ALH 84001：這塊隕石是否含有火星生命化石的證據？ |
“發現太空生命的新線索：隕石中發現與地球上已知生物不同的化石單細胞生物，”《紐約時報》的頭條新聞醒目地寫道。《新聞週刊》也附和道：“外星存在某種東西”。受人尊敬的科學家告訴成群的記者，他們在一家著名期刊上發表的著作揭示了複雜的碳氫化合物以及看起來像是埋藏在隕石深處的化石細菌。他們聲稱，這提供了“我們星球之外存在生命形式的第一個物理證據”。
那是 1961 年。而有問題的隕石並非最近成為頭條新聞的火星隕石，而是早在一個世紀前墜落在法國奧爾蓋伊的另一塊隕石。經過仔細審查，令人震驚的證據最終被科學界的法庭駁回。有機化學物質和“化石”最終被證明是豚草花粉和爐灰。
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因此，科學家們以可以理解的懷疑態度迎接了美國國家航空航天局約翰遜航天中心的大衛·S·麥凱和八位同事的大膽斷言，他們認為在隕石 ALH84001 中發現的奇特特徵最好用早期火星上存在原始生命來解釋。儘管公眾對發表在《科學》雜誌上的結論充滿熱情，但許多研究隕石和古代生命的頂尖研究人員權衡了證據，發現它令人難以信服。《隕石學和行星科學》雜誌的編輯德里克·西爾斯說：“麥凱資料的非生物學解釋更有可能。”
8 月 7 日的晚間新聞回顧了 ALH84001 令人印象深刻的履歷：誕生於 45 億年前的火星深處；被巨大的撞擊濺入行星際空間漂流了 1600 萬年；被地球引力捕獲並拖入南極洲的雪中；在冰雪中埋藏了 1 萬到 2 萬年，直到 1984 年，隕石獵人在艾倫山冰川上七人並排跋涉時撿起了它，並使其聞名於世。幾乎每個人都同意這一點；爭議的焦點在於這塊岩石不太引人注目的內部故事。
麥凱和他的合作者基於四條證據線索構建了生命存在的案例。第一個是橙色斑點，不大於句點，點綴在穿透隕石閃亮外殼的裂縫和縫隙的壁上。這些多層結構稱為碳酸鹽玫瑰花結，往往具有富含錳的核，周圍環繞著鐵和鎂增強的交替層，以及主要由磁鐵礦組成的皮層。池塘中的細菌在代謝礦物質時會產生類似的玫瑰花結。但“這在不斷變化的化學環境中也是一個完全合理的序列，”該論文的同行評審員之一、生物學家肯尼斯·尼爾森反駁道。
第二條證據線索集中在碳酸鹽內部和周圍發現的稱為多環芳烴或 PAH 的有機化合物。斯坦福大學化學家、《科學》雜誌論文的合著者理查德·N·扎爾報告說，這塊岩石包含某些輕質 PAH 的不尋常混合物。“結合所有其他資料，在我看來，它們很可能都來自曾經活著的某種東西的分解產物，”他說
然而，批評者提出了其他可能的解釋。“水熱合成可以利用無機碳和水製造芳香族有機物；你會得到他們報告的那些，”俄勒岡州立大學的化學家伯恩德·西蒙內特指出。“看看默奇森隕石，它被認為來自小行星帶，”華盛頓大學的埃弗雷特·肖克補充道。“在其中已經鑑定出數百種有機化合物，包括氨基酸和更接近生物體實際使用的物質的化合物。它也含有碳酸鹽礦物——以及水的真正確鑿的證據——但沒有人說小行星帶存在生命。”
麥凱小組將高功率電子顯微鏡對準 ALH84001，發現了第三個也是最令人信服的證據：微小的淚滴狀磁鐵礦和硫化鐵晶體嵌入在碳酸鹽溶解的地方，據推測是由於某種酸的作用。作者指出，某些細菌會製造出非常相似的磁鐵礦和硫化鐵晶體。加州理工學院的生物礦物學家約瑟夫·基爾什文克同意，這些礦物構造非常有趣。“如果這不是生物學，我就無法解釋到底發生了什麼，”他說。“我不知道還有什麼東西能製造出那樣的晶體。”肖克仍然不相信。“還有其他方法可以獲得這些形狀。而且無論如何，”他繼續說道，“形狀是地質學中用來定義事物最糟糕的方法之一。”
化石微生物？ |
最後的證據線索是受到懷疑論者最強烈攻擊的線索。麥凱的團隊在電子顯微鏡下檢查 ALH84001 的碎片，在碳酸鹽中發現了挑釁性的細長和卵形結構；研究人員將這些解釋為可能是化石微生物。許多科學家仍然不相信這種生物曾經在地球上存在過，更不用說在其他任何地方了。也確實存在觀察者效應起作用的危險。
