1877年，意大利天文学家乔瓦尼·施帕帕雷利(Giovanni Schiaparelli)将他的21.8厘米望远镜 - 这是当时最好的望远镜之一 - 转向火星神秘的圆盘。科学家早就知道，不仅仅是天空中的光点，火星本身就是一个完整的世界，但是Schiaparelli是第一个尝试详细绘制它的人。

他观察到黑暗区域，他认为是黑暗区域，由数百公里长的线性特征连接起来。他称之为后者canali，这个术语在技术上意味着渠道，但被翻译成英语为“运河”。

在19世纪70年代和80年代，Schiaparelli一次又一次地映射了火星，使自己确信运河系统正在迅速扩张 - 就好像一个先进文明在面对干旱时拼命想要保持其供水。

就在当时，Schiaparelli的许多同事都怀疑，用美国天文学家David Weintraub在其2018年的着作“生命在火星上”(普林斯顿大学出版社)的话来说，这些特征是否仅仅是“Schiaparelli望远镜中光学不良的结果”或者在他自己的头脑中。“

但Schiaparelli的愿景吸引了公众的想象力。其他人甚至认为红色星球的颜色是由于植被红润，就好像它被日本枫树覆盖一样。1938年，奥森威尔斯对世界大战的无线电改编让成千上万的听众惊慌失措，使他们相信死亡的火星“三脚架”即将出现在家门口。

1976年，当美国宇航局的维京1号轨道飞行器提供了火星的第一个良好图像时，其中一个被称为“火星上的面孔”，进入了小报的臭名昭着，证明人类外星人曾经存在于我们的行星邻居身上，创造了巨大的结构，可以让古埃及人羞愧。

我们现在知道火星上的面孔，就像运河一样，是光影的一种技巧。但是，对这个星球上的生命的追求仍然很诱人。轨道太空船和着陆器已经证明，火星曾经非常像地球一样，有海洋，湖泊和河流，而且气氛比今天的薄膜密度更大。

红色星球最早的时代现在正式被称为“挪亚人” - 这个术语旨在唤起大量水的图像。

今天，一个亟待解决的问题不是火星是否曾经一度适合居住 - 在遥远的过去的不同时期，它肯定是 - 但它是否可能在其气候变得过冷和干燥之前就已经发展了生命。如果是这样，那就是天体生物学家称之为生命的“第二个起源”(第一个是我们自己的)的证据。

即使第二个起源从未超越单细胞微生物，也意味着在我们自己的太阳系中生命至少出现了两次。如果发生在这里，那么天文学家发现的成千上万个星球上发现的遥远恒星周围有多少次?而且，这些微生物中的一些有多少会像我们一样进化为生物?

在火星上找到生命的最简单方法就是，如果一个科幻作家的梦想中的一个多触角的东西从岩石后面跳出来向我们挥手：“欢迎，地球，我在这里!”第二好的将是如果一个流浪者捡起土壤样本，看到一堆扭动的微生物。

但是火星表面是一个极端恶劣的环境，生命的迹象，如果它存在或曾经存在，可能很难被发现。但这并不意味着没有一些经过深思熟虑的方法来寻找它。

1 | 寻找岩石中的结构

在地球上，这意味着化石。“恐龙骨骼，”欧洲航天局(ESA)ExoMars项目的项目科学家Jorge Vago说。“如果你看到类似的东西，你可以说它还活着。”

但遗憾的是，这不适用于微生物。“你需要一台电子显微镜来观察它们，”Vago说，“你不能把它飞到火星上。”即使你可以，“它们是小棒和球体，并且有各种各样的过程没有任何东西做生活可以产生杆和球“。

这正是1984年的问题，当时科学家在南极洲的艾伦山地区发现了一颗1.9千克的陨石：一颗陨石被证明是一颗由古老的小行星撞击而从火星表面喷出的碎片。

当电子显微镜图像显示看起来很像化石微生物的棒状结构时，科学兴奋如此激烈，以至于美国总统比尔克林顿在白宫简报中谈到了这一点。然后一切都破灭了。

美国宇航局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室(JPL)的澳大利亚地质学家兼天体生物学家阿比盖尔·阿尔伍德说：“很快就会发现它与火星生命无关。” “这可能是岩石的陆地污染，也可能不是生物污染。”

