如果在火星上发现生命,我们如何知道?

尽管对火星进行了数十年的探索,但确认那里生命迹象的协议仍然相当模糊

自 2012 年 8 月以来,美国宇航局的“好奇号”火星车一直在火星上行驶,评估火星的宜居性。

在火星上寻找生命迹象一直是美国宇航局数十年的雄心壮志,它花费了数十亿美元将机器送到火星上滚动、戳和探测。但是,一旦发现生命迹象,如何验证这些发现?

1月初,美国宇航局的“好奇号”火星车发现了一些研究人员认为可能是火星上的微量化石。研究人员首先在黑白图像中发现了引人注目的微小棒状特征,但它们足够引人注目和不寻常,足以让火星车科学团队将机器人开回去进行进一步调查。

严格来说,矿物起源被认为是最合理的。尽管如此,对某些人来说,这些特征暗示了生物扰动——一种生活在沉积物中的生物体可以扰乱这些沉积物结构的的过程。这些奇特之处类似于地球上奥陶纪的微量化石,这些化石来自 4.4 亿多年前的时代。[我们尚未发现外星人的 12 个可能原因]


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关于火星上的微量化石,美国宇航局喷气推进实验室位于加利福尼亚州帕萨迪纳的好奇号火星车项目科学家阿什温·瓦萨瓦达 (Ashwin Vasavada) 对 Space.com 表示:“我们不排除这种可能性。但我们肯定不会将其作为我们的首要解释。”

该事件凸显了研究和分析此类特殊特征的难度,以及机器人执行的“好奇号科学调查”(CSI)的局限性。但这也引出了一个基本问题。

毫无疑问,火星严守着它的秘密,但如果正在进行的生命探测工作证明是积极的,那么有什么协议可以确认这样的结论?

生命阶梯

美国宇航局火星科学实验室项目科学家、该航天局火星探测计划首席科学家迈克尔·迈耶在华盛顿特区表示:“自从我们访问外星生命公告的程序以来,已经过去了很长时间。”

“我的假设是,这一发现和公告将上报我们的指挥链,很可能会一直上报给总统,”迈耶在电子邮件中告诉 Space.com。“发现结果传播的速度只会改变反应的紧迫性。在某些方面……与航天器故障没有太大区别。”

美国宇航局行星科学部主任吉姆·格林说,为了组织思维并解决在其他地方直接探测生命的问题,美国宇航局和天体生物学界制定了被称为“生命探测阶梯”的东西。该阶梯对指示生命的特征进行分类,从最能指示生命到最不能指示生命进行排序,以及如何发现它们。

格林告诉 Space.com,虽然生命探测工具有局限性,但今天的仪器正处于该阶梯的各个阶段。“目前的系统为我们提供了指示,告诉我们当攀登生命阶梯时下一步该怎么做,”他说。

格林说,为了对火星上的生命或过去生命进行全面的测量,这是一项复杂且不断发展的过程,需要一种系统的方法。“所以我们现在就是这种情况。我认为我们有方法可以继续朝着这个方向前进。”[火星任务:机器人红色星球入侵史(信息图)]

火星陨石

位于德克萨斯州休斯顿的美国宇航局约翰逊航天中心的荣誉退休科学家埃弗里特·吉布森是 1996 年宣布发现过去生命可能迹象的团队的共同负责人,ALH84001 是一颗落入地球的火星陨石。几年后,该团队表示,另外三个火星样本中的其他证据支持了他们的说法。

关于 ALH84001 的说法引起了激烈的争论,更广泛的科学界指出陨石中检测到的不寻常特征的非生物原因。然而,关于火星岩石中可能存在生命迹象的争论被许多人视为帮助塑造天体生物学领域的关键事件。吉布森还发现最近的好奇号照片很有趣,并渴望了解成像特征的组成。“它们让我想起了我们在地球地质记录中观察到的东西……但这些特征在火星上,”他告诉 Space.com。