美國宇航局天體生物學家傑克·法默說：“問題在於，在只有幾十奈米的尺度上，礦物質可以生長成幾乎不可能與奈米化石區分開來的形狀。”尼爾森抱怨道：“如果我展示這樣的照片並聲稱我發現了細菌，我會被微生物學會開除。”但麥凱的另一位合著者、美國宇航局約翰遜航天中心的埃弗雷特·吉布森回應說，“透過注意到缺乏晶體生長面”和其他礦物學特徵，我們排除了大多數例子中的這種可能性。麥凱補充說，他觀察了另一塊隕石作為對照，沒有看到類似的結構。
一些批評者還發現，“化石”的小尺寸很難與其他證據相符。“這些結構的體積只有最小的陸地細菌的千分之一，”研究古代生命生物化學的伊利諾伊大學的卡爾·R·沃斯指出。“它們真的觸及了生命單元可以有多小的下限，”他說。（但加州大學聖地亞哥分校的斯坦利·米勒本人也是一位懷疑論者，他問道：“誰知道你到底需要多少空間呢？”）此外，假定的火星細菌幾乎不比它們本應產生的礦物晶體大。“磁性細菌是可移動的；它們會游泳，”基爾什文克補充道。“這就是磁定向具有選擇性的原因——它有助於導航。但這些奈米細菌太小，無法包含足夠的磁鐵礦以使其正確地對準磁場。
如果不是生命，那麼是什麼可以解釋這些奇怪的特徵集合呢？一種可能性是水熱過程。“想象一下熱流體流過地殼，”加州大學聖地亞哥分校的行星科學家約翰·F·克里奇建議道。“隨著化學成分隨時間變化，磁鐵礦、硫化鐵和碳酸鹽的結晶是完全合理的。如果火星地表以下任何地方存在 PAH，那麼它們就會被這種流體攜帶並沉積在流體結晶的地方。我認為奈米結構很可能是碳酸鹽結晶方式導致的不尋常的表面紋理。”
然後是隕石在南極洲長期停留期間受到汙染的可能性。加利福尼亞州拉霍亞斯克裡普斯海洋研究所的傑弗裡·巴達指出，雖然濃度非常低，但在冰川冰中發現了 PAH；當他分析另一塊火星隕石時，他發現陸地氨基酸已經滲入岩石中。麥凱和他的同事試圖透過對幾塊南極隕石進行相同的測試來避免被汙染物愚弄。他們除其他外表明，在分析時 ALH84001 內部沒有任何生物存活，大多數（但並非全部）碳酸鹽含有與火星相關的同位素，並且 PAH 在岩石內部的濃度高於其表面。“這些論點是站不住腳且過於簡單化的，”西爾斯反駁道。“風化是一個馬虎的過程。東西會滲入，然後滲出；它們不會做顯而易見的事情。水的化學成分會發生變化。”
許多科學家也擔心，對麥凱論文的關注最終可能會適得其反。“我真的對這場喧囂感到有些驚訝，”巴達說。“如果事實證明是錯誤的，很多人會非常失望。我們需要持續努力十年或更長時間才能理清頭緒。”
這項努力已經在進行中。許多學科的研究人員正在爭先恐後地獲取 ALH84001 和其他 11 塊被確定為火星起源的隕石的碎片，以便進行進一步的測試。扎爾說，他想尋找氨基酸，並將 PAH 中的碳 13 與火星的碳 13 進行比較——有些人認為他應該在公開結果之前就做這項工作。麥凱曾談到要獲得奈米化石薄切片的電子顯微照片，以尋找細胞壁和內部結構，但這些努力將突破當前技術的極限。
尼爾森和其他人堅持認為，要毫無疑問地證明火星上曾經存在過生命，唯一的方法是向火星發射一個機器人探測器，將岩石送回地球——這是另一項艱鉅的技術挑戰。美國宇航局計劃在今年晚些時候發射兩個探測器，但該機構原本預計到 2005 年才會執行樣本返回任務，儘管美國宇航局局長丹尼爾·S·戈爾丁最近談到要加快進度。此外，亞利桑那州立大學的羅納德·格里利擔任主席的一個委員會警告說，預算緊張正在減緩尋找火星化石或地下生命所需的探測車和鑽探裝置的開發。
在所有這些想法之下，隱藏著一個揮之不去的問題：如果我們看到生命，我們甚至會知道生命是什麼嗎？一些非常規的思想家，如康奈爾大學的托馬斯·戈爾德和英國天文學家弗雷德·霍伊爾提出，生命可能存在於不太可能的環境中，如彗核或月球地殼。即使是識別碳基生命也極其困難——如果某些生命遵循非常規的化學成分怎麼辦？米勒反思道：“思考這些問題令人難以置信。“你必須堅持你所知道的；另一種選擇是坐在那裡，看著自己的肚臍。
如果麥凱小組報告的結果成立，米勒懷疑這僅僅是冰山一角。“我的印象是，細菌生命存在於大約十分之一的恆星周圍的行星上，甚至更多，”他推測道。“我會將火星上的生命視為一個新領域，而不是一個驚喜。”