Allwood说，从那时起，Allan Hills陨石中的其他特征被认为具有生物起源，但这些特征也因为它们可能是地质过程的结果而被击落。

她说，问题在于火星陨石只是岩石，被破坏了地质环境。“如果我们对岩石形成的背景有一些了解，”她补充说，“我们将能够确定生物学或生物学假设是否正确。陨石的问题是我们没有这种背景。“

然而，这个问题不适用于在火星表面上运行的火星车，它可能能够探测到整个微生物群落留下的印记。“不是一种微生物，”Vago说，“但其中有数十亿只。”

这种地层已在地球上发现，如西澳大利亚皮尔巴拉地体，其中由Allwood领导的团队发现了称为叠层石的特征 - 由单细胞生物垫形成的丘状结构 - 在岩石中有34.3亿年

Vago认为在火星上可以发现类似的地层，特别是在那些地区

曾经是湖底，靠近喷灰的火山。“如果有生命，灰烬的沉淀方式会有所不同，”他说。“如果没有生命，灰烬将沉淀在底部，层将形成大致水平的视野。”

但是如果湖底有微生物菌落，这些微生物可能会将沉积物颗粒捕获成类似叠层石的结构，“这是一个告诉你微生物存在的印记”。

2 | 古代岩石中的BIOSIGNATURES

几乎和寻找化石一样，将会发现含有与生命有关的化学物质的岩石。

科学家们并不是在寻找与我们自己的脂类，蛋白质和DNA相同的化学物质。相反，他们会寻找火星生命可能用来代替这些化学物质的残余物。Vago及其同事在2017年写道，这些残余物可能足以坚持数十亿年，可能有四个特征可以使它们脱颖而出，即使它们与地球生活中使用的化学构件完全不同。这些是：

同手性

许多有机分子是不对称形状的，这意味着它们是“左手”和“右手”版本。非生物过程倾向于产生相同数量的非生物过程。生物制品只生产一种或另一种。在火星上发现了有机化学物质，但探测到它们的好奇号探测器并不具备测试它们的手性的能力。

分子结构和质量的“聚类”

地球生命倾向于偏向于有限尺寸范围的构造块。例如，脂质倾向于聚集在14至20碳范围内，即使没有理论上的原因，它们不具有更多或更少数量的碳。同样，我们的DNA和RNA使用的五个核苷酸碱基(四个用于DNA，另一个用于RNA)的分子量在112和151之间，而我们用来制造蛋白质的氨基酸的分子量范围为75到204.“如果你发现你有“岛屿”的化合物，“Vago说，”这种聚类是一种生物印记。“

重复分子亚基

我们知道生活就像生活中的化学品一样，每次增加一个子单元。我们在蛋白质和DNA中看到了这一点，但它也出现在较小的分子中，如脂质，它们以双碳单元组装 - 这意味着它们往往具有偶数碳(14,16,18等)。类异戊二烯 - 精油和色素的成分，包括叶绿素 - 组装在五碳亚基中。即使这些化学品随着时间的推移而分解，它们的降解产物仍保持相似的模式。“除非涉及到生命，否则这种情况不会发生，”Vago说。

同位素比率

生物过程 - 至少是我们所知道的 - 生物过程往往略有不同，含有不同重要原子同位素的化合物如碳。非生物的通常没有这种偏好。在地球上，最明显的情况是碳的两种稳定同位素12C和13C，较重的13C同位素不受欢迎。效果不是很大，但足够可测量，这两种同位素的比例可用于确定含碳化合物是否具有生物或非生物来源。它甚至可以用来确定怀疑是药物作弊的运动员中的类固醇和激素是由实验室合成的还是由他们自己的身体产生的。在火星上，12C / 13C比率与背景水平的任何变化都将成为生命运作的红旗，而不是地质。

