在中國沙漠尋找火星生命

滿眼亂石的戈壁中，金百莉（Kimberley Warren）彎下腰，翻起一塊直徑數十厘米的石頭，看到石頭的底部有一層微綠的附著物——這正是她想要的。金百莉·瓦倫博士來自美國宇航局艾姆斯研究中心，從1999年開始，她已經至少六次來到中國，在中國境內環(huán)境最為惡劣的沙漠中尋尋覓覓。

她這是在找什么呢？答案是“火星生命的線索”。乍聽上去，這也許會顯得有點荒唐，但實際上，中國的沙漠的確為世界上的科學家提供了與火星環(huán)境最為相似的實驗室。科學家們已經去過了地球上最為寒冷的南極洲，也去過了地球上最為干燥的智利阿塔卡馬沙漠，但他們真正需要的是將這兩者結合起來的極端環(huán)境。

索爾庫里沙漠位于青藏高原，是金百莉在中國開展研究工作的三個地點之一。只有在這里，科學家才能夠找到與火星最為接近的環(huán)境。

金百莉找到的那些石頭上的綠色附著物，其實是一種生存在極端干旱環(huán)境下的藍藻，它們能夠在中國最嚴酷的沙漠中存活，生命力之頑強超乎想像。

“沙漠中巨大的晝夜溫差、濕度差以及強烈的太陽輻射，對生命來說都是巨大的挑戰(zhàn)。”金百莉的合作研究者、中科院微生物研究所劉雙江研究員說。而藍藻卻在這里成功地生存了下來。

科學家相信，假如生命能夠在地球上這些最極端的環(huán)境中生存，那么人們也有理由期待在外星球上發(fā)現生物。

生命的極限

“自上世紀六七十年代布羅克（Thomas Brock）對極端微生物進行開創(chuàng)性的研究以來，人類在研究微生物的過程中對生命極限的理解一次又一次地獲得了提高。”劉雙江說。極端微生物指的就是那些生活在高溫、高鹽、高酸、高輻射等極端環(huán)境中的微生物。

對沙漠環(huán)境中的極端微生物的研究現在還處于起步階段。“中國有大面積的沙漠和連續(xù)的沙漠環(huán)境，為研究沙漠中的極端微生物提供了不可多得的條件。”劉雙江說。

1999年金百莉第一次來中國時，她對中國的沙漠首先進行了大范圍的考察，以尋找最為干旱的地點。從喀什到巴基斯坦邊境，從吐魯番到哈密、花土溝、若羌，再到塔克拉瑪干和烏魯木齊，她的足跡踏遍新疆、青海和西藏，包括甘肅部分地區(qū)。

科學家們一度認為，那些偶然附著在火星探測器上的地球微生物無法在火星上幸存，因為火星大氣稀薄，表面接收到的紫外線的強度是地球表面的三倍。實驗室中，在如此強的紫外線的照射下，一般微生物在短短幾秒鐘的時間里就會喪命。

然而，有科學家在2005年發(fā)現，有一種極端微生物的生命力如此之強大，以至于它們有可能搭探測器的便車到火星上去，并在一些特定條件下在那里存活下來。它就是某種藍藻。研究人員發(fā)現，這種藍藻能夠在火星表面存活幾分鐘，在一厘米深的土壤中存活24小時。假如機緣巧合，它們實際上有可能會從地球“移民”火星。

線索的拼圖

金百莉團隊在中國選擇了三個地點開展他們的研究。托克遜，中國海拔最低的地方，海拔約為－152米，那里又熱又干；若羌，與塔克拉瑪干沙漠的南緣平行，熱但相對濕潤；索爾庫里，青藏高原上的一個高海拔沙漠，海拔在2500米到3000米之間，它包含了兩種環(huán)境：冷而干燥，以及冷而濕潤。

研究過程中，金百莉等人首先會在他們選擇好的地點架設氣候探測設備，詳細考察當地的氣候條件，包括降水情況、日照強度和土壤相對濕度、溫度等等。接下來，研究人員在選定的范圍內測出所有生活在巖石上的微生物群落的空間位置和特性。最后，研究人員還會把一些石頭帶回到實驗室中，進一步研究微生物的基因差異、形態(tài)，以及這些微生物是如何制造糖分來抵御干旱的。“我們的研究結果顯示出，水源的不同——比如降雨和融雪——決定了微生物如何在它所處的環(huán)境中生存。”金百莉的導師、美國宇航局艾姆斯研究中心首席科學家克里斯·麥克伊（Chris McKay）說。

