的气体完全相同的混合物(由许多火星探测器确定),则该石头是来自火星的。

1996年在南极ALH 84001中发现的著名火星陨石的微小碎片带领NASA研究员Dave Mackay及其团队发现了化石微生物残骸。 今天,大多数科学家都认为这不太可能。 但是许多年前,火星上显然有大量的水组成了海洋和河流。 它的矿化痕迹在整个星球上都是可见的-洪泛区,冲积池,干河的分支。 1887年,天文学家Luigi Schiaparelli命名了早期望远镜中可见的canali裂谷,这在意大利语中意为“通道”(尽管说英语的研究人员错误地将此词翻译为“通道”)。 20世纪初,在亚利桑那州的Percival Lowell决定,他看到了火星河的活动和植被的季节性变化。 实际上,一些火星探测器记录了火星峡谷中晨雾的存在。 《泰山记》的作者埃德加·赖斯·伯劳斯(Edgar Rice Burroughs)抓住了洛厄尔的陈述,写了一系列关于约翰·卡特John Carter)的怪诞科幻小说,这些小说在1920年代和30年代吸引了几代美国年轻人去冒险。 但是,洛厄尔在观察过程中遇到的问题只是通过镜子的缺陷来解释。 Burroughs因好莱坞女星而与妻子离婚,遇到了公众信任的金矿。

2010年,亚利桑那大学的一名学生研究了火星MRO轨道上的一艘航天器,发现间歇的深色条纹从山脊平行降落,它们既出现又消失,类似于季节性变化。 Lujendra Ojha所看到的是通过拍摄HiRISE高分辨率照片的实验拍摄的 。 暗流的图像可以在数十个地方找到。 奥哈(Oyha)对这一点非常感兴趣,并将HiRISE的观测结果与火星的矿物图进行了比较。 光谱仪的观察结果显示在几个地方有盐水-但仅当出现深色条纹并扩大时才出现。 Oyha和他的团队使用MRO光谱仪分析了这些光条纹的反射,并在那里发现了痕量的钠和高氯酸镁。 原来,火星的水含有天然盐防冻剂。

想象一下一个寒冷的星球,有时充满水,然后变干,上面是太阳系最大的火山。 巨型湖泊的水量与北冰洋的水量相同,并且它们的河水将冲积物沉积在三角洲中。 如此年轻的火星。 现在想象一下,一个硫磺,酸性,海洋覆盖的星球,在没有氧气和臭氧的情况下,有毒的大气层和炽热的温室气体,不断被彗星轰炸,然后被挖空成火星大小的行星,然后被淘汰岩石足以形成人造卫星,在潮汐中将摩天大楼的高度延伸到行星表面。 欢迎来到年轻的地球。

由于这个原因和其他原因,美国宇航局研究员斯蒂芬·本纳和其他科学家认为,生命起源于火星,然后通过扔入太空的碎片带入了地球。 翻阅休斯顿图书馆维京人作品的报告,本纳(Benner)在一份40岁的报告中,找到了那些在炎热的夜晚观看的谜语的珍贵钥匙。 他形容这是“大错觉”。 本纳研究了古代微生物的DNA,重新创建了它们的基因和蛋白质,试图将地球生命的起源与太阳系中生命的存在结合起来。 他在他的几篇作品中指出,在火星上“有高温,还有干湿循环”,这使RNA构建块得以集中并创造出“我们需要的化学物质”。

问题在于先前关于火星上的生命和水的许多说法都是完全错误的。 但是,许多古老的微生物在地球上类似的冰和碱环境中繁衍生息。 因此,研究人员赶紧研究硫磺洞穴,堪察加的温泉,其中包含钼和硼酸盐,黄石国家公园和南极的盐湖。 他们发现了一些非常有趣的东西。