3 | 甲烷的火灾

当然，未来的漫游者可能会掠夺生物体，而不是古代岩石中含有的降解化学物质。但这不是问题，Vago说。“如果你有一个有效载荷，旨在发现过去生活中更具挑战性的迹象; 如果你要拿起一个含有活微生物的样本，就可以在公园散步去检测那些化学成分。“

但另一种寻找现有生命迹象的方法是测试火星大气中的甲烷。在地球上，甲烷主要由生物活动产生，从牛屁到分解植物。但它也是由地质过程产生的，例如在称为蛇形化的过程中水与称为橄榄石的矿物相互作用，因为它产生了被称为蛇纹石的绿色岩石。

JPL科学家克里斯韦伯斯特说，2004年，ESA的火星快车轨道探测器在地球各个地方探测到甲烷痕迹，但这令人沮丧，因为每次都是一次性事件，没有明显的模式。

然后，在2018年，韦伯斯特报告说，好奇号火星探测器进行了6个地球年的测量(三个火星年)，发现大气中的甲烷水平在夏季达到峰值并在秋季和冬季下降 - 这可能会也可能不会表明存在甲烷产生的微生物在温暖的天气中醒来，然后在冬天重新进入冬眠状态。“这是我们第一次在甲烷故事中看到可重复的东西，”韦伯斯特说，“[但]我们不知道它是来自岩石化学还是微生物。”

美中不足只有一只苍蝇。几个月后，在华盛顿特区举行的2018年美国地球物理联盟年会上，Vago的团队报告说，自2016年以来一直在火星上空盘旋的欧空局跟踪气体轨道探测器一直无法在任何地方找到可测量的甲烷。火星的气氛。这并不意味着它不会有局部性的抽吸，例如在Gale Crater中观察到的好奇心，但它确实引起了对它们在全球范围内的突出程度的质疑。

4 | DIG，BABY，DIG

科学家们同意的一点是，如果火星上有甲烷，它可能会从地下渗透，或者是由于微生物活动的季节性变化，或者更可能是地表能够使气体从更深处逃逸的能力的季节性变化下。

我们还知道火星表面非常不适合居住，这要归功于太薄的气氛，无法阻挡强烈的辐射和高浓度的氧化化学物质，如高氯酸盐。“我们使用[高氯酸盐]进行灭菌，”来自加拿大安大略省约克大学的行星科学家John Moores说。

我们需要的是在表面下方，超出有害辐射和氧化剂的范围。美国宇航局的InSight着陆器于2018年11月26日降落，将通过窃听地震的地震回波 - 火星地震 - 开始这一过程 - 其振动可以揭示火星内部的大部分内容。但其结果将主要引起深层内部地球物理学家的兴趣。下一步，JPL的行星科学家兼物理学家VladaStamenković说，他将使用遥感来寻找可能有水的地方，然后尽可能深地钻探。

这听起来像是一项艰巨的任务，但实际上并不需要将大量的建筑材料运到火星上并建立类似于石油井架的东西。相反，Stamenković说，它可以用一种叫做电缆钻的东西来完成。他说：“你可以像有线一样深入。” “有一公里重量不到一公斤的电线。”他和同事今年1月在自然天文学中写道，通过压缩火星大气中的二氧化碳并用它来代替传统的钻井液冲洗材料，也可以节省重量。回到表面。

可能在那里找到的是任何人的猜测。但在2018年的自然地球科学论文中，另一个由斯塔缅科维奇领导的研究小组认为，我们可能会钻探一个不仅能够支持产生甲烷的细菌，还能支持有氧生命的区域。

目前，氧气只占火星大气的0.145%(相比之下，地球的21%)，但在已知发生在地表附近的温度和压力条件下，Stamenković的团队计算得出，惊人的大量数量可能会被溶解在火星状的火星地下水中 - 远远超过需要支持像地球海绵一样复杂的好氧生物。

并非氧气是这些生物体唯一需要的东西。“对于有氧生命还有许多其他要求，”西雅图华盛顿大学的行星科学家David Catling说。但是，为了支持相对复杂的生态系统，今天可能存在足够氧气的想法令人兴奋。

