探索地球上的“外星世界”

方陵生

克里斯·麥凱非常喜歡到世界各地旅行考察，特別是一些偏遠而奇特的地方。在過去30年里，他的探險經歷可謂豐富多彩：在3米厚冰層下的南極冰下湖里暢游，在西伯利亞永凍帶忍受如烏云般遮天蔽地的蚊群的襲擊，在極北之地隨時準備抵御北極熊的襲擊，鉆進離地球表面300多米的美國最深洞穴的狹窄縫隙中……不過，麥凱可不是為了尋求刺激而周游世界。作為一位天體生物學家，他的探險活動只有一個明確的目標：在地球上尋找與火星和其他遙遠星球相類似的生命生存環境，以研究地球之外生命的可能生存方式。

麥凱完全是在偶然中找到自己一生追求的事業的。他在讀大學時主修的是物理學，有一次他在實驗室的櫥柜中發現了一架舊望遠鏡。他用它觀察恒星和行星，漸漸地便對太空產生了興趣，他甚至還制作了真正屬于他自己的太空望遠鏡。

1976年，麥凱進入科羅拉多大學的天體物理研究所。正是這一年，美國宇航局發射的“海盜1號”和“海盜2號”飛船登陸器登上了火星表面，但最終沒能找到生命存在的證據。這令麥凱困惑不已：火星大氣層中有著支持生命生存的各種成分，火星上留有在遙遠過去有水存在的痕跡，可為什么就沒有生命存在呢？用他的話來說：火星“就好像是一間亮著燈光，卻一直沒人居住的房間” 。

那么，支持生命存在的最低極限條件究竟是什么呢？在之后的35年里，探索熱情驅使著麥凱去尋找這個問題的答案。

1980年，麥凱在美國宇航局的艾姆斯中心實習時，遇見了生物學家伊姆爾·弗里德曼，后者正在為一項南極探險任務尋找合適人選。南極大陸98%的地方都覆蓋著冰層，被認為是生命的禁區。然而，弗里德曼卻在南極洲的干谷（在低濕度、獨特地形和強勁寒風的綜合因素影響下，這片土地上沒有冰的存在）多孔巖石的表面之下，發現了一個龐大的微生物生態系統。

麥凱簽約接受了這份工作，而這次南極洲之行使他第一次接觸到類火星環境，他的人生之路也因此改變。他說：“我走上了一條完全不同的人生道路：探索極端環境中的生命形式。”

1982年，麥凱獲得博士學位，并受聘進入艾姆斯中心。他開始奔走在世界各地，包括多次往返于南極干谷，對那里的微生物生態系統進行探索。

2013年1月，麥凱和他的同事們再次來到南極干谷，在那里的冰層上進行鉆孔測試，為提議中的美國宇航局的“破冰船”任務做準備，如果該項目獲得批準，將在火星北部堅冰覆蓋的地面上進行鉆探。

麥凱相信，人類最終需要踏上火星，原因是我們不能將火星探索活動完全交給機器人。他堅持認為，野外科學探索最好由熟練人員親力親為，結合他們的知識、經驗和直覺，能夠對所看到的現象有更深刻的理解。他說：“我不能肯定在我有生之年是否能看到人類登陸火星，但我知道，我們最終一定會到達那里。我希望為實現這一目標在某些方面有所貢獻。”

麥凱的研究讓他不用離開地球，就能體驗與火星等地外星球相類似的奇特生態環境。下面介紹的是他從科學考察價值和自然美景兩個角度，挑選出的“模擬火星世界的七大奇跡之地”。

倫蓋伊火山

從遠處看，坦桑尼亞境內的倫蓋伊火山是一座經典的錐形火山，但實際上，倫蓋伊火山是世界上唯一噴出火成巖巖漿的活火山。火成巖巖漿的主要成分是碳酸鹽礦物質，而玄武巖巖漿的主要成分是二氧化硅。在世界已知種類的巖漿中，火成巖巖漿的黏稠度是最低的，所以它們的流動速度極快。

對倫蓋伊火山及其獨特巖漿的研究可以幫助科學家解決一個與金星環境有關的未解奧秘。金星上矗立著1000多座火山，金星表面覆蓋著200多道縱橫交錯的流著熔巖的“河流”，其中最長的達6760千米，超過了地球上的尼羅河，為太陽系之最。要形成這樣奇特的地貌，熔巖必須擁有能夠長距離流動的流度。地質學家由此推斷：金星火山噴出的可能也是碳酸鹽巖巖漿，就像地球上最古怪的火山——倫蓋伊火山一樣。

納米比沙漠

位于非洲南部的納米比沙漠，是世界上的多霧沙漠之一。在那里，沙漠里蒸騰的霧氣是其西部地區濕潤空氣的主要來源。麥凱在2012年到納米比沙漠考察時，發現多霧西部地區的微生物群落并不遜于有著少量雨水的沙漠東部地區。對于研究外星生命有所啟示的是，火星沙漠上沒有降雨，但是有霧。當然，火星比納米比沙漠寒冷得多，因此兩者不能完全相提并論。麥凱說：“我考察過的其他許多極端環境都是這樣，它們與火星環境有著相似之處，但并不是完全相似。這也正是我們需要對許多不同的極端環境進行探索研究的原因。”