比如，研究人員發(fā)現，在最干旱的沙漠里，微生物傾向于在較大的石塊下生存，而不選擇較小的石塊。他們認為，微生物的這種生存策略為它們提供了最大的“濕度利益”，因為較大的石塊能夠聚集更多由地下蒸發(fā)上來的濕氣，比小塊的石頭更能保持較低的溫度，也更能長時間地保持水分。選擇大石頭為那些在多年無雨或一年只下一兩次雨的沙漠中生活的微生物提供了幫助。

2004年，美國宇航局的火星探測器發(fā)現了火星上曾存在液態(tài)海洋的強有力證據。科學家猜測，現在，火星上的那些水一部分已經蒸發(fā)，而另一部分可能滲入了火星的地下。假如情況真的如此，那么火星上也許會有一些頑強的微生物仍在地表之下生存著，等待著人們去發(fā)現。

火星的召喚

“非常漂亮的工作。”美國南加州大學細胞與神經生物學博士喬·米勒（Joe Miller）評價金百莉等人的研究，“假如能看看這一環(huán)境中是否存在產甲烷生物，將會是非常有趣的事情。”

對于火星上存在極端微生物的想法，一個重要但一直處于爭議之中的證據是，歐洲空間局的“火星快車”探測器在2004年探測到了火星大氣中的甲烷。“的確，微生物的生命活動會釋放出甲烷，但發(fā)現甲烷是否一定意味著有生命存在？”劉雙江思考了一下說，“這我不敢肯定。”

是的，除了生命活動外，甲烷的另一種來源是火山爆發(fā)。科學家之所以把“火星快車”的發(fā)現看作一個可能的突破，是因為沒有任何觀測表明火星上存在火山活動，所以這一來源很可能是根本不存在的。

這是甲烷通常的兩種來源，排除了其一，是否意味著剩下的一種便是惟一可能呢？美國印第安納大學的一組科學家在“火星快車”發(fā)布它的甲烷發(fā)現之后半年，宣布他們在實驗室中的研究可能證實了另外一種奇思妙想：火星和地球內部自兩個星球形成之初就蘊含著大量甲烷。

劉雙江說，他和金百莉正在籌劃著在中國沙漠中開展更多的微生物研究。金百莉研究中國的環(huán)境和生態(tài)已經有10年之久了。“在我對索爾庫里的最初幾次考察中，有一次我被一場巨大的沙塵暴所困。我看著那沙塵如一堵巨大的移動的黑墻一樣從西邊過來，我被這種力量和效果所深深震撼了。”金百莉說，“最重要的是，它讓我開始思考，大風如何影響微生物的區(qū)域和全球分布。”她打算在未來開展這方面的研究。而人們早就知道，在火星上，強大的塵暴能在極短的時間里席卷全球。

沒有人知道，人類究竟會在什么時候什么地點發(fā)現火星上的生命，抑或那里根本就沒有生命？現在科學家所做的，是在努力為問題的答案尋找點滴線索。

鏈接：你了解火星嗎？

火星是距地球最近的行星，肉眼看上去是一顆引人注目的火紅色的亮星，按離太陽由近及遠的順序為第四顆行星。

火星直徑相當于地球的半徑，表面積只有地球的四分之一，體積只有地球的15%，質量只有地球的11%（因為它缺乏海洋，而火星干燥土壤總量與地球土的總量大致相同）。在地球上所見到的火星表面，根據不同的反照率而分為兩種區(qū)域：布滿塵埃和沙土的平原因為富含紅色的氧化鐵，而曾被幻想為火星上的“大洲”。

火星表面的平均溫度比地球低30攝氏度以上。火星稀薄而干燥的大氣使它表面的晝夜溫差常常超過100攝氏度，遠大于地球上晝夜溫差的幅度。火星的赤道附近，最高溫度可達20攝氏度左右（約在午后一小時）。到了夜間，由于火星大氣保暖作用很差，表面溫度很快下降，最低溫度（在黎明前）在零下80攝氏度以下。

（摘編自《南方周末》）