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地球上最深的生物体可能掌握着火星上外星生命的线索

2024-08-23 20:00:38

为了了解可能在火星表面深处生存的生命,我们可以观察我们自己星球上一些最深、最古老的生物体形式。


火星不仅仅是一颗红色星球:它也是一个潮湿的星球。


这些数据来自火星洞察着陆器,该着陆器在四年内记录了1,300多次火星地震


虽然火星表面是一片贫瘠的沙漠,但数据表明,大量的水被锁定在11.5至20公里以下的岩石中。


火星上的地下水开辟了火星上地下生命的可能性。在过去的几十年里,人们发现地球深处隐藏着一个巨大的生物圈。现在看来,在火星上也可能如此。火星生命,如果存在的话,很可能是地下的。


30多年来,生物学家积累的证据表明生命在地下深处持续存在世上。研究人员已经深入到海底和大陆,在埋藏的沉积物中发现了生命,甚至在固体岩石的层层和晶体中发现了生命。


这些黑暗中的居民大多是单细胞微生物,特别是细菌和古细菌。这两个巨大的群体是地球上已知最古老的生命形式:它们已经存在了超过30亿年,远远早于动物和植物。


在过去的 20 年中,还出现了深层生物圈是高度多样化的。实际上,地下深处生活着很多不同类型的生物。


细菌被划分为称为门的大类群:这些类群中只有几十个被正式鉴定出来,其中估计 1300几乎所有这些门都可以在地下找到。


并不是说它们是均匀分布的。2023 年的一项荟萃分析发现,陆地下大多数生态系统以两个门为主,假单胞菌和厚壁菌门.其他类型的细菌要罕见得多,但它们包括以前从未见过的门。


因为它是漆黑的,这些微生物不能像表面的光合生物那样直接从阳光中获取能量。 真正需要注意的是,它们基本上不依赖于太阳。


他们也没有从上面接收任何其他输入,例如营养物质。这些深层生态系统中有许多“与地表完全脱节”。


相反,这些生态系统是基于化学合成的。微生物通过进行化学反应来获取能量,从周围的岩石和水中吸收化学物质。例如,他们可能使用甲烷或硫化氢等气体作为源材料。地下有很多很多不同的化学反应。我们中的很多人都花了很多时间寻找支持生命的新反应。


化学合成微生物可能看起来很陌生,因为它们在我们花费时间的阳光充足的表面区域很少见,并且被限制在海洋深处和坚实的地下。但他们是地球上一些最古老的生物种类.一些关于生命起源的假设假设地球上的第一个生命是化学合成的。


虽然单细胞微生物在地下占主导地位,但也有一些稀有动物。2011年的一项研究发现裂缝水中的线虫从0.9-3.6公里下降到南非矿井。这些水似乎已经存在了至少3000年,这表明线虫种群可能已有数千年的历史。2015 年的随访发现扁虫、分段蠕虫、轮虫和节肢动物在裂缝水中 1.4 公里:那里的水有 12300 年的历史。这些动物以岩石表面的一层微生物薄膜为食。


对我们来说,地下深处似乎是一个极具挑战性的居住地。与地表相比,微生物种群稀少,但也有大量的岩石可供居住。2018年,通过结合来自世界各地钻探地点的细胞数量和多样性数据。估计有 2 到 6 × 10^29 个细胞生活在地球大陆下方。相比之下,在可观测的宇宙中只有大约 10^24 颗恒星。


我们脚下有数量非常多的细胞,事实上,地球上大约70%的细菌和古细菌都在地下。


生物圈延伸到多深尚不清楚。生命大概有一个温度上限,但我们不知道它到底在哪里。没有任何东西可以生活在熔岩的表面,但一些微生物可以承受惊人的热量:可以在122°C下生存和繁殖(252楼)。


在地下走得足够远,压力也成为一个问题。岩石的类型也很重要,因为它会影响可能发生的化学反应因此,可以生活在那里的化学合成微生物的类型。但我不能给你一个数字(关于生命存在多远),因为我们还没有达到它,因为我们还没有钻得那么深。这个限制可能出乎意料地深:2017年对泥火山样本的研究表明生命可能存在于海床以下10公里处。


这生命中的一些人过着极其缓慢的生活。劳埃德说:“肯定有很大一部分地下,主要是在我们的海洋下面,数百万年来什么都没有真正发生过。由于没有新的营养物质从上面进来,也没有办法逃逸,这些地方的微生物几乎没有食物。这意味着他们只是没有制造新细胞所需的能量。相反,它们减慢了新陈代谢,几乎处于停滞状态。“实际上,单个细胞可以存活数千年或更长时间是相当合理的。


正是这种生命——依赖于岩石和水之间的化学反应,并且可能具有极慢的新陈代谢率——可能在火星表面深处富含水的岩石中找到。


到目前为止,还没有确凿或直接的证据证明火星上有生命存在,尽管几十年来一直在无人驾驶地执行这颗红色星球的任务。火星表面干燥寒冷,没有任何生物体曾徘徊在火星探测器相机的镜头中。


然而,像峡谷这样的特征强烈表明,数十亿年前火星的表面确实有自来水。其中一些水可能已经流失到太空中,但赖特的团队得出的结论是,其中大部分都在地下。


我们知道,正如我们所知,水是生命的先决条件。因此,也许火星表面曾经是适合居住的,现在只有地下是宜居的。


就像生活在地球海洋深处的缓慢微生物一样,火星微生物可能正在附着在生命上尽管营养成分稀少。在我们的地下发生的相同过程也可能发生在火星上。


迄今为止,最具启发性的生命证据是火星空气中的甲烷羽流哪随季节变化.在地球上,甲烷通常是由微生物产生的,因此这些气体可能是地下生物的废物。但有许多非生命原因可以解释为什么可能会有甲烷羽流。


此外,还有许多其他障碍火星地下的生命。生命不仅需要水。它需要能量和一个地方,所以它需要一个栖息地。我们还不知道火星岩石中的孔隙是否足够大,可以容纳微生物。同样深层岩石的化学成分至关重要,因为它们将是化学能的来源。


对于Magnabosco来说,火星上生命的“最大不确定性”是“它是否出现”。因为我们不知道最早的生物是如何由无生命的物质形成的,所以我们不知道火星上的条件是否曾经存在过适合生命的出现.“如果生命能够在火星上发展,”她说,“那么它今天仍然有机会在火星上生存和存在。


如果这个火星深层生物圈存在,我们怎么能找到它呢?显而易见的想法是钻探火星,但我们需要钻探10公里或更远 - 即使在地球上也是一个沉重的提升。在一个缺乏可呼吸空气或自来水的星球上这样做?“这要困难得多。


但是,应该可以建立支持证据。计划火星样本返回任务将把火星岩石带回地球:这些样本可能含有生命的痕迹。


“追逐甲烷真的很有帮。目前,我们不知道气体来自哪里。如果我们发现水袋与甲烷羽流有关,这将是暗示性的生活。

最后,如果火星上真的有水在流动,我们可以利用这一点。在地球上,像温泉这样的特征会带来水从地下深处到地表,火星上有泥火山。在火星上有些地方,你可以去那里,你实际上有深层的地下样本,这些样本已经被挖掘出来并带到地表。


我们可能还需要几十年的时间才能得到明确的答案。这个答案可能令人沮丧:火星的构造和水文活动比地球少得多,这表明生命要么稀少,要么根本不存在。我们可能正在寻找很长时间没有活着的生命。在那种情况下,我们可能找到的只是化石证据,而不是活的有机体。无论哪种方式,这都是火星上的生命。







源:BBC


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