来自NASA的Chris Mackay和Penelopi Boston一直在寻找地球上最偏远,最极端的地方,那里有新陈代谢和微生物起源的迹象。 波士顿曾经是新墨西哥州矿业技术学院的教授,她的父母是马戏团培训师。 她从研究北极的微生物开始,然后在深山洞中寻找生命。 来自加利福尼亚州的艾莉森·默里(Alison Murray)在南极洲寻找极端细菌。 突然,好奇心发射后,每个人都对在冰盖的湖泊或平原,或者在距地球表面几公里的偏远洞穴或矿山中生存的事物产生了兴趣。 从他们的角度来看,波士顿估计有30%的微生物在火星上生活的可能性开始增加。 波士顿认为,如果微小的生命形式可以存在于湖泊,洞穴或矿山的不利环境中,那么微生物生命就可以在火星表面生存。

波士顿最初是该研究所洞穴与岩溶研究计划的主任,并参与了新墨西哥国家洞穴与岩溶研究所的成立,随后波士顿开始了对火星的探索活动,帮助创建了纪录片“ 火星地下 ”,并组织了多次讨论她设法说服了来自NASA的怀疑论者,证明了火星生命的可能性很大。 她是如此成功,以至于在2016年,NASA任命了她在加利福尼亚州莫菲特菲尔德的天体生物学研究所的新主任,这给了她一个有趣的机会,可以“将自己喜欢的科学推向最高水平”,正如她告诉我的那样。



在内华达州之后,沙漠研究所的生物化学家艾莉森·默里(Alison Murray)与路易斯安那大学的地球物理学家彼得·多兰(Peter Doran)一起研究了南极咸,冰覆盖的咸水湖中的微生物和古代气候,共同发现了多种细菌和古细菌 。 在南极维达湖上钻冰芯的默里说:“他们几乎没有做-花费大部分时间冬眠,但它们在那里。” 海水深处较温暖,但岩心允许从底部升起冰。

新想法将研究人员带到美国西部,伯克利生物学家吉尔·班菲尔德在那儿研究了科罗拉多河和铁山上一个废弃的加利福尼亚矿山中的水。 班菲尔德(Banfield)在一个含有有毒废物的矿场中发现了几组新细菌。 这些奇怪的,迄今未知的微生物依赖于其他生物群落的生存。 这可以解释一个事实,即这些微生物在实验室中的生长极少。 班菲尔德(Banfield)小组在科罗拉多河旁的一个浅层含水层中工作,应用了一项新技术来寻找生物,并发现了数十种新的细菌,这实际上改变了生命树。 Banfield小组将789个生物体分为35个组,其中28个被发现,它们位于细菌领域。 排序是根据生物的进化史以及它们的16S rRNA基因的相似性进行的-相似度为75%的细菌最终出现在同一组中。 该团队在每个季节和每个级别发现了完全不同的共生物种。

2016年秋天,Banfield小组在一个含水层中发现了新的细菌群,从而使整个星球上已知的细菌群数量增加了一倍-这种严重的地下发现再次改变了整个生命树。 班菲尔德还研究了婴儿肠道中的微生物菌落,将其带到了新生儿病房。 她的工作以及智利黄石矿,智利阿塔卡马沙漠中被遗弃的科罗拉多州和加利福尼亚州的废弃矿山中的其他学者的工作,甚至研究海豚口中的内容,都导致了生命树的变化,发表在《自然微生物学》杂志上。 在过去的15年中,已经添加了大约一千种迄今为止未知的物种。 班菲尔德发现的第二个惊喜是,几乎一半的新细菌属于一个仅能因共生而活的物种。