霧對于維持微生物生存所起的作用吸引麥凱來到了非洲南部的這片沙漠之中。納米比沙漠除了多霧之外，還有其他一些特點。比如，它擁有世界上最高的沙丘，最高可達304米；這些縱向沙丘是在不同季節不同風向的風的作用下形成的。正因為這些特點，它們與土星衛星土衛六上的沙丘十分相似。

土衛六上的沙丘可以稱得上是沙丘中的巨無霸，沙丘覆蓋了土衛六表面大約13%的區域，總覆蓋面積達1036萬平方千米。有的沙丘一直綿延數百千米。

根據科學家對納米比沙漠沙丘形成原因的了解，土衛六上的縱向沙丘也許可以提供關于這顆土星衛星的一些線索，例如風的循環模式等。或許有一天，科學家可以利用這些知識來預測土衛六上的氣候。

阿塔卡馬沙漠

液體的水是生命存在不可缺少的條件，至少對于我們所了解的生命形式來說是這樣。麥凱和他的同事在智利的阿塔卡馬沙漠里發現了一片寸草不生的極為干旱的地區。他們在這里建起了一個氣象站。這里的環境十分惡劣，鮮有人涉足，所以麥凱和他的同事們絲毫都不擔心氣象站的那些儀器設備會被人偷走。

擁有超大型望遠鏡的歐洲南方天文臺是世界上最重要的天文臺之一，它也建在阿塔卡馬沙漠中，離麥凱的研究地只有80千米。假如麥凱當年以常規方式選擇自己的事業，此時他或許就身處超大型望遠鏡所在的智利的帕瑞納山上，而不是在距離它1.5千米的山下沙漠中尋覓生命存在的線索。維克多·雨果曾說過，“望遠鏡力所不逮之處，即是顯微鏡大顯身手之處，哪一個看出去的視野更為宏偉呢？”作為一名天體生物學家，麥凱堅持認為，這兩者結合起來所展現的視野才是最宏偉的。

目前，麥凱和他的同事正在阿塔卡馬沙漠里進行艱苦卓絕的探索，以確定沙漠適合生命生存地區的精確邊界。這是一項相當艱巨的任務，因為某些沙漠生物只有在一年里寥寥無幾的潮濕天氣里才有生長的機會。麥凱說：“如果我們能在地球上找到生命生存的最低極限條件，那么我們就有可能獲得關于火星生命的一些有用的信息。”

博登湖之下湖

2008年，麥凱和他的同事鉆開南極博登湖的下湖的冰層，在湖底發現了一些之前從未見過的細菌。他認為，下湖是一個極好的火星環境模擬之地，因為湖里的水是冰層下的雪融化后累積起來的，而不是地表上融化的雪水，后一種情形在火星上是不可能發生的。

冰島的大間歇噴泉

冰島的大間歇噴泉不時地從地底下噴發熱泉，高度可達60米，這里既是旅游者趨之若鶩的旅游勝地，也是天體生物學家模擬考察外星生態環境的理想之地。

麥凱曾多次造訪此地，為的是探索噴泉對生命的意義。陸地上的間歇噴泉和深海熱液都屬于熱液現象——在熔融巖石的熱量和壓力作用下，地下水從陸地表面的縫隙中，或從海底的熱液口噴發出來。

像冰島這樣的間歇噴泉在世界其他地方也能見到。“旅行者2號”探測器在海王星最大的衛星海衛一上發現了四個這樣的活躍間歇泉。“卡西尼號”探測器拍攝到的土星圖像也顯示，在土星的衛星土衛二上也有一個正在噴發的巨大的間歇泉，這顆衛星將冰、水蒸氣和其他化學物質噴射到數千千米外的太空中。

未來太空探索計劃將對熱液中所含化學成分進行詳細的分析，這對于回答土衛二地表之下是否有生命存在的問題，是重要的第一步。

墨西哥的奧里薩巴山

從墨西哥灣可以看到這座高聳入云（海拔5640千米）、終年積雪不化的雪峰，它是墨西哥境內最高的山峰。麥凱曾十多次來到這里，研究世界上最高的林木線——在這里，松樹可在海拔4000千米的地方繼續生長。

麥凱建議，如果證實火星上確無生命，我們可以通過改變那里的氣候和大氣環境條件，對其進行“地球化改造”，讓火星環境可以適應地球生命。而對生命來說，樹木產生的氧氣至關重要，所有適宜居住的地方都離不開樹木。因此，如果我們試圖改變火星氣候，奧里薩巴山的樹木可以告訴我們，我們需要將火星溫度提高到何種程度，才能夠在那里的赤道附近讓樹木生長存活。

南極沃斯托克湖

被埋在4000千米厚的冰層之下的沃斯托克湖是世界上第七大淡水湖，是被困在南極冰蓋下的300多個冰下湖中最大的一個。沃斯托克湖的湖水與世隔絕了1500萬年。雖然麥凱寫過關于沃斯托克湖的相關論文，但他一直沒有機會親自去那里考察。事實上，迄今為止，只有人類制造的機械設備才真正接觸過沃斯托克湖。2012年，俄羅斯科學家利用鉆探設備鉆透冰層抵達湖面，取得了湖水樣本。

科學家對沃斯托克湖湖水樣本的分析尚未有確定的結果，但在冰下湖中發現的一個蓬勃興旺的生態系統令麥凱大受鼓舞。他由此聯想：在木衛二900千米厚冰層下的湖泊中，是否也有生命存在？