這里是我們的太陽系。早在幾十億年前,最古老的生命已經在太陽系里漂流,太陽系廣闊的空間就是汪洋大海,那些行星、衛星就是一座座島嶼,是生命的驛站和家園。
尋找火星生命
1970年前后,美國“水手”號系列探測器相繼掠過火星,掀起了人類探索火星的第一個高潮。通過這些探測器發回來的大量照片,科學家發現,火星表面溝壑縱橫,仿佛是河流網絡留下的印跡。河道的形成可不是一朝一夕的事情,一定要有長時間溫暖濕潤的環境,在經年累月的流水沖刷下才會造就。
人類第一次意識到,那遙遠的紅色星球可能也曾像地球一樣溫暖濕潤,有著豐沛的水源。那么,它是否也曾經孕育過生命呢?
1976年7月和8月,“海盜1號”、“海盜2號”探測器終于踏上了火星的大地。它們在火星土壤中發現了奇特的化學元素,但并沒有發現火星上存在生命或其他的有機化合物確鑿的證據。
1996年至2004年,人類探測火星進入新一輪高潮,美國宇航局和歐洲宇航局成功發射了多顆火星探測器,火星的地面情況更清楚地展現在了我們面前。科學家在巖石中發現了赤鐵礦、硅酸鹽等礦物,這些礦物在沒有水的情況下是無法生成的。關于火星上曾經有水的證據越來越多了。2002年,“奧德賽”探測器甚至發現火星表層中可能現在還含有豐富的冰凍水!
從墜落到地球的火星隕石中,科學家從另一個側面得到了火星上曾經有水和生命的證據。在過去的20年中,科學家們已經在地球上找到了超過30顆來自火星的隕石。其中一塊在南極找到的隕石受到了科學家們的格外關注,他們發現隕石里面有一些磁性礦物質和地球上一些細菌體內的磁性物質非常相似,有些細菌就是通過體內的磁性物質來辨明方位的。進一步,他們又發現了一些名為多環芳香烴的有機化合物,這是生物體普遍含有的一種物質,這也是生命存在的跡象。而最重要的是,科學家在里面發現了一些類似微生物的化石,它們與地球上的桿菌的形狀極為相似,只是體積僅有桿菌的十分之一。
火星,這顆太陽系中與地球最相似的行星,已經有越來越多的證據指向它曾經有過水和生命。
我們完全有理由相信,在太陽系混沌初開時劇烈變化的環境中,生命的種子曾同時播撒在火星與地球上。那時,有無數大大小小的巖石在初生的太陽系內四處游蕩,肆意撞擊著尚在襁褓中的行星。隕石通常都含有豐富的水分,為太陽系內行星帶來了最初的水氣,火星和地球上的水都是這么來的。在連綿不絕的隕石雨中,與水分子相伴同行的是孕育生命的有機分子,它們是由漂浮在太空中的小分子在宇宙射線的作用下生成的。
到處都是生命的驛站
現在,已經有越來越多的科學家認為,生命的出現決不是一個孤獨事件,而是一個普遍事件,生命的種子不僅播撒在火星與地球上,很可能在較短的時間里就遍撒在太陽系的許多星球上。
地球的另一個鄰居——金星,同樣具備生命種子“培養基地”的資格。雖然金星表面的溫度極高,達到了480℃,大氣壓強又太大,但是在金星大氣層中的某些位置,溫度只有40℃左右,那里有陽光和各種化合物,適宜生命棲息。一些天文學家認為,早期金星應該也含有水。在40億年前,金星也是位于可棲居區的行星,而且環境很像目前的地球,完全有孕育生命的條件。
在木星和土星那眾多的衛星上,也處處顯露出生命曾經萌芽的跡象。
木星的第四大衛星歐羅巴的體積與月亮類似,科學家發現,它的表面是一片冰天雪地的景象。在這顆星球的冰凍表面之下,存在著深達上百千米的液態海洋,巨大的表面冰層會在木星引力的作用下緩慢地潮漲潮落。歐羅巴是太陽系中有可能含生命的星球。
在土星最大的衛星土衛六——泰坦上,大氣中富含有機化合物甲烷,整日霧氣騰騰。一些科學家認為,泰坦目前的環境很像地球早期的環境,具備了生命誕生的許多條件。只是該衛星十分寒冷,目前在表面存在生命形式的可能性微乎其微,但是泰坦的地下,卻有可能龜縮著一些生命形式。
土衛二同樣也是尋找生命足跡的好去處。土衛二在離土星最遠的一個環運行,這顆衛星的表面是一個寒冷的地獄。但令人意外的是,“卡西尼”號探測器發現土衛二的表面噴出一團團水蒸氣,達數百公里遠。這表明土衛二地層下有潮汐熱現象,潮汐熱導致暖和、低密度的化學物質噴出來,那一團團的化學物質中可能蘊藏著簡單的微生物。
隨著人類在太陽系探測活動的日益頻繁,將會有更多的生命蹤跡被發現。當然,不是所有存在的生命都能茁壯成長的,面對低溫以及嚴峻的化學環境,生命新陳代謝的能量極為虛弱,只能以最簡單生命形式存在。
開始星際啟航
生命的本質是沖動的,它們一旦出現,都不會安分守己地呆在自己的星球上,而是把整個太陽系都作為自己可能的殖民地,開始雄心勃勃的擴張之旅。
我們可以想象出40多億年前的一幕:在初生的太陽的普照下,生命之花從可棲居區的某個星球上誕生了。在那時,太空中還殘留著許多沒有被行星清理的大大小小的隕石。隕石不斷地被大的行星或衛星吸引并墜地,撞擊濺起的石塊中,躲藏著一些雄心勃勃的堅強細菌。石塊飛船攜帶著細菌在太陽系四處漂流著,遇到一顆合適的星球,就卸下細菌旅客。這個星球很快也將被細菌布滿。下一次撞擊來臨時,這顆新定居的星球又成了生命旅程的起點……
這一幕已不僅僅是理論設想了,最新研究業已顯示,地球上最早的一些簡單生物很可能是搭載隕石從火星來到地球的。科學家最近發現了幾種特殊材料制成的細菌,它們在人體能夠承受輻射極限幾千倍的輻射下仍然能夠成活。科學家們不相信任何地球上起源的生命可以演化出這些特異功能,因為在過去40多億年中,地球上的輻射強度變化不大,所以這些超級細菌可能源自火星,搭乘隕石來到地球,并最終成為地球上最早的簡單生命。
它們經歷了怎樣艱辛的旅程才從火星到達了地球呢?
