寻找外星生命，《科学》带来了一个好消息和一个坏消息……

▎药明康德内容团队编辑  

人类在银河系中是否孤单？在茫茫宇宙中，其他形式的生命如果存在，又会藏在哪里？

和我们一样，科学家同样对这些问题充满了好奇。无论是从天而降的陨石、登陆近邻的探测器，还是指向遥远天体的望远镜，科学家正从不同的角度寻找地外生命的踪迹、审视它们生存的条件。

就在本周，两篇《科学》论文为我们讲述了两个与地外生命有关的故事：其中一个证明， “超级地球”比我们此前想象的更适合生命生存；另一个则让一个关于火星生命的幻想最终破灭。但无论哪个故事，都将未来的地外生命探索提供了重要线索。

在其中一项研究中，来自劳伦斯利弗莫尔国家实验室等机构的研究团队解决了一个关于“超级地球”的“核心”问题。

到目前为止，天文学家已经在太阳系之外搜索到近5000颗行星，其中超过1500颗属于“超级地球”——它们是比地球更重，但半径不超过地球两倍、质量不超过地球10倍的岩质或气态行星。如果它们位于宜居带中，就有可能具备支持生命的环境——前提是，这些行星拥有足够强大的磁场。

▲该艺术图为人类发现的首个位于宜居带，且大小与与地球相近的系外行星（图片来源：NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle）

生命可以在地球上诞生，一个重要条件就是地球的磁场，它为地球屏蔽了大量致命的宇宙线辐射。我们知道，地球的金属核心由固态内核和液态外核组成，正是这些不断对流的液态熔融铁核造就了地球的磁场。

但是，对于那些遥远的“超级地球”，这样的保护性磁场是否存在、能持续多久，却是个未知数。一个关键问题在于，由于它们质量更大，核心的压强也比地球的更高。在这样极高的压强条件下，铁在什么温度下开始熔化？

这个问题的答案直接影响了 “超级地球”中液态金属核心的大小与性质，进而决定了这些行星是否拥有强大、持久的磁场。但要得到答案却不容易，毕竟科学家无法直接观察到系外行星的内部结构，而要在实验室模拟如此高的压强，也是以往无法实现的。

在劳伦斯利弗莫尔国家实验室，研究团队使用当今最高能的激光设备之一，模拟了“超级地球”核心的压强条件。随后，通过X射线衍射，研究团队得以判断铁在该条件下的状态。该研究明确了铁在1000 Gpa下的熔点——这个压强是大气压的1000万倍，是地球内核压强的3倍，同时也是此前实验所达到的最高压强的近4倍。

模拟结果表明，在质量4~6倍于地球的行星上，液态铁核能持续存在的时间最长，这也说明在磁场的庇护之下，“超级地球”可能拥有比地球更适宜生命存在的环境。

▲该研究得到的铁熔融曲线（图片来源：参考资料[1]）

当然，作为一项开创性的初步研究，这项研究的结论存在一定的局限性。同期的一篇观点文章就提出，实际上在熔融核心形成的过程中，一些轻元素会进入其中，从而改变熔融曲线。因此，后续研究应该考虑这一因素，从而做出更准确的模拟。

同期另一项研究关注的，则是一块来自火星的著名陨石。1984年，美国科考队员在南极发现了一块大约2千克重的陨石。这块编号为ALH84001的陨石看上去并不特殊，但它在沉睡了10年之后，却受到了全世界的关注。研究发现，这枚有着40亿年历史的陨石竟来自火星，而且其中含有来源不明的有机物。1996年，NASA科学家更是认为，这枚陨石含有形态与细菌相似的疑似火星生命。随着时任美国总统克林顿罕见地宣布了这一成果，ALH84001的风头达到顶峰。

▲ALH84001陨石（图片来源：NASA/JSC/Stanford University）

但很快，对这一结论的质疑声多了起来。更多科学家认为，仅仅依靠形态来判断生命的存在极不可靠，而且所谓的“火星生命”更可能是污染。虽然“ALH84001含有生命”的声音逐渐散去，但对于确实存在的有机物的来源，争论还在延续。从由古代火星生命制造，到火山活动、外来天体撞击、水文活动等非生命来源，其形成过程尚未为人所知。

现在，来自卡内基科学研究所等机构的科学家揭开了这枚陨石中有机物的真实身份。

从这枚陨石样本中，他们发现了与地球类似的水岩作用的证据。这枚岩石经历了两个地质过程。首先是蛇纹石化，即富含铁或镁的岩石与周围的水发生反应，生成蛇纹石同时产生氢气。另一个是碳酸盐化：岩石与溶有二氧化碳的水作用，形成碳酸盐矿物。而这个二氧化碳被还原的过程，就可以无需生命活动参与，直接形成有机物。

这是科学家首次在如此古老的火星样本中，观察到蛇纹石化与碳酸盐化过程。此前已有研究发现，火星上的非生命过程可以形成有机物，而这项研究证实，该过程在早期火星就已经存在。

这枚岩石的形成与生命过程无关，人类寻找火星生命遗迹的梦想再次破灭。但这项研究带来的，也绝不仅仅是坏消息。事实上，这些化合物对于未来寻找火星生命同样重要。

这项研究的通讯作者Andrew Steele博士强调：“非生命的化学过程为寻找火星生命提供了背景信息。生命会从中选择它们需要的物质并使其聚集，因此要寻找生命，我们需要找到更高浓度的非生命背景。”这个发生在早期火星的过程，同样有助于我们理解地球早期的故事。因此，寻找火星生命不仅是为了回答“我们是否孤独”，还有“我们从何而来”。

可以说，在搜寻地外生命踪迹的过程中，任何突破——即使是那些扼杀了生命可能性的发现，都为今后的地外生命探索指明了方向。从这个角度来看，如果你不是急于现在就见到外星“朋友”们，相信这些研究会给你更多信心——顺着这些新的线索，或许有一天，我们真的需要考虑：要不要回答？

参考资料：

[1] Richard G. Kraus et al., Measuring the melting curve of iron at super-Earth core conditions. Science (2022). DOI: 10.1126/science.abm1472

[2] Andrew Steele et al., Organic synthesis associated with serpentinization and carbonation on early Mars. Science (2022). DOI: 10.1126/science.abg7905

[3] Super-Earths have longer shielding against cosmic radiation, new melting curve analysis suggests. Retrieved Jan. 13, 2022, from https://www.eurekalert.org/news-releases/939605

[4] Long-lasting radiation shields may make super-Earths friendly for life. Retrieved Jan. 13, 2022, from https://www.newscientist.com/article/2304544-long-lasting-radiation-shields-may-make-super-earths-friendly-for-life/

[5] Martian meteorite’s organic materials origin not biological, formed by geochemical interactions between water and rock. Retrieved Jan. 13, 2022, from https://www.eurekalert.org/news-releases/939686

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