火星上可能存在富氧液态水 

正如那些在黑尔火山口看到的那样，流动的盐水是可能导致火星斜坡上季节性地观察到的深色条纹的原因之一。一项新的研究显示，在火星表面或者近表面的某些盐水可能富含大量的氧气。该图片是利用来自NASA火星侦察轨道器上装载的高分辨率成像科学设备采集的立体观测和地形信息制作而成。

火星上有生命的可能性也许并不只存在于遥远的过去。最新的研究显示，与我们相邻的星球可能在近地表的地方藏有富含氧气的富盐液态水，在整个星球上开辟了大量潜在的可栖息区域。虽然这些发现并没有直接测量红色星球上盐水的氧含量，但它们是决定那里是否存在生命的重要一步。

依赖氧气的有氧呼吸是地球上现存生命的关键组成部分。在该过程中，细胞摄入氧气并利用其降解产生的能量来驱动新陈代谢。火星上大气氧含量太低，所以许多科学家否认了火星上存在有氧呼吸的可能性，但是该新研究将这种可能性重新带回研究视野。该研究在十月22日的Nature Geoscience上发表。

“我们的研究成果完全颠覆了我们看待火星上的生命可能性和氧气的作用。这意味着如果火星上存在生命，那它也可能呼吸氧气，”NASA喷气推进实验室研究员，该研究的主要作者Vlada Stamenkovic说道，“我们现在有可能去弄清楚目前火星的可居住性。”

虽然火星现在是寒冷干燥的荒漠，但它保留了大量的地表冰和一些液态盐水。这些盐水的高含盐量降低了盐水的凝固点，使得这些盐水能在火星冰冷的表面保持液态。在他们新的研究中，Stamenkovi和他的同事们将氧气溶解于盐水中的模型和火星天气模型相结合。模型的结果显示，这些地表或浅地表的咸水可以捕获火星大气中微薄的氧气，从而产生一个微生物可以新陈代谢的水环境。根据这项研究，火星上的盐水中目前的氧含量可能比早期地球还要高，地球的大气在24亿年前只含有极微量的氧气。

该研究分析了火星上相对于太阳位置缓慢变化的倾斜角（一个被广泛研究的现象直到今天还在被探索）是如何改变火星的平均气温，并检验了从过去两千万年到未来一千万年的温度变化。分析显示这段时间伴随的温度变化可以使得盐水从火星稀薄的大气中吸收并保存氧气。

模型的结果可能看起来过于偶然，但是该结果与在火星上的神秘发现保持一致。NASA的好奇号探测车已经确认了一块富含锰元素的岩石，而锰元素一般需要关键的氧元素来形成。“地球上的锰元素的沉积直接的或间接的与生命密不可分，” 洛斯阿拉莫斯国家实验室的行星地质学家Nina Lanza说。然而，这也不意味着是火星生命创造了那些锰沉积；也可能是火星在过去拥有比现在多得多的大气氧。这也受到其他独立证据链的支持。

反过来，一个拥有大量氧气的古代火星需要有更厚的大气层，或许厚得都能让海水在地表沉积。根据多次火星探测任务的大量观测，这是目前最受研究者们关注的火星历史。

但是Stamenkovic表示：一片海洋、一个富氧的大气层或者更温暖的气候可能都不是产生锰沉积的原因。也许是那些盐水与岩石几百万年的相互作用形成了富锰岩石，而且可能现在仍然在产生，这就排除了火星曾拥有类似地球那样的海洋和大气层的必要性。Lanza同意富锰岩石也可以在没有海洋的火星上产生，但是提出这需要进一步研究。

亚利桑那州的行星科学研究院的火星水文学专家Steve Clifford并没有加入该研究项目，不过他也没有准备排除海洋在形成火星盐水时的作用。“要形成盐水就需要有水存在。”他说。Clifford指出，目前火星上无论存在什么样的水——研究者们认为这些水多到足够覆盖整个星球，即使没有一千米深也至少有五百米深——都需要在早期的时候存在更多的水。这基本上可以确定火星有一个某种程度上的多水的过去。

无论火星上的盐水是如何形成的，它们的存在和可能的氧合反应都明显表明了过去被忽视的，过去甚至现在可能存在生命的行星环境。“如果我们在火星上有合适的工具，我们就有可能解决现有生命的问题。” Stamenkovic说道，“寻找火星表面的盐水和液态水只是第一步，钻洞探索会是第二步。”

但是仅仅是因为这些盐水可能含有氧，这并不意味着它们就能组成跨越整个行星的火星微生物避难所。一方面，Stamenkovic和他的同事们并没有模拟盐水实际的随时间变化的形成和稳定的情况，而是简单的根据测量的火星大气压和估计的年平均温度范围寻找盐水可能存在的地区。盐水在赤道附近需要更咸的环境形成，这使得它们吸收更少的氧气也更不稳定从而变成不适宜的栖息地。但是两极的盐水可能会吸收足够的氧气并且可能支持不同的生命形式。

然而，根据Edgard Rivera-Valentin的说法，地表的盐分一开始从火星大气中吸收水分形成盐水就很困难——这就是已知的潮解过程。Rivera-Valentin是月球与行星研究所的行星科学家，也不是该研究项目的一员。他表示即使是在星球的两极，潮解也是很困难的，两极由于冰盖的存在比赤道有更多水蒸气，但是由于温度太低，大气中的水蒸气仍然很少。

相反地，Rivera-Valentin表示，赤道的盐水更容易由地表水与富盐的矿物质接触形成，而不是盐分与大气中水蒸气相互作用而形成。根据Clifford的说法，行星范围内的水-岩相互作用更容易发生在地表深层之下，在那里，地下水溶解其周围的岩石并与大气层相互隔绝长达数十亿年。“在近地表处，我们比较难推断盐水的成分和饱和度，” Clifford说。Rivera-Valentin也表达了对盐水可能对生命来说太咸的担忧。“火星上盐水可能会杀死生命，”他说，“我们已知的地球生命在那些盐水中不可能存活，那些盐水太咸也太冷了。”

加利福尼亚理工学院的地球生物学家，该研究的共同作者Woodward Fischer表示，如果要知道生命的盐度极限，那么必须清楚一个细胞的能量收支平衡。“我们仅仅知道在地球上实验室中某些极个别的微生物案例，我们对于在其他星球的情况一无所知。” Fischer认为科学家们在设想外星生物可能如何出现和进化时应该避免太过死板僵化。

事实上，如果那些生物友好的盐水绿洲星罗棋布于火星之上，使得火星上大片的地区成为潜在的栖息地，那么它们反而对未来的探索任务来说是个坏消息，而且根据现有的国际干预法，人们不会再以原位探测的方式进入。行星保护协议对着陆于靠近“特殊地区”的太空仪器有着严格的去污染方法的要求，所谓的“特殊区域”就是那些被认为是可能拥有生命所必须的环境的，换句话说就是含有可利用的液态水和能量的地方。这些协议是为了避免由于地球微生物的入侵导致的火星潜在生命的意外灭绝和污染，也是为了保护我们的星球不受任何也许有一天搭着采样返回任务的顺风车到达地球的火星生物的危害。可以想到的是，如果大块的火星表面和地表之下被视作“特殊区域”，只要探测机器人通过某种方法完全清除潜在的地球生物的污染痕迹，人们仍然可以对那些地区进行探索。

这样的严格要求会大大提高火星探险的成本，但是Stamenkovic仍持有乐观态度。“我认为那是一个我们保持好奇，进行探索而不弄得乱七八糟的完美地方，”他说，“我们一定要为之努力。”

作者：Nola Taylor Redd

翻译：徐天朔