5 | 古代空气的痕迹

无论你是在寻找现在的生活还是长寿的迹象，一个重要的问题是，火星大气层是否足够厚，足以让地球充分地形成。

有大量的地质证据表明火星曾经足够温暖，有液态水。但这是在很长一段时间内发生的，还是在间歇性的时代?摩尔斯说，这是一个悬而未决的问题。

进入火星大气和挥发性进化(MAVEN)，这是一个自2014年以来一直在地球轨道运行的NASA太空船，研究火星大气如何与行星际空间相互作用。科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室的首席研究员布鲁斯雅科斯基说：“我们已经能够确定大部分已经丢失了。”

这听起来像是一个最初厚厚的大气层的证据，这可能需要一段时间才能侵蚀到足以使行星进入深度冻结状态。但事实并非如此。火星大气层有时可能很厚，有时很薄，产生了摩尔斯提出的间歇性变暖和降温。

“把它想象成钱包中的钱，”雅各斯基说。“你可以支付很多钱，但这并不能决定你在任何时候都有一点或那么多。你可能会不断地在自动柜员机上补充你的钱包，而且随时只需要几美元。“这对于这个星球是否足够温暖，足够长时间，生命有所不同是至关重要的。一个现实的入门机会。

6 | 选择合适的地方观看

美国宇航局的下一个任务是火星2020火星探测器，前往一个45公里宽的盆地Jezero Crater。之所以选择它，是因为它曾经有一个湖泊，一条河流从周围的高地流入，形成一个大三角洲。“三角洲非常擅长保存生物印记，[是它们]湖水中可能存在的生命证据，或沉积物与湖水之间的界面，或者可能是河流席卷的东西根据space.com的说法，项目科学家Ken Farley在2018年末的新闻发布会上说，并存放在三角洲。

但像Jezero三角洲这样的地方并不是唯一可能保留生命迹象的地方。新南威尔士大学澳大利亚天体生物学中心主任Martin van Kranendonk表示，也有可能在生命可能起源的地方寻找生命迹象。

科学家曾经认为，这些地方将是海底热液喷口，重要的化学物质从地壳深处排出。但是目前的理论认为，像美国黄石国家公园那样的温泉池可能会成为更好的候选者，因为海底通风口可能排放许多有趣的化学物质，但它们没有太多时间形成更复杂的前生物。“他们只是消散和消失，”van Kranendonk说。

另一方面，温泉池没有出现这样的问题。它们还经历波动的水位，产生改变的湿和干循环 - 正如实验室实验所表明的那样，需要使小分子连接到更大的链条。“他们是复杂的机器，”van Kranendonk说。

这些温泉也生产矿物二氧化硅，van Kranendonk将其描述为“地质世界的埃及坟墓。它完美地保留了特征，包括生命迹象“。

此外，它们已经存在于火星上，因为2007年美国宇航局的灵魂探测器在古谢夫陨石坑哥伦比亚山地区的一个名为Home Plate的地方发现了一个残余物。“我们认为火星上可能存在第二个起源因为它具有正确的成分，因为它现在被认为是地球上的食谱，”van Kranendonk说。

火星上有没有第二个起源?我们目前唯一的证据是我们还没有找到它。

如果生命仍然存在，它很可能在地下足够远的地方撤退到我们迄今为止所使用的轨道仪器和漫游车的类型。但这并不意味着它不存在。到目前为止，我们还没有找到任何真正的古代生活签名的事实也没有提供很多证据证明它不存在。即使在地球上，古代生活的痕迹也是罕见而分散的。

如果我们有一天能找到这样的痕迹，那么科学的咒语就是非凡的主张需要非凡的证据。在火星生命的情况下，JPL的Allwood说，这意味着“在你被接受之前，你可以提出的每一个生物学假设”都必须被排除。没有ifs，buts或maybes。火星生命的证据需要绝对的证据。

这是一项艰巨的任务，但不是，Allwood认为，这是不可能的。“如果有生命，我认为证据将存在，”她说。“这是我们能做多好工作的问题。