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地球最深处的生物可能拥有火星上存在外星生命的证据

地球最深处的生物可能拥有火星上存在外星生命的证据

NASA/JPL-Caltech 艺术家对毅力号火星车接近火星的渲染(来源:NASA/JPL-Caltech)NASA/JPL-加州理工学院

艺术家对毅力号火星车接近火星的渲染图(来源:NASA/JPL-Caltech)

为了了解火星深处可能存在哪些生命,我们需要研究地球上一些最深处和最古老的生命形式。

火星不仅仅是一颗红色星球:它也是一颗潮湿的星球。 8月12日,美国研究人员报告了… 巨大的液态水罐,位于地球岩石地壳深处。

这些数据来自 NASA 的 Mars Insight 着陆器,该着陆器在四年内记录了 1,300 多次火星震动。加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所的地球物理学家 Vashan Wright 领导的研究人员研究了到达火星车的地震波,并得出结论: 他们穿过层层潮湿的岩石尽管火星表面是一片贫瘠的沙漠,但赖特的数据表明,在火星表面以下11.5至20公里(7.1至12.4英里)深处的岩石中存有大量的水。

火星上的生命如果存在的话,可能就在地下

“如果这些预测是正确的,我认为这将改变游戏规则,”洛杉矶南加州大学地下微生物学家凯伦·劳埃德 (Karen Lloyd) 说。

火星上地下水的存在为火星上存在地下生命的可能性打开了大门。过去几十年来,人们发现地球深处隐藏着一个巨大的生物圈。现在看来,同样的情况也可能适用于火星。如果火星上确实存在生命,它可能就在地下。

深层生物圈

30多年来,生物学家收集的证据表明 生命在地下深处继续延续 在地球上,研究人员深入海底和大陆钻探,在埋藏的沉积物中甚至在固体岩石的层和晶体之间发现了生命。

这些生活在黑暗中的生物大多数是单细胞微生物,尤其是细菌和古细菌。这两个巨大的群体是地球上已知最古老的生命形式:它们存在于三十亿多年前,远早于动物和植物出现。

在过去的二十年里,事实也表明: 深层生物圈 “实际上,地下深处生活着许多不同类型的生物,”苏黎世瑞士联邦理工学院的地质学家卡拉·马格纳布斯科 (Cara Magnabusco) 说。

细菌被分为称为门的大类群:其中只有几十个类群得到官方认可。 估计有 1,300“几乎所有这些珊瑚礁都可以在地下找到,”马格纳博斯科说。

尽管现在在地下深处发现了剩余的水,但在火星上发现了湖床的残余物(来源:NASA)美国宇航局

火星上发现了湖床的残余物,尽管剩余的水现在位于地下深处(图片来源:NASA)

由于它们太暗,这些微生物无法像表面上的光合生物那样直接从阳光中获取能量。 “真正需要注意的是,这些微生物在很大程度上并不依赖于太阳,”劳埃德说。

它们也不会接受任何其他输入,例如来自上方的营养物质。马格纳博斯科说,许多深层生态系统“与地表完全分离”。

相反,这些生态系统依赖于化学合成。微生物通过进行化学反应、从周围的岩石和水中接收化学物质来获取能量。例如,微生物可以使用甲烷或硫化氢等气体作为材料来源。 “地球内部包含许多不同的化学反应,”劳埃德说,“我们许多人花了很多时间寻找支持生命的新反应。”

就像生活在地球海洋深处的行动迟缓的微生物一样,尽管缺乏营养,火星微生物仍可能坚持生命

虽然单细胞微生物在地球内部占主导地位,但也有一些稀有动物。 2011 年进行的一项研究发现 裂缝水中的线虫 南非矿井下方 0.9 至 3.6 公里(0.6 至 2.2 英里)。这些水似乎已经存在了至少 3000 年,这表明线虫种群可能已有数千年的历史。 2015年进行的跟踪调查发现 扁虫、分节虫、轮虫和节肢动物 在深度 1.4 公里(0.9 英里)的裂缝水域中:那里的水已有 12,300 年的历史。这些动物以岩石表面的一层薄薄的微生物为食。

NASA/JPL-Caltech/亚利桑那大学 在火星上发现的可能的泥火山(来源:NASA/JPL-Caltech/亚利桑那大学)NASA/喷气推进实验室/加州理工学院/亚利桑那大学

