外星生物你在哪裏?


【明慧網2000年12月3日】 過去4年,美國航空與太空總署在美國的首府華盛頓做了兩次重大的新聞頒布,這兩次的宣布都與火星有關。1996年8月7日,美國總統克林頓在一個白宮記者宣布會上公布有數位美國科學家從一塊來自火星的重約兩公斤的隕石內,找到了遠古生命的跡象;第二次的宣布是在今年的6月22日。當天早上11時,太空總署科學家在一個擠滿了來自世界各地的記者的會議廳宣布,他們從環繞火星運行的太空船所傳送回來的照片上,找到了火星上有水源的證據。人類探測太空最終極的目標,就是想要知道在浩瀚的宇宙中,除了生存在地球上的生物外,還有沒有其他的生命存在?這兩次記者招待會上所展示的證據,很能幫助我們回答這個千古人類都想要知道答案的問題。

火星是太陽系裏九個行星中的第四個行星(見圖一)。它的直徑是木星的二十分之一,它也沒有土星美麗的光環。但是在人類的歷史上,火星佔著一個特殊的位置。4000年前,埃及人稱它為「紅色的星」,巴比倫人稱它為「死亡之星」,希臘人及羅馬人都對火星沒有好感。這主要是因為相對於在地球上的觀察者,火星自東向西運行時,會有一半的時間看似停留在天空中不動。之後,它才繼續其東西運行的軌道。古代的羅馬人覺得他們的一舉一動總是被火星上的「人」監視著一般。事實上,火星的英文名字源自羅馬戰神的名字。

1996年美國總統所宣布的消息「主角」是一塊重約兩公斤,大小約十釐米的隕石。45億年前,它在火星上行成。後來,火星受到一顆流星的撞擊,把它從火星的表層上碰裂出來。經過了漫長的星際飛行後,掉落在地球上南極州的冰雪中。1984年,它被一組來自美國密歇根州的科學家所尋獲。藏在這塊隕石中是45億年前火星的詳細資料。這對許多科學家而言,是極為珍貴的科學資料。這是因為地球上最古老的生命約是在35億年前才出現的。換句話說,當這塊隕石及其中所包含的一切生物形成時,地球上很可能還沒有任何的生命存在呢。因此,這塊隕石不但能夠幫助我們了解在遠古的火星上有無生命存在,也能夠幫助我們了解地球上的生命的起源。

要證明火星隕石中藏有火星遠古生命的跡象之前,科學家必須要先解決兩個更基本的問題:第一是證明這塊隕石是來自火星而不是來自地球本身,第二是在處理這塊隕石的過程中,科學家沒有把來自地球的物質引入隕石的內部。這兩個問題在消息宣布之前已經被科學家們很小心地證實了,換句話說,包藏在隕石中的生命證據都是來自火星,但究竟證據是甚麼呢?

火星隕石研究小組的成員主要有六位。其中有三位是來自美國德州約翰生太空中心的地質學家、一位來自美國加州的分析化學家、另兩位中有一位是電子顯微鏡的專家,一位是古生物學家。經過了約三年的研究及分析後,他們發現了下列的不尋常的跡象,暗示著火星隕石中藏有古老但微小的單細胞生命的化石。

科學家發現在隕石中藏有碳酸化合物(見圖二)。碳酸化合物是由碳原子、氧原子,及一個金屬原子(例如鈣)所組成的化合物。根據年代推算,這些碳酸化合物是在隕石形成多年後才被製造出來。在地球上,形成這類化合物的一個必要條件是要有水的存在。這暗示著遠古火星上有液態的水經裂縫滲透入隕石中。這個推斷是很有可能的,因為火星的表層上布滿了由流水所切割出來的河床的證據,分布在這些碳酸化合物的周邊還有許多的氧化鐵形成的小磁粒。在地球上,只有生物才能夠生產出這類磁粒。地球上的生物利用這些磁粒來產生「上」與「下」的感覺。另外,地球上生物在惡劣的環境中所分泌出來保護自己的液態有機物也在這些隕石中找到。

