本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
洛杉矶——火星上可能存在水,但你不会想喝它。它含盐、粘稠,而且很可能有毒。但天体生物学家仍然对这种可能性感到兴奋。
就在过去的几年里,轨道飞行器相机和火星着陆器收集到的证据表明,液态水确实存在于这颗红色星球上,至少在一天中的某些时候或一年中的某些时候。在如此不适宜居住的环境中——寒冷刺骨,大气压力低,导致快速蒸发——水的存在有点令人费解。但许多研究表明,高氯酸盐(一种盐形式)是凤凰号着陆器在2008年于火星土壤中发现的,可能在维持火星上的液态水方面发挥着关键作用。
凤凰号的发现,以及随后从火星勘测轨道飞行器相机中识别出的类似于液态条纹的季节性地表标记,极大地改变了关于今天火星上水可能存在的位置和方式的讨论,以及可能存在的某种形式的微生物生命。在本周举行的关于火星现今宜居性的科学研讨会上,位于加利福尼亚州莫菲特菲尔德的 NASA 艾姆斯研究中心的克里斯·麦凯指出,高氯酸盐至少在非官方的情况下已成为“本次会议的主题”。
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“我想说,这可能是自维京号以来最重要的天体生物学发现——高氯酸盐的发现,”麦凯补充道。(维京号着陆器是 NASA 在 1970 年代具有里程碑意义的生命探测任务。)首先,高氯酸盐会在高温下发生反应,破坏维京号分析的土壤样本中的任何有机化合物,这可能解释了他们为何没有检测到生物分子,即使火星土壤确实记录了过去生命的存在。
高氯酸盐似乎也大大扩展了今天火星上盐水可以保持液态的环境条件。“它们似乎确实将凝固温度降低到你可以在地表拥有稳定液体的程度,”布林莫尔学院的塞尔比·卡尔说。
更重要的是,高氯酸盐等盐类为火星土壤提供了一种从大气中吸收水分的方式。当火星大气在其日常循环中变得更加潮湿时,高氯酸盐会经历一个称为潮解的过程,从空气中吸取水分,并基本上从晶体转变为液滴。随着湿度的再次降低,盐类会风化,将水蒸气释放回大气中。有趣的是,这个过程是不对称的——在会议上提出的初步实验室数据显示,高氯酸盐在非常不同的湿度水平下会发生潮解和风化。一旦高氯酸盐通过潮解(发生在适度湿度下)吸收了水分,它就会保留这些水分,直到湿度降至非常低的水平。“盐确实喜欢保持其水合状态,”科罗拉多大学博尔德分校的雷娜·高夫说。高氯酸盐容易吸收水分,这表明在典型的火星条件下,液态水会定期出现。“我们已经将你可以拥有液相的区域扩展到更低的温度和更低的湿度,”高夫说。
但液态并不足以保证宜居性。火星盐可能具有抗风化性,并可能形成在非常低的温度下仍保持液态的盐水,但许多这些盐水与纯水过于不同,以至于无法使我们所知的生命生长。(高氯酸盐通常是有毒的,使情况更糟。)“火星上的咸水可能适合也可能不适合来自火星或地球的微生物生存,”亚利桑那大学的阿尔弗雷德·麦克尤恩承认道。
尽管如此,麦克尤恩和他的同事们最近发现了目前火星上液态流动的最佳证据。2011 年,研究人员使用火星勘测轨道飞行器的 HiRISE 相机识别出几个地点,这些地点的温暖斜坡会周期性地因线性条纹而变暗。流动的咸水是,而且仍然是,被称为复发性斜坡线(RSL)的季节性出现的最佳解释——尽管麦克尤恩指出,非高氯酸盐,性质不那么极端的盐类也可能在起作用。
火星上存在各种盐类,以及这些盐类显然能够在火星恶劣的气候条件下允许液体流动,这为探索潮湿甚至可能宜居的火星的可能性打开了新的大门。“我对这个讨论与几年前的讨论有多么不同感到震惊,”加州大学洛杉矶分校的会议召集人戴维·佩奇说。“很明显,在火星上确实有一些地方正在发生水的活动。”
不久前,麦克尤恩指出,一个寻找火星生命的假设任务将没有明显的探索目标。这样的搜索需要在行星大小的干草堆中找到一根谚语中的针。“现在我们对去哪里寻找什么有了一些非常强烈的想法,”他说。