克里斯托弗·麥克

譯/張弨

目前，有大約100萬個微生物棲居在火星上。它們覆蓋在人類發(fā)射的火星探測著陸器和探測車的表面，并充滿其內(nèi)部。這些微生物處于休眠狀態(tài)，但隨時可以被喚醒。如果火星氣溫升高，火星的地表水開始重新流動，這些微生物將可以復(fù)活并進行繁殖。以目前的技術(shù)水平，人類已經(jīng)有能力實現(xiàn)這些條件。

外星環(huán)境地球化，即將一個荒蕪的世界改造成適宜生存的地方，這一概念盛行于科幻小說中。這個詞在1942年出版的科幻故事中被首度使用，說的是在外星球復(fù)制地球環(huán)境。這并非人類的目標(biāo)，但是這個詞流行開來了。20世紀(jì)90年代，金·斯坦利·羅賓遜獲獎的科幻三部曲《紅火星》《綠火星》和《藍火星》，主要關(guān)注了外星環(huán)境地球化的科學(xué)性和道德倫理問題。但是，它如今不再只是科學(xué)幻想。

火星環(huán)境地球化并非天方夜譚

在整個學(xué)術(shù)生涯中，我一直對外星環(huán)境地球化著迷。我覺得，在自然世界中，我們可以在生命現(xiàn)象中找到意義和價值，人類有能力通過使宇宙中的生命變得豐富多樣來擴大這一價值。利用人類超凡的智慧，我們可以將生命延伸到地球之外——火星或許可以成為人類進行這一嘗試的第一站。

在太陽系的所有星體中，只有火星具有進行類地球化環(huán)境改造的潛力。研究顯示，在過去，其環(huán)境是允許存在生命體的，它也應(yīng)該具有恢復(fù)曾經(jīng)輝煌的條件?，F(xiàn)在主要需要解決的問題是如何使這個星球的溫度逐漸上升。在技術(shù)層面上，人類或許可以完成這一任務(wù)。

火星具備構(gòu)建生物圈的關(guān)鍵因子：水，氮和二氧化碳。過去10年的探索證明， 其高緯度地區(qū)含有豐富的水冰，而“好奇”號探測車最近在土壤中檢測到硝酸鹽（質(zhì)量約占0.03%）?；鹦强赡苡写竺娣e的碳酸鹽礦物層，但這種形式的二氧化碳很難釋放為氣體。火星環(huán)境地球化的成功與否取決于火星的南極帽和極地土壤：它們所含的二氧化碳釋放出來是僅僅能使大氣略微膨脹，

還是能在火星上產(chǎn)生等同于地球的大氣壓？

根據(jù)環(huán)境模擬推演，火星可以存在兩種穩(wěn)定的氣象狀態(tài)。第一種是目前正經(jīng)歷的，即有著稀薄的大氣、厚厚的極地帽以及平均-60℃的表面溫度;第二種是推演中可以穩(wěn)定存在的，即厚厚的大氣、稀薄的極地帽和15℃的溫度。如果人類能夠?qū)⒒鹦菤夂驈牡谝环N狀態(tài)推進到第二種狀態(tài)，那么這些溫和的條件將自我維持。這就使火星環(huán)境地球化成為可能。

不僅僅是技術(shù)問題

根據(jù)對溫室氣體導(dǎo)致的地球變暖的速度的測算，我們可以在100年內(nèi)讓火星變得溫暖宜人。最有效的辦法是生產(chǎn)超級溫室氣體，比如超氯氟烴或更好的全氟化合物，它們無毒，不干擾臭氧層的發(fā)展，并且能夠抵抗太陽紫外線輻射對生命體的破壞。而且，“好奇”號已經(jīng)證實了火星巖石中存在氟。

一旦火星氣候變暖，火星兩極水冰融化后的液態(tài)水將開始在地表流動，產(chǎn)生類似地球的水文循環(huán)。光合生物將能夠茁壯成長，并且它們將土壤硝酸鹽和高氯酸鹽轉(zhuǎn)化為氮氣和氧氣。雖然人類仍然需要一個氧氣面罩，但那個時候或許人類即使不穿太空服，也能在火星上四處走動。

從這個時候開始，這個外星環(huán)境地球化項目將專注于如何培育氧氣。人類呼吸需要氧氣水平高于13%和二氧化碳水平低于1%。在地球上，全球生物圈使用陽光產(chǎn)生生物量和氧氣，能量轉(zhuǎn)換效率為0.01%。0.01%的轉(zhuǎn)換率是海洋、沙漠和森林的平均值。按這個速度，火星產(chǎn)生類似地球的大氣需要10萬年。光合作用在單位葉的內(nèi)在效率要高得多，約5%。如果這可以在整個火星上實現(xiàn)，改造時間會變成幾百年。而合成生物學(xué)能夠?qū)⑦@個時間進一步縮短。

通常情況下，科學(xué)中的諸多決定因素可能不是技術(shù)本身，而是社會和倫理問題。例如，如果火星本身已有自己的生命體，我們該如何選擇？作為第一步，我們需要確定火星生命與地球生命之間的關(guān)系。這兩種生命可能是相同的生命形式，起源于同一個世界，并由隕石傳播到另一個世界。

如果火星生命與地球生命無關(guān)，并且明顯代表了另一種生命的起源，那么情況就棘手了。那樣，改變火星的動機不是為地球生命創(chuàng)造一個新的棲息地，而是增強火星本土生命的豐富性和多樣性。我們現(xiàn)有的著陸器和探測器需要在太空中移除或消毒，為的是其攜帶的任何微生物都不會威脅到諸如行星野葛之類的本地生物。

或許，火星生命會對環(huán)境地球化的世界表示感激，因為它恢復(fù)了這個星球曾經(jīng)擁有的一切。但是，這個過程會比地球化一個無生命的世界需要更長的時間，并且結(jié)果難以預(yù)測，因為本土微生物產(chǎn)生氧氣可能比地球移植生物更慢，或者根本不會產(chǎn)生氧氣。

無論火星是否能成為地球生命的前哨或是一個行星大小的荒野避難所，改變它，讓其擁有一個豐富多樣的生物圈，將是人類最偉大的創(chuàng)造性成就之一。