火星上的甲烷

几米到一千米之间的某处，环境也许足够温暖到维持液态水的存在，这即使对地球上非生命起源的甲烷来说，也是必要的。但是，一个活的生态系统有可能深藏在火星地表以下吗？在地球上，地下微生物可以在没有阳光，没有游离氧气，或者不与地表接触的情况下生存下去。当你考虑到，地球最深处的微生物是原始的单细胞生物体，可以用周围环境中的化学能量驱动它们的新陈代谢时，这个问题变得更加诱人了。这些微生物被称为“产烷生物（methanogens）”，因为它们制造出甲烷作为排泄物。三个NASA任务已经在火星上发现了水的标记。2000年，火星全球勘探者（Mars Global Surveyor）拍摄的沟渠照片向人们暗示，最近水还在火星表面上流淌过。2002年5月，火星奥德塞（Mars Odyssey）上的伽玛射线分光计在火星极地浅薄的土壤中，发现了巨大的氢元素堆积——这是水冰的明确信号。然后，2004年12月，操控机遇号火星车的研究者们宣布，他们已经发现了火星表面周期性洪水所形成的岩石。这些发现支持了火星在数十亿年前曾经温暖潮湿这一想法。尽管水是生命必需的条件，但甲烷也许才是生命的实际证据。在过去的2年间，三个独立的研究小组已经在火星上看见了甲烷的光谱信号： * 2003年，哥达德太空飞行中心（GSFC）的迈克尔·蒙马（Michael Mumma）利用两台地基望远镜上的光谱仪检测到了甲烷。后来，他在几次科学会议中报告说，火星上的甲烷浓度存在着巨大的变化。在2005年4月的一场NASA天体生物学会会议上，蒙马在一次演讲中说，对火星甲烷的检测显示出地域性的变化：赤道上检测到的甲烷浓度平均为200 ppb（十亿分之一），而两极附近为20到60 ppb。 * 弗拉基米尔·克拉斯诺波斯基（Vladimir Krasnopolsky），美国天主教大学的一位教授研究员，也检测到了火星上的甲烷。与蒙马一样，克拉斯诺波斯基使用的也是地基望远镜上的光谱仪。他计算出全球平均浓度为11 ppb，误差范围是7到15 ppb。克拉斯诺波斯基在2004年4月的一场欧洲地球科学联合会会议中报告说，这些数据来自于1999年对整个行星圆面的观测。 “我们没有试图尝试进行区域测量，因为我们不认为不同的地区之间会有任何变化，”Krasnopolsky对《天体生物学杂志（Astrobiology Magazine）》说。 * 2004年12月，欧洲航天局的火星快车（Mars Express）公布了第一批来自于火星轨道器的甲烷数据。在《科学（Science）》杂志中，罗马行星际空间物理研究所的维托利奥·法米萨诺（Vittorio Formisano）及其同事报告了卫星的行星傅立叶光谱仪的测量结果。它们的测量与克拉斯诺波斯基的数据相似：浓度为10 ppb，加减5 ppb。尽管克拉斯诺波斯基和法米萨诺的独立研究都指向了相似的甲烷浓度，但一些行星科学家们还是表示了怀疑，因为检测到的甲烷总量非常微弱。 “测量结果刚好处于仪器的检测极限上，”亚利桑那大学的威廉·柏英顿（William Boynton）说，他是火星奥德塞上的伽玛射线光谱仪的首席研究员。“我还不能完全确信这是个确实的检测结果。它有可能是真的，但我是不会将它存入银行的。” 甲烷问题火星上的甲烷是利用光谱仪检分析光波的成份而测到的。因为每种原子和分子都会发射和吸收特征波长的光线，所以光谱仪能够通过测量这些波长，来测定遥远天体的化学成份。为了研究火星大气层中的气体，光谱学家利用了能够分析红外光线的设备。当太阳辐射温暖行星表面的时候，它就会发出红外光线。当这些红外光线向着地球飞奔而来的时候，火星大气层中的气体就会阻挡或吸收特定的频率。当红外光线被望远镜聚集，被光谱仪的衍射光栅拆散的时候，缺失的波长就会显示出，哪种特定的原子或分子在光线前往地球的途中吸收了光线。因此，光谱曲线中的甲烷“线”就是光线被甲烷遮挡的反映。不过，事情并不简单。当来自于一颗行星的暗淡光线被地基望远镜接收的时候，太空中或者地球大气中的原子和分子也会遮挡一些波长。光谱学家们必须扣除这些非火星的信号。并且由于火星相对于地球的运动，吸收线会出现在“错误”的位置，必需做出另外的修正。今天火星上的任何甲烷都不是远古时期的遗物，因为太阳辐射会在600年内，破坏大气层中的甲烷。相反，这些甲烷不是被彗星或陨星带到火星上的，就是在火星上制造出来的。如果我们发现了一些火星制造的甲烷，那它究竟是由地质过程或者化学过程产生的，还是由生物过程产生的呢？
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