然后诺拉·诺夫克(Nora Noffke)激发了对火星生命的搜寻。

在整个弗吉尼亚炎热的夏天,旧统治大学的Nora Noffke [旧统治-非正式名称pc。 弗吉尼亚/约 [transl。]研究了好奇号漫游车拍摄的大风陨石坑的照片。 诺夫克(Noffke)是微生物诱导沉积结构WMOS(微生物诱导沉积结构, MISS )的领先专家。她通过这个术语发明了一种叫做盐浅层微生物垫后残留的石头结构。 Stromatolites是古代微生物的化石,是许多人熟悉的东西,但很少有人了解潮汐微生物垫的重要性。 在她的职业生涯的30年中,Noffke遍历五大洲,研究并分类了十多种垫子,从卷制,波浪形到皱纹。 在澳大利亚和夏威夷的浅滩以及加勒比海地区,游客们都喜欢用土墩等土堆来吸引游客。 Noffke在澳大利亚偏远的角落找到了她的WMOS。 几乎没有人看到过它们,现在它们被认为是我们星球上生命的最古老证据。

2014年夏天,NASA邀请Noffke在一次会议上发言,会议为2020年的火星车选择了一个着陆点。 诺夫克说,如果早期的地球与火星相似,也许是红色的,是由细菌引起的。 加利福尼亚理工学院的地球化学家肯·法利(Ken Farley)迫使一名学生坐在椅子上。 她的团队刚刚发表了一篇有关好奇心在平原古代泥沙沉积物中看到的结构的论文,好奇心沿着该结构向夏普山行驶了22公里。 她的心从胸中跳了出来。 这些图像看起来非常熟悉。 但是她知道危险的趋势是到处都可以看到微生物结构。 她决定说:“我将以我的假设发表工作,看看人们怎么说。”

2015年1月,她发表了一篇暗示火星上存在微生物生命迹象的作品时,好奇号团队的反应相当严厉。 诺夫克(Noffke)被指控做出一厢情愿。 团队甚至创建了一个专门网站来驳斥她的言论。

2014年甲烷排放高峰可能是由于好奇心本身造成的污染。 但是甲烷也是诸如古细菌等微生物生命的特征。 然后,由MRO进行的2015年观测变得众所周知-他看到盐水在低于冰点的温度下沿着Gale Crater的斜坡流动; 不允许水冻结高氯酸盐。

热情高涨。 好奇心小组承认他们搞砸了地质学。 诺夫克回答了他们的声明。 “现在它是一个被侵蚀的山坡,但是在它之前是一个完全不同的环境中的湖泊。 他们说这是一条多臂河道。 但这是完全错误的。 这是一条蜿蜒的河流留下的斜坡。 在地球上这样的地方存在微生物垫-就在这些地方!”

解决此问题的唯一方法是将人们送往火星。 问题是要带走太多的燃料,以至于足以脱离火星表面并返回地球。 因此,第一步很可能是将人们送入火星周围的轨道-由比尔·奈Bill Nye)主持的行星学会提出了这样的建议。NASA的更遥远的计划包括在2030年代将人们送往火星,在2020年Exomars欧洲-俄罗斯任务选择适合降落的干燥湖底之前。

俄勒冈大学获得了盖尔陨石坑盆地中微生物古代活动的其他证据,地质学家格雷格·雷塔拉克(Greg Retallack)指出土壤中硫酸盐的含量很高,这只能通过无氧环境中厌氧细菌的作用来解释。正如雷塔拉克(Retallack)在《地质》杂志上所写,在好奇号的照片中可以看到一些“囊状结构”或囊泡,类似于雨后地球上微生物产生的那些。伟大的科学和公众对地球外生活的热情打动了诺夫克的感受。她的工作只是对假设的描述,而不是完整的陈述,好奇心小组的敌意使她感到惊讶。但是,研究小组设计了一个新路线,将流动站返回到记录有甲烷爆炸的地方,并在首次发现甲烷的同一季节。那也许所有这些都证明了这项研究对普通粉丝,推特和Instagram上的追随者与我一样重要。

因此,研究人员和爱好者们热切地看着欧洲航天局Schiaparelli的探测器于2016年秋天进入火星轨道,为火星探测器的发射做准备。由母模块从轨道控制的下降的试验飞行器下降到子午高原地区 19 2016. , 12 , – 7,8 . , , - , . , , - . MRO.

, . 2020-.

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN412179/


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