生命可能在早期的火星上蓬勃发展，但它推动了气候变化导致其消亡

火币网官网 2022年10月22日 09:28 109 Connor

根据亚利桑那大学研究人员领导的一项研究，如果火星上曾经有生命的话--这是一个巨大的 "如果"--那么在这个星球的萌芽时期的条件很可能会支持它。干燥和极度寒冷，大气层脆弱，今天的火星极不可能在表面维持任何形式的生命。但是根据发表在《自然-天文学》上的这项研究，在40亿年前，地球这个较小的红色邻居可能要好客得多。

大多数火星专家同意，这个星球开始时的大气层比今天的密度大得多。亚利桑那州立大学生态学和进化生物学系教授、该论文的两位资深作者之一Regis Ferriere说，富含二氧化碳和氢气的大气层很可能创造了一种温带气候，使水得以流动，并可能使微生物生命得以繁衍。

作者并不是在争论早期火星上存在生命，但是如果存在的话，费里尔说，"我们的研究表明，地下的早期火星很可能适合产甲烷的微生物居住"。

这种微生物通过转换环境中的化学能量并释放甲烷作为废物来谋生，已知它们存在于地球上的极端栖息地，如沿海底裂缝的热液喷口。在那里，它们支持整个生态系统，以适应破碎的水压、近乎冰冷的温度和完全的黑暗。

研究小组通过使用最先进的火星地壳、大气和气候模型，再加上类似地球的微生物群落代谢二氧化碳和氢气的生态模型，测试了一个新兴火星生态系统的假设情景。

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在地球上，大多数的氢气被捆绑在水中，除了在热液喷口等孤立的环境中，不经常单独遇到。然而，作者认为，火星大气中丰富的氢可能在40亿年前为产甲烷微生物提供了充足的能量供应，当时的条件更有利于生命的发展。费里尔说，早期的火星会与今天的情况非常不同，它的趋势是温暖和潮湿，而不是寒冷和干燥，这要归功于大量的氢气和二氧化碳--这两种强烈的温室气体会在大气中捕获热量。

"他说："我们认为火星当时可能比地球冷一点，但不像现在这么冷，平均温度很可能徘徊在水的冰点以上。

"虽然目前的火星被描述为一个覆盖着灰尘的冰块，但我们想象早期的火星是一个多孔的岩石星球，浸泡在液态水中，可能形成湖泊和河流，甚至可能是海洋。

他补充说，根据对暴露在火星表面的岩石的光谱测量，这些水将是非常咸的。

为了模拟早期生命体在火星上可能遇到的条件，研究人员应用了一些模型，预测在特定大气成分下的表面和地壳的温度。然后他们将这些数据与他们开发的生态系统模型相结合，以预测生物种群是否能够在其当地环境中生存，以及它们将如何随着时间的推移影响环境。论文的第一作者Boris Sauterey说："一旦我们产生了我们的模型，我们就把它放在火星地壳中工作--形象地说，"他是Ferriere小组的前博士后研究员，现在是巴黎索邦大学的博士后研究员。"这使我们能够评估火星地下生物圈的合理性。如果这样的生物圈存在，它将如何改变火星地壳的化学成分，以及地壳中的这些过程将如何影响大气的化学成分。"

"我们的目标是做一个火星地壳的模型，其中有岩石和咸水的混合物，让来自大气层的气体扩散到地面，并看看甲烷菌是否能与之共存，"在巴黎科学与文化大学担任联合职务的费里埃说。"而答案是，一般来说，是的，这些微生物可以在地球的地壳中生存。"

研究人员随后着手回答一个有趣的问题。如果生命在地下繁衍，人们需要走多深才能找到它？Sauterey解释说，火星大气将提供生物体茁壮成长所需的化学能量--在这种情况下，是氢气和二氧化碳。

"他说："问题是，即使在早期的火星上，它的表面仍然非常寒冷，所以微生物将不得不深入地壳以找到适合居住的温度。"问题是生物需要走多深才能在温度和它们生长所需的大气分子的可用性之间找到合适的折衷办法？我们发现，我们模型中的微生物群落在上层几百米的地方会是最快乐的。"

通过修改他们的模型，考虑到地上和地下发生的过程如何相互影响，他们能够预测由这些微生物的生物活动引起的大气成分变化的气候反馈。在一个令人惊讶的转折中，该研究显示，虽然古代火星生命最初可能是繁荣的，但其对大气层的化学反馈将启动该星球的全球冷却，最终使其表面不适合居住，并使生命在地下越来越深，甚至可能走向灭绝。

"Sauterey说："根据我们的结果，火星的大气层会在几万或几十万年内被生物活动迅速完全改变。"通过清除大气中的氢气，微生物将极大地冷却地球的气候。

早期火星的表面将很快成为冰川，作为生物活动的结果。换句话说，由火星生命驱动的气候变化可能已经促成了该星球的表面很早就不适合居住。

"Sauterey说："这些微生物随后将面临的问题是，火星的大气层基本上消失了，完全变薄了，因此它们的能量来源将消失，它们将不得不寻找替代的能量来源。"除此之外，温度将显著下降，他们将不得不更深入地进入地壳。就目前而言，很难说火星能保持多久的宜居性。"

作者表示，未来的火星探测任务可能会提供答案，但挑战仍然存在。例如，尽管他们认为Hellas Planitia是火星历史上早期被一颗大彗星或小行星撞击而形成的广阔平原，是一个特别有前途的地点，可以搜寻过去生命的证据，但该地点的地形产生了一些火星上最猛烈的沙尘暴，这可能使该地区的风险过大，无法由自主探测器进行探索。

然而，Sauterey说，一旦人类开始探索火星，这类地点可能会重新进入未来火星任务的候选名单。目前，该团队将其研究重点放在现代火星上。美国宇航局的 "好奇号 "探测器和欧洲航天局的 "火星快车 "卫星已经检测到了大气中甲烷水平的升高，虽然这种峰值可能是由微生物活动以外的过程造成的，但它们确实提供了一种有趣的可能性，即甲烷菌等生命体可能已经生存在火星地下深处的孤立小块区域--在一个原本敌对的世界中的外星生命绿洲。

标签：火星消亡蓬勃气候早期