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火星地下湖中可能生存着这些生物:海绵和微生物

2017-11-30 09:25:00 栏目 : 科学探索 围观 : 评论

一项最新研究称,火星表面下可能生存着微生物和类似海绵的原始动物。研究人员称,火星的地下咸水湖能够产生足够的氧气,支持细胞生命甚至简单的动物存活。他们认为,这些含盐水体可能遍布整个火星的亚表面,进一步增加了火星成为外星生命家园的可能性。

在该研究之前,科学家在火星南极历史性地发现了一个地下液态水湖。

在该研究之前,科学家在火星南极历史性地发现了一个地下液态水湖。研究人员认为,火星极地是整个红色星球上盐水含氧量最高的区域。

地球上的生命开始于藻类演化出光合作用能力的时候,此时太阳光可以转化为能量,同时氧气作为副产物被释放到大气层中。然而,火星上的氧气非常稀少,只有光诱导的二氧化碳裂解才能产生微量的氧气。

研究人员计算了各种压力和温度条件下,火星地下盐水湖所能溶解的氧气。

此前科学家认为,氧分子可能无法支持火星上生命的存在。现在,加州理工学院的科学家称,计算机模型的结果显示,火星的地下盐水湖并不会出现这种情况。研究第一作者弗拉达·斯塔姆科维奇(Vlada Stamenkovic)表示,这样的环境在火星极地附近尤其常见。冷水含有更多的氧气,因为分子之间更为紧密,逃逸的难度更大。

斯塔姆科维奇称,那些“具有足够氧气供好氧微生物呼吸”的地方可能遍布整个火星。他补充道:“此外,大约6.5%的火星表面可以支持更高的溶解氧浓度,使好氧‘绿洲’足以维持更复杂的多细胞生物(如海绵)的呼吸需求。”

海绵是所有多细胞动物中最原始的一类,包含大约10000个物种,大部分生活在海水中。海绵在约6.4亿年前出现在地球上,被认为是生命的开端之一。它们通过过滤海水来获取食物,甚至可以通过水流来传播生殖细胞。

今年早些时候,科学家通过雷达数据发现了一个火星地下湖。

研究人员计算了各种压力和温度条件下,火星地下盐水湖所能溶解的氧气。“由于现代火星大气中缺乏氧气,因此火星被认为无法产生足够高的氧气浓度以形成支持有氧呼吸的环境,”斯塔姆科维奇博士说,“我们在此提出了一个热力学框架,描述了火星近表面地下盐水的氧气溶解度。”

溶解的镁、钙和钠可以使水体保持液态,即使在低于冰点的条件下。这些元素普遍存在于火星岩石中,也被认为存在于火星南极的“迷你海洋”中。

斯塔姆科维奇博士表示,由于氧气在火星上的稀缺性,此前的研究很少关注氧气的作用。然而,来自火星陨石的地球化学证据表明,由于温暖的大气层和液态海洋的存在,火星曾经拥有丰富的氧气。液态海洋在火星地壳的风化过程中也扮演过重要的角色。

科学家刚刚在火星南极冰盖上发现了一个宽广的湖泊。该水体跨度达20千米,位于地下1.6千米处。

斯塔姆科维奇说:“因此,原则上火星可以提供多种含有足够溶解氧的近地表环境,可以为有氧呼吸提供氧气,在众多不同类型的地球微生物中,我们也可以看到同样的呼吸方式。”这项最新研究的结果发表在《自然-地球科学》(Nature Geoscience)上。

就在不久前,科学家刚刚在火星南极冰盖上发现了一个宽广的湖泊。该水体跨度达20千米,位于地下1.6千米处。科学家通过雷达探测发现了这个三角形盐水湖的存在。

尽管处于极度寒冷的零下68摄氏度环境,但科学家认为,这个盐水湖仍然维持着液体形态,是一种“淤泥状”的盐水。这一发现首次证实了火星上至今仍有液态水存在。科学家认为,这样的环境对微生物生命而言非常理想。

