火星上存在生命的可能性可能并非仅限于遥远的过去。新的研究表明，我们的邻近星球可能在其表面附近的盐液态水中隐藏着足够的氧气来支持微生物生命，从而为整个星球开启了大量潜在的宜居区域。尽管这些发现并未直接测量已知存在于这颗红色星球上的盐水的氧含量，但它们构成了确定生命今天可能在那里存在的区域的重要一步。
有氧呼吸依赖于氧气，是地球上当今生命的关键组成部分。在这个过程中，细胞吸入氧气并将其分解以产生驱动新陈代谢的能量。火星大气中极低的氧气水平导致许多科学家否定了今天在那里进行有氧呼吸的可能性，但新的研究使这种可能性重新出现。该研究发表在10月22日出版的《自然地球科学》杂志上。
“我们的工作呼吁彻底修订我们对火星生命潜力的看法，以及氧气可以发挥的作用，这意味着如果火星上曾经存在生命，它可能一直在呼吸氧气，”该研究的主要作者，加州NASA喷气推进实验室的研究员弗拉达·斯塔门科维奇说。“我们现在有潜力了解当前的宜居性。”
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虽然今天的火星是一个冷冻干燥的沙漠，但它拥有丰富的地下水冰储量，以及一些以盐水形式存在的液态水。盐水的高盐含量降低了它们的冰点，即使在火星寒冷的表面上也能保持液态。在他们的新研究中，斯塔门科维奇和他的同事将氧气如何在盐水中溶解的模型与火星气候模型相结合。他们的结果表明，表面或表面下方不远处的咸液池可以捕获这颗红色星球大气中微薄的氧气量，从而形成微生物可能代谢利用的储库。根据这项研究，今天的火星盐水可能比早期地球（大约在24亿年前，其空气中仅含有痕量气体）含有更高浓度的氧气。
该研究分析了火星相对于太阳的倾斜度的缓慢变化（一种经过充分研究的现象，至今仍在展开）将如何改变行星的平均温度，考察了过去2000万年到未来1000万年的时间跨度。该分析表明，在这些漫长的时间段内相关的温度变化可能使盐水能够吸收和保留来自稀薄火星空气的氧气。
虽然基于模型的结果可能看起来相当具有推测性，但它们确实与火星上其他神秘的原位发现相符。美国宇航局的好奇号探测器已经识别出富含元素锰的岩石，锰的形成可能需要大量的氧气。“地球上的锰沉积与生命密切相关，无论是间接的还是直接的，”新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家研究实验室的行星地质学家尼娜·兰扎说。然而，这并不意味着火星生命创造了锰矿床；相反，可能仅仅是火星过去拥有比现在更多的大气氧气——这一点得到了其他几条独立证据的支持。
反过来，富氧的古代火星将需要更厚的大气层——可能足够厚，以至于允许海洋在表面积聚。这是大多数研究人员目前接受的火星历史，基于来自多个任务的大量观测结果。
但斯塔门科维奇说，可能不需要海洋、富氧大气层或更温暖的气候来形成这些矿床。盐水与岩石相互作用数百万年也可能形成富锰岩石，并且今天仍然可以形成，从而消除了火星曾经拥有类似地球的海洋和大气层的必要性。兰扎同意富锰岩石可能在没有海洋的火星上形成，但指出还需要进一步研究。
亚利桑那州行星科学研究所的火星水文学专家史蒂夫·克利福德（Steve Clifford）没有参与该项目，他不准备排除海洋在形成火星盐水中的作用。“你需要水的存在才能形成这些盐水，”他说。克利福德指出，无论今天火星上还剩下多少水——研究人员认为，如果有足够的水覆盖整个表面，至少有半公里，甚至整整一公里深——早期需要存在更多的水，这基本上保证了这颗红色星球在某种程度上是多水的过去。
无论火星的盐水是如何形成的，它们的存在和可能的氧化作用都表明，对于过去甚至现在的生命来说，存在一个强大的、迄今为止被忽视的行星生态位。“如果我们有合适的工具在火星上，我们可能会解决现存生命的问题，”斯塔门科维奇说。“在火星地下寻找液态水和盐水将是第一步；钻探将是另一个关键步骤。”
但仅仅因为盐水可能保留氧气并不一定意味着它们构成了任何火星微生物的行星范围内的避难所。首先，斯塔门科维奇和他的同事们尚未对盐水的实际形成或随时间的稳定性进行建模；相反，他们只是根据测量的火星大气压力和一系列平均年估计温度，寻找咸液可能存在的区域。盐水需要在赤道附近更咸的条件下才能形成，这将导致它们吸收更少的氧气并变得不太适合居住——但极地盐水将能够吸收足够的氧气，从而可能支持更多种类的生命形式，根据该研究。
然而，根据埃德加·里维拉-瓦伦丁的说法，对于表面附近的盐类来说，从火星大气中吸收水蒸气来制造盐水（这个过程称为潮解）是很困难的。里维拉-瓦伦丁是位于德克萨斯州的月球与行星研究所的行星科学家，他没有参与这项研究，他说即使在行星的两极，潮解也具有挑战性。由于冰盖的存在，那里的水蒸气比赤道丰富，但由于冰冻温度，大气中仍然稀少。
相反，里维拉-瓦伦丁说，赤道盐水更可能是地下水与富含盐的矿物质接触形成的，而不是盐与大气水蒸气相互作用形成的。根据克利福德的说法，遍布整个星球的水-岩石相互作用更可能发生在地表深处，那里的地下水可以溶解周围的岩石，同时与大气隔离数十亿年。“在近地表，有点难以预测盐水的成分或它们的饱和程度，”克利福德说。里维拉-瓦伦丁还表示担心盐水可能对生命来说太咸了。“火星上形成的盐水类型会杀死生命，”他说。“我们所知的地球上的生命无法在这些盐水中生存——太咸也太冷了。”
加州理工学院的地球生物学家伍德沃德·费舍尔是该论文的合著者，他说，要找到生命的盐度极限，就必须了解细胞的能量预算。“我们几乎不了解地球上某些非常具体的实验室[微生物]的情况，我们也不知道任何其他星球上的情况，”他说。费舍尔认为，在想象外星生命可能如何出现和进化时，科学家应该避免过于僵化的限制。
如果事实上，生物友好的盐水绿洲点缀着这颗红色星球，那么对于未来在那里进行的生命搜寻任务来说，这可能是一个坏消息，因为这使得这颗星球的广阔区域可能适合居住——因此根据目前对国际法的解释，这些区域将禁止进行原位探测。行星保护协议要求对在被认为可能拥有生命必要条件（即可用能源和液态水的存在）的“特殊区域”附近着陆的航天器采取严格的去污方法。这些协议旨在防止意外灭绝或污染来自地球的入侵微生物可能存在的火星生命，并且还旨在保护我们自己的星球免受未来样本返回任务中可能搭便车来到地球的任何火星微生物的侵害。据推测，如果突然将火星表面和地下的大部分区域视为“特殊区域”，那么仍然可以通过以某种方式完全清除所有可能污染地球生物学痕迹的机器人来进行探测。
如此严格的要求将推高已经很高的火星探测成本，但斯塔门科维奇仍然保持乐观。“我认为存在一个甜蜜点，我们可以在那里保持好奇心，我们可以成为探险家，并且不会把事情搞砸，”他说。“我们必须朝着那个方向努力。”