達道安+楊亞天

生物學對生命的定義是，由核酸和蛋白質等物質組成的多分子生物體系。該體系帶有生命密碼信息并具有自我執(zhí)行生命密碼的能力。它可以不斷自我更新、繁衍后代并進化。生命體系與一般的物理系統不同，其自組織過程按照生命密碼（DNA）設定的方向進行，利用物質產生能量運動，整個過程朝著熵減小的方向變化，具有局部的可逆性。

生命雖然千差萬別，卻具有共同的組成成分，主要有碳、氫、氧、氮、磷、硫、鈣等元素。生命的基本單位是細胞，細胞內的各結構單元（細胞器） 都有特定的結構和功能。在細胞這一層次之上還有組織、器官、系統、個體、種群、群落，每個層次都有各自特定的功能和結構。它們的協調活動構成了復雜的生命系統。各種生物編制基因程序的遺傳密碼是統一的，都遵循DNA →RNA →蛋白質的中心法則。

DNA 是一個長有機分子，它能夠以雙重二進制的形式存儲各種生物生長所必需的信息。通過一組精確的DNA 結構，我們可以精確地復制一個有機體。R N A 扮演著信息傳遞者的角色，把生命信息的片段從DNA 傳到其他部位。氨基酸能建構或合成蛋白質。

在地球上，動物、植物、微生物及其生存環(huán)境組成了一個有機的生態(tài)系統。生命從周圍環(huán)境中產生，并從周圍環(huán)境中獲取生存所需物質，再將剩余物質排泄出來。這些排泄物又和生態(tài)環(huán)境的其他成員相互作用，形成新的循環(huán)。該系統的生命體能夠穩(wěn)定地從外界獲取物質和能量，并將體內產生的廢物和多余的熱量排放出去。

生命的誕生、生存、繁衍、競存、進化，與它所在星球的物理、化學及生命學特性密切相關，比如，其表面的熱環(huán)境、大氣壓、大氣組成、液態(tài)水分布、陽光輻射強度以及大氣逃逸速度等。

生命過程只能在適宜的大氣環(huán)境中完成循環(huán)。大氣壓強過高或過低、缺乏合成生命體必需的成分、輻射過強、氧原子濃度過低，生命體都不可能產生；即使偶爾產生，也不可能持續(xù)生存下去。因而，擁有適宜生命生存的大氣環(huán)境，是一個行星存在生命的必要條件。

合適的大氣壓力及恒星照在行星表面的輻射能量強度，可使行星表面的溫度保持在允許大量液態(tài)水存在的范圍，大氣成分能夠保證充分地進行以碳、氫、氧、氮為基礎的化學反應。行星的重力加速度必須在地球的0.4 倍至2.4 倍，才能保證自身擁有適宜生命存在的大氣壓。

月球表面處于極高真空狀態(tài)，大氣壓力為1 0-1 0帕，夜間平均溫度為-1 7 3℃，而白天平均溫度為1 2 7℃，無液態(tài)水，磁場很弱，太陽風可以直接吹到月球表面，輻射強度大，生命體無法生存。

火星表面平均大氣壓力為7 0 0帕， 約為地球大氣壓力的7‰；表面的平均溫度為-5 8℃，在某些區(qū)域，夏季夜間溫度為-9 3℃，白天中午為1 7℃，冬季兩極的溫度可降至-1 2 3℃；表面無液態(tài)水但有固態(tài)水冰，無雷雨，沙塵暴多。由于缺少厚的大氣層以及磁場的保護，火星表面直接暴露在太陽紫外線和其他宇宙射線照射下，輻射強度比地球大，不適于生命生存。

生命如何產生

1 9 5 3年，美國生物化學家斯特納·米勒把氨、氧和甲烷混合后裝在一個含有水汽的容器中，用人工放電模擬自然界的雷電，在容器中放電。在這個過程中，容器里出現了氨基酸分子，這是構成蛋白質的基本單元，是所有生命有機體的共同成分。美國科學家西德尼·?？怂怪赋?，在適當條件下，氨基酸會連接在一起構成類似蛋白質的分子——類蛋白質。它可以聚集為類似細胞的球體，這種球體具有生長和發(fā)生化學反應的能力。

不過，他們都沒能在實驗室中創(chuàng)造出生命，只是證明了生命有從與上述實驗類似的反應過程中產生的可能性。但是，自然的壽命那么長，它可以持續(xù)地進行無數次實驗，最小概率的事件也可能在無數次實驗中發(fā)生。所以生命有機體魔術般地出現，也沒什么不可能。巨大生命體系存在需要一些必要條件，比如，滿足生命體系統運動時呼吸的足夠大的大氣總質量，能生成生命體系統（蛋白質）的環(huán)境條件和足夠的化學元素，保證行星大氣有適當的總質量、組成成分及逃逸壽命的適當的重力加速度，保證生命體能夠長期繁衍的行星表面大氣溫度、液態(tài)水、輻射強度、臭氧環(huán)境等。

