NASA 确定火星有液态水,你认为火星有生命吗?

NASA 确定火星有液态水,你认为火星有生命吗?

知乎-大咖来了

谢邀,我是中国科学院院士欧阳自远。这个问题,我在参加中央广播电视总台央广中国之声、央视频和中国科协青少年科技中心联合推出的大师课堂《科学家讲科学》中也讲过,在这个问题下也做一些延伸。现在跟广大网友分享下感兴趣的话题:火星既然有水,那到底有没有生命,以及我们人类正在进行的与火星相关的探测和研究。

火星在类地行星中与地球最像。太阳系有八大行星,就像太阳系家族的兄弟姐妹,距离太阳较近的 4 个(水星、金星、地球、火星)个儿都比较小,很像地球,所以叫类地行星;距离太阳更远的 4 个行星(木星、土星、天王星、海王星)个儿都特别大,表面都是气体,非常像木星,有很多卫星,所以叫类木行星。在类地行星中火星与地球最像,因为它是地球的近邻,所以它的表面环境是最接近地球的。火星和地球都会自转和公转,倾斜角度也差不太多,因此都会产生四季变化。

地球大气成分主要是氮气,大约 21%是氧气,还有其他一些气体;而火星大气的密度非常低,只有地球的 1%,因此表面的空气非常稀薄,大气中 95%是二氧化碳,人们是不能在火星上呼吸和生存的。

地球有一个卫星,就是月亮,火星却有两个小卫星。月亮是一个小天体撞地球,使地球的碎块汇集起来最后变成了月亮,所以月亮是地球的女儿。我们曾做过“基因”亲子鉴定,它们来源都是一样的,所以月球一直伴随着自己的母亲经历了 45 亿年的漫长日子,月球一直护卫着自己的母亲。它表面被小天体撞得坑坑洼洼的,以微弱的身躯抵御了太多小天体的撞击。

火星有两个小卫星,直径大一点的卫星约 54 公里,直径小一点的卫星只有 30 公里,而月球的直径是 2480 公里,比它大多了。火星的两个卫星是在太阳系里刚好走到火星附近,被火星“抓”起来,当成自己的“养子”。这跟月球的成因完全不一样。

在太阳系八大行星中,目前只有地球发育了生命,建立了文明社会,简直就是宇宙奇迹,别的天体上都没有发现生命。比如,金星上表面温度很高,大气密度很大,有 90 多个大气压,假如在金星表面人都会被压扁;再靠近太阳的水星,表面温度很高。地球因为有春夏秋冬四季变化,气候又比较温和,大气层也比较密集。科学家们经过众多比较,发现在类地行星中,最像地球的还是火星。

从 1877 年开始,许多天文学家利用天文望远镜观察火星,发现火星表面有许多直线,认为这些都是火星上的沟渠,是火星文明的证明。直到 1960 年,人类开始探测火星,寻找火星上的生命痕迹,至今,人类仍在尝试解开关于火星的更多奥秘。目前,中国准备 2030 年着陆火星并且从火星上取样返回。

火星表面真的有水吗?

2022 年 5 月,我国天问一号任务火星车“祝融号”探测火星时发现了含水矿物,说明着陆区可能含有大量以含水矿物形式存在的可利用水。一般来说,含水矿物中水分子的含量是百万分之几,但是这没有实际的意义。比如石膏也是含水矿物,谁会用石膏熬水呢?这种水没有什么利用价值。

但是,这意味着火星表面可能曾经存在过完整的水体,和地球一样,可能有河流、湖泊、海洋,而现在只在火星南北极发现了一些干冰,那么火星的水都去哪了呢?首先,火星比地球离太阳更远,这导致它的年平均温度几乎都在零下,大部分时间很寒冷,所以火星南北极有一些冰,没有活动的流水。后来,有研究团队探测到火星可能存在地下水,据此推测火星的水都钻到地下去了。另外,火星的引力比地球小,可能导致火星的水发生“逃逸”迹象。

火星是否曾经孕育过生命?

100 多年前的天文学家曾用望远镜观察火星,发现火星上有疑似灌溉用的运河,这使得人类展开了一系列对火星文明的幻想,这些都是对火星文明的误读。从 1960 年起,人类开始集中力量探测一个问题:火星到底有没有生命?或者说是否曾经孕育过生命?凭什么只有地球有生命?我们的地球不是孤独的,火星也会有生命的,那么生命到底是如何来的?它是如何演化的?

在中国探索火星之前,人类一共向火星发射了 56 个探测器,其中发射成功的只有 40 次,大概成功率 71%。人类探索火星的任务主要有三个:第一,探测火星有没有生命;第二,研究火星有哪些基本的科学问题;第三,研究怎么能够改造火星,让它变成第二个地球。

既然火星这么像地球,而地球又存在着太多的潜在威胁,未来是不是改造火星像地球一样宜居。6500 万年以前,一个 10 公里大小的天体撞上了地球,在墨西哥半岛冲击出 180 公里巨大的撞击坑,引起全球大火,进而引发巨大的海啸。另外,撞击产生的尘埃飞溅到整个平流层,遮住了太阳,面积相当大,地球的表面因此变得特别寒冷,整个生态环境彻底崩溃,直接导致地球上以恐龙为代表的近 100 万个物种灭绝。

