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美国航天局|火星上是否有生命？“火星2020”能否揭开半个世纪前实验真相

2020年7月下旬到8月初是探测火星的“发射窗口” ， 阿联酋的希望号已经率先出马 ， 中国天问一号和美国毅力号也将紧随其后 。 美国“火星2020任务”的科学目标之一就是确定火星上是否有生命 。 在数十年前 ， 美国国家航空航天局“维京任务”的生物标记实验得出了存在生命的结果 。 尽管官方报告称其没有提供明显证据 ， 但至今仍有科学家没有放弃火星生命假说 ， 更有甚至提出了惊人的假设——“火星蘑菇” 。 究竟谁是谁非 ， 或许毅力号的探寻之旅将给我们答案 。
撰文 | 小叶
2020年地球命运多舛 ， 但灾祸没有阻挡住人类探索太空的脚步 。 7月20日 ， 阿联酋的“希望号”（Hope）率先出发 ， 中国的“天问一号”、美国的“毅力号”（Perseverance）很快将紧随其后 ， 带着人类科学家的美好期望 ， 奔赴5500万公里之外的红色星球 。
考察火星上的生命踪迹是此次探索的一个重要科学研究任务之一 。 虽然火星上没有“火星人” ， 但是否存在低级或者原始生命形式 ， 能否为解释生命起源提供思路 ， 一直是科学家们孜孜以求的问题 。 在火星生命探索的历史上 ， 要属美国国家航空航天局（NASA）经验最为丰富 ， 此前他们并没有给出特别明确的说法 。 可是 ， 却有科学家始终坚持说Yes 。
一切始于半个世纪前的“维京任务”
从上世纪60年代起 ， NASA就把目光瞄准了这颗红红火火的“战神”星球 。 从1964年的水手四号（Mariner 4） ， 1969年水手六号和七号先后飞掠火星 ， 一直到1971年和1972年水手九号的轨道任务 ， NASA步步为营 ， 始终坚持对火星的深入探索 。 事实上 ， 在 “太空竞赛”后期 ， NASA的下一个目标之一就是让宇航员登陆火星 。
时间到了1975年 ， NASA正式启动“维京任务”（Viking Mission ， 也被称为海盗任务） 。 正如中世纪时 ， 野心勃勃的维京人扬起风帆 ， 从斯堪的纳维亚半岛出发 ， 凭借着惊人的勇气和毅力 ， 足迹踏遍欧洲大陆以及北极辽阔的疆域 ， 创造了“维京时代” 。 两艘维京号探测飞船承载着地球人的壮志 ， 一探“战神”究竟 ， 除了了解火星的气候地质属性外 ， 另一目标就是寻找生命踪迹 。
该年夏季 ， 两艘太空飞船先后奔赴火星 ， 经过一年的飞行 ， 维京一号着陆器于1976年7月20日率先登陆火星克里斯平原（Chryse Planitia）西坡 ， 而维京二号于9月3日登陆4000英里外的乌托邦平原（Utopia Planitia） 。
“维京”这一称号似乎赋予了此次任务无与伦比的顽强“维京精神” ， 原本计划90天的探索任务 ， 轨道器和着陆器的使用寿命都远远超过了设计预期 。 尤其是维京一号轨道器 ， 在火星轨道上“勤勤恳恳”工作了四年之久 。 随着气体燃料的逐渐耗尽 ， 整个探索任务在1983年5月21日正式划上句号 。
美国航天局|火星上是否有生命？“火星2020”能否揭开半个世纪前实验真相
维京着陆器由五个基础部分组成：着陆器主体；生物防护罩和底座；机身；底盖和降落伞系统；以及着陆器亚系统 。 携带的仪器用于着陆器主要科学研究目的：生物研究、化学成分分析（有机与无机）、气象、地震学、地磁学以及地貌、火星表面和大气物理 。 丨图片来源：NASA
寄予厚望的“维京任务”生物实验
在执行任务期间 ， 着陆器上的科学仪器获得了比预期更多的数据 。 展开的生物实验包括气象质谱实验（GCMS）、气体交换实验（GEX）、标记释放实验（LR）和热解释放实验（PR） 。 另外 ， 维京任务期间还拍摄了很多质量精良的照片 ， 其中着陆器拍了4500张 ， 轨道器拍摄了52000张 。 着陆器提供的照片让地球上的人们第一次近距离看清了火星荒凉的表面 。
美国航天局|火星上是否有生命？“火星2020”能否揭开半个世纪前实验真相
维京一号着陆器拍下的首张火星表面彩色照片丨来源：NASA/JPL
在上述四大生物实验中 ， 生物学家们对标签释放（Labeled Release ， 简称LR）实验项目寄予厚望 。 具体实验过程并不复杂 ， 维京一号和二号着陆器收集火星土壤样本 ， 然后将一滴稀释过的营养液注射入样本中 ， 然后检测土壤上方的空气中是否会出现代谢副产物 。 在注射之前 ， 营养物质已经加入放射性碳14标记 。 如果土壤中存在的微生物对营养物质产生了代谢作用 ， 那么它们应该会释放出放射性副产物 ， 比如带标记的二氧化碳或者甲烷 。
在发射维京号太空飞船之前 ， 研究人员在地球各地的极端环境下——从死亡峡谷到南极洲——不同陆地土壤中检测了实验方案 。 每一次实验都是阳性结果 。 同时 ， 研究人员还一一做了对照组实验 ， 将样本加热到160℃的高温 ， 以杀死所有的生命形式 ， 然后重复实验操作 ， 结果每一次实验都是阴性结果 。 为了确认实验过程不会产生假阳性结果 ， 研究人员还用到了已知的无菌土壤样本 ， 比如来自月球的岩石样本和冰岛附近萨特西火山岛上的土壤样本 ， 最终产生了预期的阴性结果 。
研究人员满怀信心地期待着维京一号和二号在火星上的实验结果 。 然而 ， 让他们没有想到的是 ， 这场实验竟然成为了史上最具争议的火星实验 ， 还让NASA在接下来的近50年内对此实验采取了闭口不谈的态度 。


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