研究火星表面大氣環(huán)境下生命體存在的可能性，需要分析火星表面生命體的生成、生存、繁衍、進化等的環(huán)境適存性。

火星大氣環(huán)境不支持生命產生

火星表面具有稀薄的大氣， 大氣壓力從盆地底部的1 4 0 0帕到最高火山頂部的3 0 0帕，平均約為7 0 0帕?；鹦谴髿庵袠嫵缮氐脑乜偭亢苄?。地球大氣總質量為5. 2 6×1 01 8千克，其中氧氣、氮氣、二氧化碳的總質量分別為1.1×1 01 8千克、4.1×1 01 8千克、1.7×1 01 5千克?；鹦谴髿饪傎|量為2 . 9×1 01 6千克。其中氧氣、氮氣、二氧化碳的總質量分別為3.8×1 01 3千克、7.8×1 01 4千克、2.8×1 01 6千克。除二氧化碳的總質量是地球的1 6.5倍外，氧氣、氮氣的總質量均是地球的幾萬分之一，不具備維持大型生態(tài)體系存在的大氣環(huán)境。氮氣和氧氣是構成生命體的要素，火星氮氣的濃度約為地球大氣的1/2 9，氧氣的濃度僅為地球大氣的1/1 6 1。濃度越低，發(fā)生元素間化學、物理及生命反應的幾率越小，不容易生成氨基酸，也不能支持生命體的新陳代謝過程。

火星大氣中的水汽含量僅為2 1 0毫克/ 千克，很難達到飽和狀態(tài)，因而無雨、無雷電，某些高能密度下才能進行的生化反應無法進行。火星表面有過液態(tài)水，但在低氣壓狀態(tài)下，液態(tài)水易蒸發(fā)，易形成飽和蒸汽，易凝結。它們晚上因低溫而凝結成露，在白天便大量蒸發(fā)，因火星引力不夠，這些水蒸氣大量逃離火星。

火星表面水汽的逃逸壽命為6.5×1 07年，遠小于火星的年齡（約4.5×109年）。即使火星初期有豐富的液態(tài)水，現在的存量也微乎其微?；鹦谴髿鈱又兴捏w積濃度很低，約為2 1 0毫克/ 升，而地球大氣層中水汽所占的比例為1 0- 3至1 0- 1?；鹦谴髿庵兴目傎|量為6.1×1 01 2千克，小于地球大氣中水汽的平均含量1. 3×1 01 6千克。endprint

火星大氣的主要成分氮氣和氧氣在最高的溫度環(huán)境下的逃逸半壽命分別為5×1 01 2年和3.3×1 02 0年，遠大于火星的年齡。由于二氧化碳和氬氣的分子量大于氮氣和氧氣，它們的逃逸半壽命更長，說明火星的稀薄大氣是最初形成的，在此后的演變過程中也未能補充足夠的大氣?；鹦腔蛟S從未具備過生命體適存的大氣環(huán)境。

2 0 1 4年4月1 4日，EdwinKite 在《自然地球科學》的網絡上發(fā)表了一篇論文，認為火星上存在尺寸較大的隕石坑是火星不存在濃密大氣層的證據。

在火星赤道附近8 4 0 0 0平方千米的范圍內，有3 0 0多個隕石坑，其中1 0%的直徑為5 0米，1 0%的直徑等于或小于2 1米。如果火星曾有密集的大氣，小型天體在穿越大氣層時必定會被分解，就像它們穿越地球大氣層時經歷的一樣，不會被大部分完整無損地保留下來并留下較大的隕石坑。

由于火星沒有濃厚的大氣層和巨量液態(tài)水組成的海洋調節(jié)溫度，火星表面晝夜溫差大，冬季和夜間的平均溫度低，生命體適應不了。

火星表面輻射不支持生命產生

生命體的耐輻射能力是很差的，而宇宙中的輻射很強。地球表面的巖石老化，剩余放射性很弱，又有濃厚的大氣層的保護，特別是較強的地磁場俘獲了大量帶電粒子，在防輻射方面發(fā)揮著主要作用，所以地球表面是生命系統的天堂。

火星稀薄的大氣不能有效阻擋宇宙射線，內部沒有和地球一樣的強力磁場，表面殼層的磁場又弱于地球表面的磁場，所以太陽風、太陽耀斑和宇宙射線都不能被有效阻擋，火星表面的輻射環(huán)境很不安全。

科學界用r e m 為單位評定人類生存環(huán)境的輻射水平。行星際年輻射劑量為5 7r em，火星表面的年輻射劑量為1 2rem?；鹦谴髿鈱邮剐行请H輻射降低了約7 9 % 。比較之下，地球表面的年輻射劑量為0.3 6rem，是火星表面的1/3 3。在太空的宇航員承受的年平均輻射劑量小于3 8rem。火星表面的防輻射安全性雖然低，但比太空中的宇航員所處的環(huán)境還是要安全很多。

由于火星大氣中的氧含量很低，因而形成的臭氧非常少，太陽紫外線可以直接到達火星表面。火星表面的紫外通量對DNA的破壞作用比地球高1 0 0 0倍。在火星紫外條件下進行的實驗表明，7種細菌很快就失去了活性。火星大氣不能有效地屏蔽太陽紫外輻射，即使生命產生，也不可能長期生存下去。而且，火星的重力加速度僅為地球的0.3 8倍，小于生命生存的最低值0.4。

所有這一切，決定了火星上不可能有生命體系。endprint