火星上存在生命的可能性可能並非僅限於遙遠的過去。新的研究表明，我們的鄰近星球可能在其表面附近的鹽液態水中隱藏著足夠的氧氣來支援微生物生命，從而為整個星球開啟了大量潛在的宜居區域。儘管這些發現並未直接測量已知存在於這顆紅色星球上的鹽水的氧含量，但它們構成了確定生命今天可能在那裡存在的區域的重要一步。
有氧呼吸依賴於氧氣，是地球上當今生命的關鍵組成部分。在這個過程中，細胞吸入氧氣並將其分解以產生驅動新陳代謝的能量。火星大氣中極低的氧氣水平導致許多科學家否定了今天在那裡進行有氧呼吸的可能性，但新的研究使這種可能性重新出現。該研究發表在10月22日出版的《自然地球科學》雜誌上。
“我們的工作呼籲徹底修訂我們對火星生命潛力的看法，以及氧氣可以發揮的作用，這意味著如果火星上曾經存在生命，它可能一直在呼吸氧氣，”該研究的主要作者，加州NASA噴氣推進實驗室的研究員弗拉達·斯塔門科維奇說。“我們現在有潛力瞭解當前的宜居性。”
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雖然今天的火星是一個冷凍乾燥的沙漠，但它擁有豐富的地下水冰儲量，以及一些以鹽水形式存在的液態水。鹽水的高鹽含量降低了它們的冰點，即使在火星寒冷的表面上也能保持液態。在他們的新研究中，斯塔門科維奇和他的同事將氧氣如何在鹽水中溶解的模型與火星氣候模型相結合。他們的結果表明，表面或表面下方不遠處的鹹液池可以捕獲這顆紅色星球大氣中微薄的氧氣量，從而形成微生物可能代謝利用的儲庫。根據這項研究，今天的火星鹽水可能比早期地球（大約在24億年前，其空氣中僅含有痕量氣體）含有更高濃度的氧氣。
該研究分析了火星相對於太陽的傾斜度的緩慢變化（一種經過充分研究的現象，至今仍在展開）將如何改變行星的平均溫度，考察了過去2000萬年到未來1000萬年的時間跨度。該分析表明，在這些漫長的時間段內相關的溫度變化可能使鹽水能夠吸收和保留來自稀薄火星空氣的氧氣。
雖然基於模型的結果可能看起來相當具有推測性，但它們確實與火星上其他神秘的原位發現相符。美國宇航局的好奇號探測器已經識別出富含元素錳的岩石，錳的形成可能需要大量的氧氣。“地球上的錳沉積與生命密切相關，無論是間接的還是直接的，”新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家研究實驗室的行星地質學家尼娜·蘭扎說。然而，這並不意味著火星生命創造了錳礦床；相反，可能僅僅是火星過去擁有比現在更多的大氣氧氣——這一點得到了其他幾條獨立證據的支援。
反過來，富氧的古代火星將需要更厚的大氣層——可能足夠厚，以至於允許海洋在表面積聚。這是大多數研究人員目前接受的火星曆史，基於來自多個任務的大量觀測結果。
但斯塔門科維奇說，可能不需要海洋、富氧大氣層或更溫暖的氣候來形成這些礦床。鹽水與岩石相互作用數百萬年也可能形成富錳岩石，並且今天仍然可以形成，從而消除了火星曾經擁有類似地球的海洋和大氣層的必要性。蘭扎同意富錳岩石可能在沒有海洋的火星上形成，但指出還需要進一步研究。
亞利桑那州行星科學研究所的火星水文學專家史蒂夫·克利福德（Steve Clifford）沒有參與該專案，他不準備排除海洋在形成火星鹽水中的作用。“你需要水的存在才能形成這些鹽水，”他說。克利福德指出，無論今天火星上還剩下多少水——研究人員認為，如果有足夠的水覆蓋整個表面，至少有半公里，甚至整整一公里深——早期需要存在更多的水，這基本上保證了這顆紅色星球在某種程度上是多水的過去。