六人研究小組中的一員是來自加州史丹福大學的傑克博士。他是鐳射化學分析法的世界權威。他發現在火星的隕石中有少量「苯」族碳氫有機化合物的存在。不但如此,這些有機物質基本上都分布在前述的碳酸化合物之間。在隕石中沒有碳酸化合物的部份,就沒有有機物質的存在。在聽到了美國科學小組的報告後約三個月,英國另一組科學家也在另外一塊也是來自火星,但年代約只有1億8000萬年的隕石中導找到類似的有機化合物。這個獨立的發現給了美國的六人科學小組不少的鼓舞。

上述證據的可信度都是極高的。但科學家所發表的數張由掃描式電子顯微鏡所拍攝的照片卻引起了許多的爭議。從圖三,我們看到一個長度只有人的頭髮的直徑的兩百分之一的管狀「生物」化石。很多科學家都不相信這只「蚯蚓」狀的東西是火星古老生命的化石。因為它比地球上細微的單細胞細菌還要小十到一百倍,他們寧願相信些東西是一些無機的化學物質。但研究小組的六位科學家認為,如果我們把前述的碳酸化合物、氧化鐵磁粒、有機液體等證據集合在一起,火星上有古老生命的可能性就極大了。自1996年這些存在於火星隕石中生命證據被發表直至今日,反對及支持火星上有古老生命的科學家在數量上是勢均力敵的。但這種情況並不出人意料之外。到底這個研究小組所要證明的是一個極為震撼性的,「火星上有生命」的結論呀。1999年中,由美國加州理工學院附屬的噴氣推動實驗室所監製並發射的「火星環球測量者」號太空船向地球傳送回約數萬張高清晰度的火星表層照片。這些照片很能夠幫助人類解開上述的重要科學懸案。

耗資超過兩億美金的「火星環球測量者」號太空船在1997年9月抵達火星。之後,位於美國南加州的噴氣推動實驗室花了約一年半的時間調整測量者太空船飛行的軌道,使它能夠以圓形的軌道繞著火星運行。「測量者」號上所運載的攝影機共傳送回地球超過兩萬張高清晰度的照片。有一部份的照片甚至能夠看到火星表面上小至兩公尺的事物,照片中有150張照片引起了兩位主持「測量者」號太空船的首席科學家馬林博士及艾吉特博士的特別興趣。

從約150張火星表層照片中,科學家發現了一些極有趣的地形。如圖四所示,這些地形的最上方是一些崩塌的土石,中間是一條條很像是由液體所切割出來的「河床」。在河床的底部則是一些沙石沉積物。科學家認為,這一系列的照片顯示火星上可能有極為接近表層的「淺海」。在一定的出口處,含有鹽分的水從火星表層下的淺海中滲出。雖然火星的溫度及氣壓都很低,不允許液態的水在其表層上存在太久,但科學家仍認為大量的液態水仍有可能從火星的表層下湧出地面。其中的一個猜想是火星表層下的水,因為火星內部的熱源而得以液態存在,就好像地球上的地下水源一般。當這些水由表層滲出時,寒冷的火星溫度把這些先滲出來的水凝固成一片冰狀的「冰灞」,因而阻擋了其他的水的滲出。經過了一段時間之後,當冰灞不能夠承受越來越高的水壓時就會崩塌,把大量的土石及泥沙混著液態的水向下奔洩。就像地球上的土石流一般,這股混著泥沙的水力量極大,能夠切割出一條條的河床,並且把沙石等物運送到河床的底部。周而復始,河床越切越深,形成了這些被「測量者」號太空船所拍攝到的「土石流」照片。這一系列的物理現象的運作在圖五中清楚地描繪出來。

乾燥寒冷的火星竟可能有水存在,其意義是非比尋常的。如果這項推論得到了證實,它將會成為火星探測歷史上一個最重要的分水嶺。為甚麼呢?因為在地球上,一般上有水的地方就有生命的跡象。事實上,在地球上,無論水的溫度有多高,鹽分有多高,人類總能找到某些能夠在這極度惡劣的環境下存活的低等生物。這就是為甚麼美國太空總署官員在眾議院作證時曾說,「要尋找火星生物,我們就應該跟著水源走」。如果火星上,有容易被攝取的水分,那麼有一天當太空人登陸火星上時就可以好好地利用上它。理論上,水是可以分解出太空人所需要的氧氣。這就是為甚麼科學家對火星上可能有水的消息感到雀躍萬分的原因。

