地球为什么有生命，新研究揭示40亿年前火星生命可能因破坏环境而灭亡

hwyzw

    原创 怪罗科普

    现在的火星看起来是一颗沉寂的死星，它寒冷且干燥，没有生命存在的迹象。然而，从其地表被水冲刷过的河床，还有太阳系最高的行星山峰——奥林帕斯山（由火山喷发形成）可以看出，火星曾经是充满“活力”的。

    这种“活力”或许使火星早已孕育出了生命，并且很有可能这些生命曾经严重破坏过火星环境一次，从而最终导致了它们走向灭亡。

    40亿年前火星的样子，图源：ESO/M.

    新研究：火星生物“破坏”了火星环境

    10 月 10 日，一篇研究报告发表在《自然天文学》杂志上。该报告指出，在约 40 亿年前，火星的环境与现在差异很大。那时的火星富含二氧化碳和氢气。

    这种大气成分制造了温室效应，使得当时的火星气温较高，能够支持液态水的存在；并且依据对暴露在火星表面岩石的光谱测量，当时这些液态水的盐度很高，这表明水更难以结冰。稳定的液态水或许让火星早在 40 亿年前就有了生命。

    在这个前提之下，这项研究的团队运用了当下最为先进的火星地壳模型、大气模型以及气候模型。接着，他们将代谢二氧化碳和氢气的类地微生物群落的生态模型带入其中，以此来对火星的生态系统进行测试。

    该团队认为，40 亿年前火星相对宜居。在这种情况下，一些微生物能够生活在水下。它们通过泥土来抵御辐射。任何有液态水的地方都有可能出现这些微生物。

    他们假设这种微生物适应了当时的火星环境，接着它们能够利用大气中的氢气和二氧化碳为自身提供动力。

    图：地球海底热泉有着完全不同的生态系统

    这样的微生物其实在地球的一些极端环境中可以被找到，比如海底热泉。它们能够吸收氢气并且释放甲烷。

    带入这种微生物会有悲观的结果，这些微生物会快速消耗火星的氢气，之后会使火星进入冰河时代。

    早期的火星变得极为寒冷，接着地表就无法支撑生命存活了，于是生物只好持续往地下深入，去寻觅适合生存的环境。

    在生物作用下逐渐寒冷的火星，图源：Boris

   

    时间在流逝，这些生物或许已经灭绝了。然而，该团队指出，当下美国宇航局的好奇号火星车以及欧洲航天局的火星快车卫星都检测到火星大气中甲烷含量有所升高，这或许意味着这些生命现今仍存在着。

    或许在未来不久，若人类能够深入到火星地下，或许还能找到这些生物。该团队给出了可能发现这些微生物的地方，那便是赫拉斯盆地，它是火星远古时期因小行星撞击而留下的广阔凹陷区域，曾经充满液态水。

    图：火星赫拉斯盆地

    总的来说，如果火星真的有生命出现，那么这些生命不太可能有未来，它们很容易将星球破坏到无法居住的程度。

    那么问题出现了，地球的情况如何呢？为何地球能够免遭灾难呢？难道地球的生物不会很早就将地球破坏到无法居住的地步吗？

    在继续探讨这个问题之前，我们得知道一个前提。这个团队的模型不是没有依据的，地球现在的环境并非全部是由生物自己制造出来的，而且地球生物也曾经多次进行过环境大改造。

    条带状铁建造，图源：

    生物发起的地球改造运动

    其中一次较为著名的是大氧化事件，此事件大约发生在 24 亿年前，地球大气的氧气水平急剧上升，让整个地球的环境发生了巨大变化，变得与之前截然不同。

    氧元素是地球上最为丰富的元素。然而，在大氧化之前，地球大气几乎处于无氧的状态。那时，其氧气含量仅为 0.001%。在这样的环境中，地球上的物质是以还原性的形式存在的。

    然而，第一批具备光合作用能力的细菌开始大量繁殖。现在普遍认为，这种细菌是蓝藻，蓝藻是一种原核生物，它不断吸收大气中的二氧化碳并释放氧气。

    图：蓝藻原核细菌

    随着氧气水平提升，地球开启了一系列变化。首先，氧气的化学性质极为活跃。于是，地球上的还原性物质开始和氧气发生反应。例如，海洋中原先溶解的还原性铁开始大量与氧气结合，从而变成铁氧化合物。因为铁氧化合物不易溶于水，所以它开始沉淀下来。而这一现象成为该事件留下的重要证据。

    这些释放氧气生物和前面假设的火星情况一样，制造了大灭绝和冰河时代。

    当时的地球生物主要是厌氧微生物。随着氧气水平上升，许多生物走到了尽头。最关键的是，温室效应变弱了，气温逐渐下降，地球进入了持续最长时间的冰河时代。

   

    地球冰河时代，图源：MARK

    大氧化事件制造的冰河时代持续了 3 到 4 亿年。可以想象得出当时地球的惨烈状况。几乎所有生物，包括事件的始作俑者蓝藻在内，都几乎消失了。

    不过，地球的生命在这个事件中并未真的消失。相反，它们适应了氧气。这为后来动物的出现奠定了基础。

    你或许还想了解，火星生物为何会使自身走向灭绝，而地球的生物却并未如此？

    地球历史上存在许多类似大氧化的事件，这些事件大多是由植物引发的。植物看似站着一动不动，给人一种任人宰割、人畜无害的感觉，但当它们的数量增多时，就会变得非常可怕。这是因为植物具有固碳的能力，能够给地球降温。

    植物经常会给地球制造一个短暂的冰河时代，或许都不会留下证据。然而在大氧化事件之后，生物很少制造出具有惊人破坏力的行星改造事件。

    在我们前面提到的那个火星模型的研究里，那个团队给出了一个解释。地球的大气是以氮气为主的，而这有助于维持地球的温带条件。

    简单来说，无论地球生物以何种方式活动，地球主要的大气成分都不会出现显著的变化。

    除了这个原因之外，最重要的原因是地球距离太阳更近，且体积更大。正因为如此，地球地核的活动更不容易消失，所以地球也更易于维持液态水。

    所以，大氧化这样的大事件即便发生了，地球生命依然没有被自身给玩死。并且火星本身就很稀薄的大气层，根本承受不了折腾。

    最后

    大家都知道，如今人类的活动具备影响全球气候的能力，很多专家还把第一颗原子弹爆炸后的那段时间称作人类世。

    但实际上人类现今对环境的影响并不显著，与之前提及的蓝藻相比，是微不足道的。

    如果有一天人类真的能够如同蓝藻那般改造整个地球，那么其结果或许仅仅是人类自身的消逝，然而地球的生命依然会持续下去。

    地球本身以及它在太阳系中最基础的“性能”决定了要改变地球直到不适合液态水存在是很困难的。