如果在火星上發現生命,我們如何知道?

儘管對火星進行了數十年的探索,但確認那裡生命跡象的協議仍然相當模糊

自 2012 年 8 月以來,美國宇航局的“好奇號”火星車一直在火星上行駛,評估火星的宜居性。

在火星上尋找生命跡象一直是美國宇航局數十年的雄心壯志,它花費了數十億美元將機器送到火星上滾動、戳和探測。但是,一旦發現生命跡象,如何驗證這些發現?

1月初,美國宇航局的“好奇號”火星車發現了一些研究人員認為可能是火星上的微量化石。研究人員首先在黑白影像中發現了引人注目的微小棒狀特徵,但它們足夠引人注目和不尋常,足以讓火星車科學團隊將機器人開回去進行進一步調查。

嚴格來說,礦物起源被認為是最合理的。儘管如此,對某些人來說,這些特徵暗示了生物擾動——一種生活在沉積物中的生物體可以擾亂這些沉積物結構的的過程。這些奇特之處類似於地球上奧陶紀的微量化石,這些化石來自 4.4 億多年前的時代。[我們尚未發現外星人的 12 個可能原因]


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關於火星上的微量化石,美國宇航局噴氣推進實驗室位於加利福尼亞州帕薩迪納的好奇號火星車專案科學家阿什溫·瓦薩瓦達 (Ashwin Vasavada) 對 Space.com 表示:“我們不排除這種可能性。但我們肯定不會將其作為我們的首要解釋。”

該事件凸顯了研究和分析此類特殊特徵的難度,以及機器人執行的“好奇號科學調查”(CSI)的侷限性。但這也引出了一個基本問題。

毫無疑問,火星嚴守著它的秘密,但如果正在進行的生命探測工作證明是積極的,那麼有什麼協議可以確認這樣的結論?

生命階梯

美國宇航局火星科學實驗室專案科學家、該航天局火星探測計劃首席科學家邁克爾·邁耶在華盛頓特區表示:“自從我們訪問外星生命公告的程式以來,已經過去了很長時間。”

“我的假設是,這一發現和公告將上報我們的指揮鏈,很可能會一直上報給總統,”邁耶在電子郵件中告訴 Space.com。“發現結果傳播的速度只會改變反應的緊迫性。在某些方面……與航天器故障沒有太大區別。”

美國宇航局行星科學部主任吉姆·格林說,為了組織思維並解決在其他地方直接探測生命的問題,美國宇航局和天體生物學界制定了被稱為“生命探測階梯”的東西。該階梯對指示生命的特徵進行分類,從最能指示生命到最不能指示生命進行排序,以及如何發現它們。

格林告訴 Space.com,雖然生命探測工具有侷限性,但今天的儀器正處於該階梯的各個階段。“目前的系統為我們提供了指示,告訴我們當攀登生命階梯時下一步該怎麼做,”他說。

格林說,為了對火星上的生命或過去生命進行全面的測量,這是一項複雜且不斷發展的過程,需要一種系統的方法。“所以我們現在就是這種情況。我認為我們有方法可以繼續朝著這個方向前進。”[火星任務:機器人紅色星球入侵史(資訊圖)]

火星隕石

位於德克薩斯州休斯頓的美國宇航局約翰遜航天中心的榮譽退休科學家埃弗裡特·吉布森是 1996 年宣佈發現過去生命可能跡象的團隊的共同負責人,ALH84001 是一顆落入地球的火星隕石。幾年後,該團隊表示,另外三個火星樣本中的其他證據支援了他們的說法。

關於 ALH84001 的說法引起了激烈的爭論,更廣泛的科學界指出隕石中檢測到的不尋常特徵的非生物原因。然而,關於火星岩石中可能存在生命跡象的爭論被許多人視為幫助塑造天體生物學領域的關鍵事件。吉布森還發現最近的好奇號照片很有趣,並渴望瞭解成像特徵的組成。“它們讓我想起了我們在地球地質記錄中觀察到的東西……但這些特徵在火星上,”他告訴 Space.com。

吉布森說:“至少噴氣推進實驗室的好奇號團隊有足夠的興趣回去獲取有關這些特徵的更多資料。“現在,如果他們[只]對這些特徵和它們所存在的基質進行成分測量,”他說。

吉布森說,好奇號火星車上的火星樣本分析儀(SAM)的分析“也可以用來尋找可能存在於這些特徵中的殘留的生化相關化合物”。

雖然來自 SAM 的資料會很好,但它並未被用來研究火星上奇特的特徵。(SAM 能夠研究粉末狀岩石和風化層鑽探樣品。)