火星上发现了可能存在的泥火山(来源:NASA/JPL-Caltech/亚利桑那大学)

如果你深入地下,压力也会成为一个问题。岩石的类型也很重要,因为… 它影响可能发生的化学反应 那么可以生活在那里的化学合成微生物的类型。 “但我不能给你一个数字 [on how far down life exists] “因为我们还没有达到这个目标,因为我们还没有挖得很深,”劳埃德说。边界可能深得令人惊讶:2017 年对泥火山样本的一项研究表明,这个边界可能深得令人惊讶。 海底以下 10 公里(6.2 英里)处可能存在生命

其中一些生命形式非常缓慢。 “地球内部肯定有很大一部分,特别是在我们的海洋下,几百万年来什么也没发生,”劳埃德说。由于没有新的营养物质从上方到达,也无法逃逸,这些地方的微生物几乎没有什么可吃的。 “这意味着它们根本没有能量形成新细胞,”她补充道。相反,它们的新陈代谢减慢,几乎处于停滞状态。 “单个细胞可以存活数千年或更长时间,这是完全合理的。”

这种生命依赖于岩石和水之间的化学反应,代谢速度可能极慢,很可能存在于火星表面深处富含水的岩石中。

火星微生物

尽管对这颗红色星球进行了数十年的无人驾驶飞行任务,但迄今为止,还没有火星上存在生命的具体或直接证据。表面干燥寒冷,火星车相机拍摄的快照中从未有任何生物进入。

然而,凹槽等特征强烈表明数十亿年前火星表面就有自来水。其中一些水可能已经流失到太空中,但赖特的团队得出的结论是,大部分水都在地下。

“我们知道水是生命的基本需求,”劳埃德说。所以也许火星表面过去是适合居住的,现在只有它的下部适合居住。 “我一直更喜欢生命会以某种方式被埋葬的想法,”她说。

就像生活在地球海洋深处的缓慢微生物一样, 火星微生物可能依附于生命 马格纳博斯科说,尽管缺乏营养,“在地球内部发生的同样的过程也可能发生在火星上。”

如果生命能够在火星上发展,它很可能今天就在火星上生存并存在——卡拉·马格纳布斯科

迄今为止最具启发性的生命证据 火星空气中的甲烷气体羽流, 任何 随季节变化在地球上,甲烷通常是由微生物产生的,因此这种气体可能是地下生命废物的结果。然而,劳埃德敦促谨慎行事。 “可能出现甲烷羽流的原因有很多与生命无关的原因,”她说。

此外,还有许多其他障碍 火星内部的生命“生命不仅需要水,还需要能源和空间,因此需要一个家,”劳埃德说。我们还不知道火星岩石中的孔隙是否足够大,足以容纳微生物。同样地, 深层岩石的化学成分 这非常重要,因为它将成为化学能源。

对于马格纳布斯科来说,火星上生命的“最大疑问”是“它是否出现过”。因为我们不知道第一个生物体是如何由非生命物质形成的,所以我们不知道火星上的条件是否存在。 适合生命的出现“如果生命能够在火星上发展,”她说,“那么它今天就很有可能在火星上生存和存在。”

如果火星上存在这么深的生物圈,我们怎样才能找到它呢?显而易见的想法是钻入火星,但我们需要钻探 10 公里(6.2 英里)深或更深——即使在地球上,这也很重。我们会在一个缺乏可呼吸空气或自来水的星球上做到这一点吗? “这要困难得多,”马格纳博斯科说。

“寻找甲烷确实很有帮助,”劳埃德说。目前,我们不知道这些气体来自哪里。 “如果我们发现水袋与甲烷羽流有关,” 这将是一个建议 她说,关于生活。

最后,如果火星上确实有水在流动,我们就可以利用这一点。在陆地上,温泉等特征会带来水 从地球深处到地表“火星有泥火山。你可以去火星上的一些地方,在那里你可以找到地表深处的样本,这些样本已被提取并带到地表,”劳埃德说。

我们可能需要几十年的时间才能得到明确的答案。这个答案可能令人沮丧:火星的构造和水文活动不如地球,这表明生命要么稀有,要么不存在。 “我们可能正在寻找已经存在很长时间的生命,”劳埃德说。在这种情况下,我们可能只能找到化石证据,而不是活的生物体。 “无论如何,这都是火星上的生命,”她补充道。

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