2013年4月16日 星期二

美科學家計劃鑽探火星地下 千米深處搜尋生命






  科學家認為火星上如果現在仍然存在生命,那麼這些微生物應當會隱匿在火星地表以下將近一公里那樣的深度上。

  新浪科技訊 香港時間4月16日消息,據美國《發現》雜誌網站報導,幾乎每個月我們都會聽到來自火星的消息──好奇號火星車在這顆紅色星球上發現了含水礦物,或是其它証明火星曾經擁有宜居環境的証據。但是美國南加州大學的地球化學家詹‧阿蒙德(Jan Amend)指出,這些探測器和火星車到目前為止還都僅僅是在隔靴搔癢。

  的確,儘管好奇號火星車裝備了鑽頭,但是最多隻能鑽進火星岩石幾釐米深。但是阿蒙德認為火星上如果現在仍然存在生命,那麼這些微生物應當會隱匿在火星地表以下將近一公里那樣的深度上。儘管火星地表的古代河流和湖泊都在漫長的年代里逐漸消失了,但是在地下深處應當仍然還保留著豐富的水量儲備,或是以液態水形式,或是以水冰的形式存在著。

  阿蒙德在南加州大學的實驗室主要致力於研究深海熱泉附近的微生物群落。近期美國宇航局為他的實驗團隊提供了資助,用以開展深部地層下的微生物群落研究,以此作為未來探索其它行星和衛星上可能存在微生物的預研項目。該研究項目還涉及其它科研機構的參與,其中包括加州理工學院,美國宇航局噴氣推進實驗室,日本海洋和地球科技研究所以及其它數個美國科學機構和大學,如亞利桑那州立大學以及倫斯勒理工學院等。

  據估算,地球上大約1/3的生物碳儲量位於地殼深部以下。目前這一研究小組正在深海沉積層以下地下深處的多孔岩層中搜尋生命的蹤跡。他們理想的目的地是大西洋洋底,這裏的海水深度超過4000米。另外,由於在環境條件上和火星存在諸多相似,美國加州的死亡穀也成了理想的考察地點。

  死亡穀地區是一片炎熱荒漠,和火星一樣荒涼──但是當然遠比火星更容易抵達。在這片貧瘠的土地深處,誰也不知道這裏究竟是否存在著生命,如果有,那麼存在著什麼樣的生命。阿蒙德表示:“我們來到生物圈的邊緣地帶,尋找新的生命形式。”

  最早提出地下深部存在生命設想的人是科幻小說家儒勒‧凡爾納。在他出版於1864年的小說《地心遊記》中,或許是受到當時正在逐漸成型的達爾文進化學說的影響,凡爾納在書中描繪了地心深處生活著大量史前動植物的情節。而現在,人類已經開始具備一些前所未有的能力,去開展這方面的研究,甚至是在另外一顆行星上。

  在接下來的5年內,阿蒙德將會把8英呎(約合2.4米)長的魚雷型的生物信號探測裝置送入鑽孔或礦井深處探查生命線索。這種名為“地下生命評估探測器”(SEALs)將讓阿蒙德的小組得以一窺地下上千米深處可能存在的生命生存狀態,他們甚至專門給生活在地下深處的這些生命起了一個名字。叫做“地內生命”(intraterrestrials)。

  這些為探查地下深處可能存在的生命而開發的技術手段在未來有朝一日或許將會被用於在其它行星和衛星上開展相同的研究工作。這套系統包括一個微型的紫外顯微鏡,它的作用是搜尋生物螢光效應。這一探測裝置將會搜尋微生物信號,收集相關數據並嘗試在微生物生存的環境下開展原位研究,正如1976年美國宇航局的海盜號火星探測器所做的那樣。另外一些樣本則會被提取上來送到實驗室中進行進一步的分析工作。這些研究的最終目的是想瞭解能夠支援生命存在的極端環境條件範圍。

  在研究過程中,阿蒙德的小組已經發現了一種名為硬壁菌的微生物,這是一種可以形成孢子的細菌,可以在非常極端嚴酷的條件下生存。另外一種名為“金礦菌”(Desulforudis Audaxviator)的細菌幾乎生存於地下3000米深處。這種細菌是少數幾種已知的能夠在沒有陽光,氧氣或任何有機質的情況下生存的細菌之一。它們在地下深處依靠放射性元素衰變釋放的能量頑強生存了數百萬年之久。阿蒙德表示:“這些微生物一切都得靠自己。它將水分解成氫氣和氧氣以維持新陳代謝。”在這樣的深度下,這種細菌是孤獨的,DNA分析顯示它的基因中99%的內容都和其它任何物種不同。這樣看起來它幾乎就和一種火星生命沒啥太大的區別。

  但是要想在火星上到這種深度上開展研究,就意味著我們必須將巨大的鑽探設備送上火星。預計在未來開展載人火星登陸時將會這樣做。但假設沒有載人登上火星,那麼在未來某一天人類也將會派遣機器人前往火星並開展鑽探工作,使用由阿蒙德小組開發的設備進行生命搜尋工作。

  和地球不同,地球上可以使用各種液體或氣體來排除鑽探碎屑對鑽頭的幹擾,但是火星上沒有這樣做的條件,因此未來在實現火星鑽探之前還需要開發出新的鑽探技術。另外要想進行生命信號探查,我們還將需要保証鑽孔的開放而不至於使其坍塌,但是我們又不能過多依賴重型的支撐設備,因為火星上沒有這樣做的條件。一種有趣的方案是設計一種機器鼴鼠,讓它在火星上挖洞,以這種方式實現鑽孔的目的。

  2007年,美國宇航局的衛星在火星上發現了一些類似天坑一樣的深邃孔洞。這些孔洞發現的位置位於火星上阿西亞火山邊緣地帶,這座火山的規模是夏威夷莫納羅阿火山的30倍以上,後者被認為是地球上規模最大的火山。地質學家們判斷這些孔洞可能是坍塌的火山熔岩管,它們或許將在未來為我們深入火星地下深處開展考察提供一條捷徑。或許未來會有人撰寫一部新的科幻小說,名字就叫做:“火心遊記”。(晨風)



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