美國宇航局戈達德太空飛行中心 SAM 的首席研究員保羅·馬哈菲 (Paul Mahaffy) 表示:“我們沒有機會用 SAM 對這些有趣的特徵進行取樣。” 他告訴 Space.com,好奇號火星團隊最近一直在對火星車的鑽頭進行故障排除工作,這排除了幾個月來的鑽探工作。

資料解釋

關於在火星上尋找生命,吉布森仍然對他團隊對 ALH84001 隕石的分析和現在已經 20 多年的說法充滿信心。

“我們仍然堅持我們在 1996 年《科學》雜誌上的報告,並且我們沒有任何資料被證偽……只有對資料的解釋,”吉布森說。

“很明顯,在火星早期——在它的第一個十億年裡——條件適合與生命系統相關的生物地球化學過程執行。現在我們等待來自好奇號和團隊的進一步資料,”吉布森說。

即使在火星上發現了確鑿的生命證據,又將如何宣佈呢?在做出如此重大的宣佈之前,是否有任何程式來複核這些說法?SETI 研究所的高階科學家、美國宇航局行星保護辦公室前負責人、天體生物學家約翰·魯梅爾告訴 Space.com,“據我所知,沒有。”

“我預計明智的做法是與一組瞭解所審查證據的專傢俬下審查證據,然後再從那裡轉到適當的地方,”魯梅爾說。

魯梅爾說,該專家組將不得不解決一些關鍵問題,例如:還有哪些其他證據可以用來證實這一發現?可能有哪些假陽性指標可能導致我們錯誤識別我們看到的證據?[美國宇航局如何尋找火星上的古代生命(資訊圖)]

再次確認解釋

魯梅爾回憶說,對於 ALH84001,多名研究人員能夠檢查隕石本身,並提供與美國宇航局約翰遜航天中心團隊收集的證據相關的專業知識。

魯梅爾說:“我想說,如果一個人面臨著關於在火星上可能‘發現’古代生命的誘人證據,”魯梅爾說,“首先要考慮的是重新確認已經獲得的證據的解釋,並進行其他可能支援或反駁該解釋的測試。”

魯梅爾說,如果人們看到形態學證據(基於在火星上發現的結構的證據),那麼應該進行化學分析,看看結果是否與形態學的解釋一致。“儘可能以多種不同的方式驗證資料是有好處的,”他說。

科羅拉多大學大氣與空間物理實驗室地質科學教授兼副主任布魯斯·雅科斯基也持有同樣的觀點。他還是目前正在繞火星執行的 MAVEN 任務的首席研究員。

雅科斯基說,好奇號最近的發現與 ALH84001 的情況截然不同。

雅科斯基告訴 Space.com:“在 ALH84001 的案例中,最初的研究人員在公開之前進行了大量的分析,以定義他們所看到的東西的特徵,並將其與關於它們可能如何形成的多種不同假設進行比較。” “他們提出了他們最好的假設,討論了生物和非生物形成機制為什麼都可能,並得出了他們最好的結論。他們也認識到他們結論中的不確定性,”他說。

過早地猜測

在好奇號發現奇怪特徵的情況下,“到目前為止,我們只有一個影像集,沒有對存在的東西進行額外的原位分析,也沒有與相互競爭的假設進行徹底的比較,”雅科斯基說。

雅科斯基說,猜測這些特徵是否可能是生物的“還為時過早”。“雖然生物起源是可能的,但科學是關於確定最可能的事情,而不僅僅是可能的事情。”

如果最終發現某種東西最終被證明是生物的,雅科斯基懷疑這樣的結論不會在發現者宣佈發現生命的盛大新聞釋出會上提出。

“更有可能的情況是,這將需要不同研究人員進行多次分析,並且隨著非生物場景被排除或被認為不太可能,隨著時間的推移會形成共識,”雅科斯基總結道。

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Leonard David is author of Moon Rush: The New Space Race (National Geographic, 2019) and Mars: Our Future on the Red Planet (National Geographic, 2016). He has been reporting on the space industry for more than five decades.

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