2012年,好奇号火星探测车在一处古老的火星海床遗迹上漫游时,分析了许多数十亿年前暴露于液态水中的岩石。

研究专家表示,这一“惊人”的发现可以为地球以外存在生命提供第一份证据,并将作为未来火星任务的关键目标之一,同时还可能为未来的人类定居点提供关键的生存资源。

意大利国家天文物理研究所(INAF)的科学家发现了这个地下盐水湖。随后,来自悉尼大学的航空航天工程师沃里克·霍尔姆斯(Warwick Holmes)表示,未来前往火星的飞船任务将“非常努力”地设计从这个湖泊中采集液体样品的方法。目前的技术还无法钻探到盐水湖所处的深度。

尽管如此,霍尔姆斯仍然持谨慎乐观的态度。他说:“这是我们目前最好的机会,尽管在太阳系其他地方发现生命的可能性很小。”

火星上的“季节性斜坡纹线”(RSL)首次被发现是在2011年,研究人员推测它们可能是由间歇性的液态水流动造成的。

对火星存在液态水证据的探索

目前的主流观点认为,火星拥有着相当大量的水。然而,由于火星表面的温度很低,这些水体只能以冰的形式存在。

许多科学家认为,拥有液态水是一颗行星存在生命的必要条件。自从拥有了详细观察火星的技术之后,人类一直在寻找这颗红色星球存在液态水的证据。

1971年,水手9号任务揭示了火星河床和山谷中被流水侵蚀过的线索,同时还发现了锋面、雾等气候现象的证据。1975年发射的海盗号揭示了更多细节,表明火星表面曾经有液态水流动过,并且塑造了山谷。

几十年来,就火星是否存在过液态水的问题已经有过多项研究。2000年,科学家终于发现了首个证据。他们宣称,火星表面的沟壑只能是水流造成的。科学家将碎屑和沉积物作为火星历史上某些区域有水流经过的证据。然而,在随后几年中,这些沟壑的形成过程一直存在争议。

2007年,勇气号和机遇号这两台“双胞胎”火星探测车发现了火星岩石中锁有水分的证据。当时,勇气号的一个轮子受损不能转动,在火星表面刮出了一道“沟壑”。对被剐蹭的火星岩石样品分析之后,科学家发现了丰富的硅石成分,表明其是在液态水存在的条件下形成的。

2008年,凤凰号火星探测器采集了一些地质样品,但几天之后这些样品消失了。科学家推测这些样品其实是冰。后来凤凰号探测到了样品中的水蒸气,证实了这一猜想。

2012年,好奇号火星探测车在一处古老的火星海床遗迹上漫游时,分析了许多数十亿年前暴露于液态水中的岩石。

火星上的“季节性斜坡纹线”(RSL)首次被发现是在2011年。这些深色条纹出现于火星上一些比较陡峭的山坡上。研究人员推测,这些条纹可能是由间歇性的液态水流动造成的。

2013年6月,好奇号火星车发现了有力的证据,表明火星上曾经流淌过足可以饮用的液态水。同年9月,好奇号对第一次采集的土壤样品进行了分析,揭示火星表面的微细颗粒中含有2%质量分数的水。

2015年,NASA宣称在火星上发现了液态水存在的首个证据。NASA称,火星勘测轨道飞行器(MRO)提供了最有力的证据,表明液态水在如今的火星上间歇性地流动着。

2017年,NASA发布了另一项声明,对原先的发现进行了批评。声明中指出,这些从火星陡峭山坡上流下的暗色条纹实际上是颗粒状的沙子和尘埃造成的,而不是渗透出来的液态水。火星勘测轨道飞行器拍摄的图片显示,这些条纹仅存在于足够使干燥沙砾向下流动的沙丘陡峭斜坡上。

同样在2017年,科学家对火星上的水进行了最精确的估计,宣称火星曾经拥有比北冰洋更多的液态水,而这些液态海洋在火星上的存在时间超过15亿年。

这些发现表明,火星曾经拥有充足的时间和液态水供生命茁壮成长,但是在过去37亿年中,这颗红色星球失去了87%的水,表面变得十分干燥、贫瘠。

不久前,欧洲南方天文台(ESO)的研究人员发现了火星上存在液态水的首个有力证据,研究结果发表在《科学》(Science)杂志上。通过欧洲空间局火星快车号探测卫星发回的雷达图像,研究团队发现了一个长约20公里的地下液态湖。

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