吉布森说:“至少喷气推进实验室的好奇号团队有足够的兴趣回去获取有关这些特征的更多数据。“现在,如果他们[只]对这些特征和它们所存在的基质进行成分测量,”他说。

吉布森说,好奇号火星车上的火星样本分析仪(SAM)的分析“也可以用来寻找可能存在于这些特征中的残留的生化相关化合物”。

虽然来自 SAM 的数据会很好,但它并未被用来研究火星上奇特的特征。(SAM 能够研究粉末状岩石和风化层钻探样品。)

美国宇航局戈达德太空飞行中心 SAM 的首席研究员保罗·马哈菲 (Paul Mahaffy) 表示:“我们没有机会用 SAM 对这些有趣的特征进行采样。” 他告诉 Space.com,好奇号火星团队最近一直在对火星车的钻头进行故障排除工作,这排除了几个月来的钻探工作。

数据解释

关于在火星上寻找生命,吉布森仍然对他团队对 ALH84001 陨石的分析和现在已经 20 多年的说法充满信心。

“我们仍然坚持我们在 1996 年《科学》杂志上的报告,并且我们没有任何数据被证伪……只有对数据的解释,”吉布森说。

“很明显,在火星早期——在它的第一个十亿年里——条件适合与生命系统相关的生物地球化学过程运行。现在我们等待来自好奇号和团队的进一步数据,”吉布森说。

即使在火星上发现了确凿的生命证据,又将如何宣布呢?在做出如此重大的宣布之前,是否有任何程序来复核这些说法?SETI 研究所的高级科学家、美国宇航局行星保护办公室前负责人、天体生物学家约翰·鲁梅尔告诉 Space.com,“据我所知,没有。”

“我预计明智的做法是与一组了解所审查证据的专家私下审查证据,然后再从那里转到适当的地方,”鲁梅尔说。

鲁梅尔说,该专家组将不得不解决一些关键问题,例如:还有哪些其他证据可以用来证实这一发现?可能有哪些假阳性指标可能导致我们错误识别我们看到的证据?[美国宇航局如何寻找火星上的古代生命(信息图)]

再次确认解释

鲁梅尔回忆说,对于 ALH84001,多名研究人员能够检查陨石本身,并提供与美国宇航局约翰逊航天中心团队收集的证据相关的专业知识。

鲁梅尔说:“我想说,如果一个人面临着关于在火星上可能‘发现’古代生命的诱人证据,”鲁梅尔说,“首先要考虑的是重新确认已经获得的证据的解释,并进行其他可能支持或反驳该解释的测试。”

鲁梅尔说,如果人们看到形态学证据(基于在火星上发现的结构的证据),那么应该进行化学分析,看看结果是否与形态学的解释一致。“尽可能以多种不同的方式验证数据是有好处的,”他说。

科罗拉多大学大气与空间物理实验室地质科学教授兼副主任布鲁斯·雅科斯基也持有同样的观点。他还是目前正在绕火星运行的 MAVEN 任务的首席研究员。

雅科斯基说,好奇号最近的发现与 ALH84001 的情况截然不同。

雅科斯基告诉 Space.com:“在 ALH84001 的案例中,最初的研究人员在公开之前进行了大量的分析,以定义他们所看到的东西的特征,并将其与关于它们可能如何形成的多种不同假设进行比较。” “他们提出了他们最好的假设,讨论了生物和非生物形成机制为什么都可能,并得出了他们最好的结论。他们也认识到他们结论中的不确定性,”他说。

过早地猜测

在好奇号发现奇怪特征的情况下,“到目前为止,我们只有一个图像集,没有对存在的东西进行额外的原位分析,也没有与相互竞争的假设进行彻底的比较,”雅科斯基说。

雅科斯基说,猜测这些特征是否可能是生物的“还为时过早”。“虽然生物起源是可能的,但科学是关于确定最可能的事情,而不仅仅是可能的事情。”

如果最终发现某种东西最终被证明是生物的,雅科斯基怀疑这样的结论不会在发现者宣布发现生命的盛大新闻发布会上提出。

“更有可能的情况是,这将需要不同研究人员进行多次分析,并且随着非生物场景被排除或被认为不太可能,随着时间的推移会形成共识,”雅科斯基总结道。

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Leonard David is author of Moon Rush: The New Space Race (National Geographic, 2019) and Mars: Our Future on the Red Planet (National Geographic, 2016). He has been reporting on the space industry for more than five decades.

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