無論火星的鹽水是如何形成的，它們的存在和可能的氧化作用都表明，對於過去甚至現在的生命來說，存在一個強大的、迄今為止被忽視的行星生態位。“如果我們有合適的工具在火星上，我們可能會解決現存生命的問題，”斯塔門科維奇說。“在火星地下尋找液態水和鹽水將是第一步；鑽探將是另一個關鍵步驟。”
但僅僅因為鹽水可能保留氧氣並不一定意味著它們構成了任何火星微生物的行星範圍內的避難所。首先，斯塔門科維奇和他的同事們尚未對鹽水的實際形成或隨時間的穩定性進行建模；相反，他們只是根據測量的火星大氣壓力和一系列平均年估計溫度，尋找鹹液可能存在的區域。鹽水需要在赤道附近更鹹的條件下才能形成，這將導致它們吸收更少的氧氣並變得不太適合居住——但極地鹽水將能夠吸收足夠的氧氣，從而可能支援更多種類的生命形式，根據該研究。
然而，根據埃德加·里維拉-瓦倫丁的說法，對於表面附近的鹽類來說，從火星大氣中吸收水蒸氣來製造鹽水（這個過程稱為潮解）是很困難的。里維拉-瓦倫丁是位於德克薩斯州的月球與行星研究所的行星科學家，他沒有參與這項研究，他說即使在行星的兩極，潮解也具有挑戰性。由於冰蓋的存在，那裡的水蒸氣比赤道豐富，但由於冰凍溫度，大氣中仍然稀少。
相反，里維拉-瓦倫丁說，赤道鹽水更可能是地下水與富含鹽的礦物質接觸形成的，而不是鹽與大氣水蒸氣相互作用形成的。根據克利福德的說法，遍佈整個星球的水-岩石相互作用更可能發生在地表深處，那裡的地下水可以溶解周圍的岩石，同時與大氣隔離數十億年。“在近地表，有點難以預測鹽水的成分或它們的飽和程度，”克利福德說。里維拉-瓦倫丁還表示擔心鹽水可能對生命來說太鹹了。“火星上形成的鹽水型別會殺死生命，”他說。“我們所知的地球上的生命無法在這些鹽水中生存——太鹹也太冷了。”
加州理工學院的地球生物學家伍德沃德·費舍爾是該論文的合著者，他說，要找到生命的鹽度極限，就必須瞭解細胞的能量預算。“我們幾乎不瞭解地球上某些非常具體的實驗室[微生物]的情況，我們也不知道任何其他星球上的情況，”他說。費舍爾認為，在想象外星生命可能如何出現和進化時，科學家應該避免過於僵化的限制。
如果事實上，生物友好的鹽水綠洲點綴著這顆紅色星球，那麼對於未來在那裡進行的生命搜尋任務來說，這可能是一個壞訊息，因為這使得這顆星球的廣闊區域可能適合居住——因此根據目前對國際法的解釋，這些區域將禁止進行原位探測。行星保護協議要求對在被認為可能擁有生命必要條件（即可用能源和液態水的存在）的“特殊區域”附近著陸的航天器採取嚴格的去汙方法。這些協議旨在防止意外滅絕或汙染來自地球的入侵微生物可能存在的火星生命，並且還旨在保護我們自己的星球免受未來樣本返回任務中可能搭便車來到地球的任何火星微生物的侵害。據推測，如果突然將火星表面和地下的大部分割槽域視為“特殊區域”，那麼仍然可以透過以某種方式完全清除所有可能汙染地球生物學痕跡的機器人來進行探測。
如此嚴格的要求將推高已經很高的火星探測成本，但斯塔門科維奇仍然保持樂觀。“我認為存在一個甜蜜點，我們可以在那裡保持好奇心，我們可以成為探險家，並且不會把事情搞砸，”他說。“我們必須朝著那個方向努力。”