火星生命要想到達遙遠的地球,首先必須獲得一定的初速度,從火星上成功地逃逸到太空中去。小行星和彗星對火星的撞擊就可以做到這一點,它們的力量足可以把一部分火星巖石撞到太空中。而這些噴射的巖石正好可以成為星際間生命漂流的運輸飛船。在太陽系形成的早期,經常出現小天體碰撞大行星的現象。每隔幾百萬年,火星就會經歷一次足夠強烈的撞擊,噴射出能夠最終到達地球的巖石。
以前人們認為,當小行星或彗星撞擊火星表面時,火星表面噴發出的物質將會承受極高的溫度,它們將會熔融甚至是氣化。這樣一來,任何躲藏在里面的生命都會死亡。然而后來對火星隕石的研究表明,它們自身完好無損,并未經受煉獄般的熔融過程。火星遭受撞擊時,表面上的巖石可以高速“彈射”出去,既不會發生大的形變,也不會被加熱到很高的溫度,躲在里面的微生物幾乎安然無恙。所以,生命旅程的啟航是比較安全的。
披荊斬刺的生命漂流
大部分噴射出的巖石會在太空中四處飄蕩。這些星際旅客有些可能會在太空中游蕩幾百萬年,而有些拳頭大小的石塊也許只需要一年左右的時間,就能完成從一顆行星到另一顆行星的星際旅行。生命的種子可以搭載這些巖石,穿越太空,從火星飛到地球。
生命從一顆星球流浪到另一顆星球,可不像古代的流浪歌手那么浪漫,而像是歷經九九八十一難的取經者,其間駭浪滔天、荊棘滿布。這注定將是一段危機四伏的驚魂之旅。生命將經受紫外線、帶電粒子、高能伽馬射線等各種射線急風暴雨般的攻擊。在星際航行中孤獨無助的乘客們,遇到這些兇惡的匪徒時會慘遭毒手嗎?
首先威脅到星際乘客安全的是紫外線。紫外線的能量僅比可見光的能量高一些,但是它也足以破壞微生物體內的化學鍵,從而使星際旅客喪命。然而紫外線雖然危險,卻并不夠兇悍,它的穿透力僅僅有幾微米。一個細小的塵埃暴露在紫外線下,上面附著的微生物也會有少數存活下來,而在一個鴨蛋大小的隕石里,微生物就更高枕無憂了。
真正兇險的是高能帶電粒子和伽馬射線的攻擊。高能帶電粒子是宇宙射線的主要組成部分,伽馬射線是能量極高的電磁波,它們都可以穿透巖石表面1米以下。到達地球的“星際飛船”多是拳頭大小的石塊,里面的微生物無處可藏,似乎它們已經必死無疑了。
然而,并非所有的微生物都如此脆弱,前面提到的幾種特殊材料制成的細菌,對輻射有著頑強的抵抗力,甚至在核反應堆中還能繁殖。科學家預測,這樣的細菌如果躲在巖石里,可以抵擋宇宙射線的襲擊,它們能在太空中存活幾十年的時間。這些堅強的乘客在排除了艱難險阻之后,將會到達它們的目的地——地球。
新的家園眼看就要到了,“隕石號星際飛船”的著陸卻還要費一番周折。地球厚厚的大氣層是旅途中的最后一道難題,火星巖石與大氣層的摩擦會產生熱量,這會不會把微生物燒為灰燼?即將成功的航行會不會因此而功虧一簣呢?
結果是令人樂觀的!科學家研究證實,與大氣層摩擦產生的熱量確實會使巖石表面熔融,然而這些熱量最多只能影響到巖石表面以下幾毫米的厚度,藏在更深層的微生物會幸運地躍過這最后一道關卡。從此,九死一生的火星來客們開始把地球作為它們的新家。
從地球到火星的逆向漂流
如果火星生命可以“乘坐”巖石飛抵地球,那么地球上的生命是否也可以進行類似的旅行,從地球飛向火星呢?
這種可能性要比生命從火星到地球小,因為太空中的隕石受到太陽引力的影響,更容易從遠離太陽的星球向著靠近太陽的方向前進。地球比火星更靠近太陽,所以地球上的物質漂流到火星上的質量僅僅是從火星到達地球的物質的百分之幾而已。
地球到火星的反向路途雖然更艱難,但也是有可能的。如果生命可以在地球和火星之間雙向旅行,并且安然無恙,那么放眼整個太陽系,又該有多少行星、衛星會成為生命漂流的驛站呢?我們可以相信,在太陽系剛剛誕生的幾億年里,第一批太陽系居民已經在行星之間來回穿梭奔波了,它們就是我們最早的祖先!
(選自《科學之謎》)