我们找到了全部的证据,就在西藏拉萨附近。因为 6500 万年以前,拉萨一带还没有出现喜马拉雅山脉,而是一片海洋,以后再慢慢地抬升起来,海洋消失,山地隆起。而 6500 万年以前降下来的尘埃和撞击产生的玻璃物质,都沈降到海底,最后积累了一层大概一公分厚的撞击产物。中国在修建青藏公路时发现了这些撞击产物,我们找到了全部的证据,证明当时的年平均温度下降了 16 度,这是一场巨大的灾难。

长期以来,科学家们研究火星,比较一致的意见就是各个流派的假说,火星曾经有海洋上,水深可达 100 米或者接近 100 米,但是现在都没有了。

后来又发现火星有甲烷,我们人类生活会释放甲烷,一定是有生命释放的甲烷。美国好奇号在火星发现大气中甲烷的浓度是变化的,但是没有得出结论是生命物质来源的甲烷,还是非生命物质来源来源的甲烷。我们可以做甲烷的碳同位素,可以分出几类来。假如我们发现了有生物成因的碳的话,可能火星上曾经有过生命,这是很重要的一个办法。

科学发现要讲究证据,我们都做过这些工作,后来还是不敢确定,但是有一件事情激发了科学家的兴趣,就是火星陨石。人类现在一共找到大约 400 块来自火星的陨石。

我也收集了很多火星上掉下来的陨石,通过观察许多火星的陨石截面,可以看到有如细菌、病毒形状的轮廓,但是它们早死了,只有一个形状,也就没有了证据。由于没有检测到这些初级生命的遗传物质,所以这并不能证明火星曾孕育过生命。

直到 2011 年,一颗火星陨石坠落到摩洛哥的沙漠里,我国科学家将这块陨石买回国做研究。经分析发现,这块火星陨石内有星星点点的纯碳颗粒,通过对这些纯碳颗粒的同位素分析,证明了这些纯碳来源于生命。这些来源于生命的纯碳确凿地证明了火星曾经有过生命,这是一个重大的发现,它为我国科学家带来极大的鼓舞。

最后我们要发表文章,但是因为美国好奇号也在干同样的活,他们在火星上我们是在地球上做火星的石头,美国人不允许中国发表。后来我们只能在欧洲发表了这篇文章,证明火星早期它有过生命形成的碳,这是个重大的问题。火星可能曾经有过生命,这个证据是铁证如山。火星最多可能是最早有初等的原始生命,但是绝对没有火星人,生命没有发展到那么高级,以后也就再也没有生命活动了,昙花一现,后来就消失了。

登陆火星有哪些困难?

全世界的科学家开过几次会,大家下决心要把火星改造成第二个地球,使我们人类有两个地球可以栖息。后来,召开了火星探索国际会议,大家提出了初步方案。首先要提高火星表面的温度,再增加大气的浓度,慢慢建立火星的表面生态环境,然后让火星的产生农业和林木业,解决粮食自给,逐步地搞一些工业建设,最后实现地球人可以移民到火星,让火星变成另外一个地球,这是科学家梦寐以求的事情。

相比于载人登月,载人登火星的困难主要在两个方面,一是距离问题,二是周期问题。地球距离月球 38 万公里,登月耗时 5 天,而地球距离火星最近的时候也有 4000 多万公里,至少要飞 7 个月。

在登陆火星周期方面,为了选择登陆火星的最佳距离,火星与地球之间呈现一个锐角,探测器和火星沿着各自的轨道运行(如下图)。由于火星与地球都是围绕太阳公转,大约需要 26 个月才有一次发射机会。也就是说,假如错过了这次去火星的机会,就必须再等 26 个月才能有下一趟登火星旅途。

因此,登陆火星会出现一系列的困难,比如物资运输问题、供氧供水问题以及人的心理问题。你会比较孤单,要两年零两个月才有一次机会迎来新的人到来。

我们现在正在想一个办法,循环产生氧气和水,这已经有比较好的技术方案,以后建设月球基地就可以长期的供应,也可以从月球出发,因为月球的引力只有地球的 1/6,也就是发射火箭所用的能量也只需要从地球出发耗能的 1/6,这既省劲又方便。

人类未来向星辰大海挺进

与太阳相距最近的恒星名叫比邻星,所谓“天涯若比邻”,但以人类现今的技术,到比邻星需要 3 万年以上,换言之,现在的人类飞不出太阳系。因此,一定要把太阳系的问题彻底搞清楚。由于人类至今尚且没有能力进行“星际穿越”,所以人类未来的主要方向和任务是向太阳系的星辰大海挺进,排除、规避地球面临的一些威胁、危害,让地球永远幸福安康地生存发展下去。

人类也许要通过几个世纪的努力,将这个贫瘠的行星改造成为一个拥有蔚蓝色的天空、绿色平原、蓝色湖泊和生态环境友好的一个新世界。这样地球和火星共同成为人类社会持续发展的姐妹共同体。这是人类科学家们的梦想。

对于火星探测和改造将是个漫长且温和的过程。在另辟人类栖息地之余,还需要保护好当下的栖息地,但也不要过于杞人忧天,太阳寿命尚且还有 50 亿年,消耗完地球资源也要很长一段时间,那个时候,人类一定有办法。