對上述的兩個發現,世界上的科學家有一部份是十分的興奮,但另一部份的科學家則是半信半疑。年歲較長的科學家中,有一部份曾參加過「維京」計劃。在1976年美國航空與太空總署曾花了數十億美金研製了兩艘「維京」號太空船,成功地降落在火星上。這兩艘太空船的任務只有一個,就是要尋找火星上有生命的證據。但是由這兩艘太空船所傳送回來的科學數據卻顯示火星上完全沒有生命的痕跡。這個「失敗」的經驗令大批的太空科學家士氣低落。約20年之久,太空總署完全不想再嘗試回到火星上去尋找生物的證據。但最近的這兩個發現卻對航空及太空總署起了極大的鼓舞作用。數年前,太空總署選出了一位首席女科學家,而她竟然是一位微生物學家。這證明了太空總署對尋找太空生物的極大興趣。今年八月中,太空總署更宣布要在公元2004年1月中旬,把兩艘各重約100公斤重而且可以遙控的機器車降落在火星上。它們能夠幫助地球上的科學家尋找火星上的生命。要在三年內研製出這兩艘登陸火星的機器車的艱鉅任務,已落在附屬於加州理工學院的噴氣推動實驗室的肩上。在1997年7月4日(美國國慶日),該實驗室研製的一艘名為「漫遊者」的小型機器車,利用降落傘及數十個著陸氣囊(見圖六),成功地降落在火星上。這個成功的經驗促使噴氣推動實驗室決定用類似的降落傘配氣囊的登陸方式,把「漫遊者」的兩個巨型的「表弟」送上火星。

與此同時,十分湊巧的,過去的四年,天文學家發現了一個又一個類似地球般的行星。今年8月7日,在英國曼徹斯特召開的第24屆國際天文學家聯盟年度大會中,天文學家宣布截至今年八月為止,他們在太陽系外總共發現了50顆類似地球般的行星。這種發現行星的消息如果是在五年前發表是沒有多少人會相信的,但在今天卻成了不爭的事實。發現了許許多多類似地球的行星後,科學家不禁要問在其中的一顆或兩顆行星上是否還有外星生物的存在?如果宇宙間布滿了無數的外星生物的話,其中的一兩個外星也許正提起望遠鏡,窺探地球是否有生物的存在呢?就像千古世代曾經生活在地球上的人類一樣,他們也很可能正在思考著一個終極問題:「除了我們之外,宇宙間究竟還有沒有其他的生命存在呢」?

火星檔案

●火星是太陽系中與地球極為相似的一顆行星。赤道直徑約為6800公里,約為地球直徑的一半。

●火星介於地球與木星。火星離太陽的距離約為地球離太陽的距離的一倍半。

●以羅馬的戰神命名,在1965年與1971年之間,美國共發射了四艘太空船:航海者四號、六號、七號及九號成功地進入環繞著火星運行的軌道,並傳送回來許多清晰的照片。1976年,兩艘由噴氣推動實驗室研製的太空船成功地降落在火星的表面上,其中維京二號發現火星的表層上有冰塊。

●火星自轉一天的時間只比地球的24小時長了半小時,但在火星上一年約是687天。

●火星有一極為稀薄的大氣層。其中百分之95是二氧化碳,其他的百分之五是氮氣。其大氣壓力只是地球海平面上的壓力的百分之一。

●火星赤道上的平均溫度是攝氏零下50度。在火星的「夏天」,赤道上的最高溫也在零度以下。因此,火星上不可能有液態的水的存在。在火星的南北兩極處溫度更低,平均溫度是零下130度左右。

作者簡介

作者畢業自新加坡端蒙中學,新加坡大學工程系一等榮譽學士,加拿大莎省控制工程系碩士,美國史丹福大學航空與太空工程系博士。曾任職於新加坡國防科學實驗室及美國密歇根州通用汽車研究及開發中心。現任於美國加州理工學院附屬噴氣推動實驗室。曾任美國航空與太空總署所監製之卡西尼號太空船航空電子控制部系統工程主要負責人之一,現任該太空船導航及控制系統首席工程師。現居美國南加州。

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