一个1976年7月，午夜过后，在帕萨迪纳市一间闷热的房间里，维京火星探险队的成员们蜷缩在一台笨重的单调的计算机显示器前，紧张地等待着世界上第一个成功的火星探测器登陆器的首批数据，这是唯一一个专门用于探测生命的火星登陆器。在接下来的几周里，海盗号的第一次生命探测实验都有了惊人的成果。随着数据慢慢传回太空操作设施，很明显，当有机化合物加入火星土壤时，二氧化碳会释放出来，但当混合物被加热时不会。这是生命的标志，也正是地球上的实验所发生的事情。当水被添加到土壤中时，氧气被释放出来，就像在地球上一样。这个遥测生命的探测器在前两次实验中发现了它的特征。第三个实验是加热土壤，就像在烤箱里加热食物一样，这些结果是混合的。
然而，当第四个实验的数据相互矛盾时，争论就加剧了。宣称火星上有生命将是前所未有的。如果他们错了，没有团队成员会忘记。任何事都比脸上带着傲慢的笑容被打晕要好。然而，世界上大多数观察者不知道的是，在原始海盗着陆器上进行的四项实验中，有三项可能被解释为微生物测试呈阳性，得出的结果与在地球上进行的数千次测试相同。研究人员帕特里夏·斯特拉特(Patricia Straat)告诉另一名任务人员吉尔·莱文(Gil Levin)，“这就是生命!”
然而，在第四次实验中，使用了詹姆斯·洛夫洛克使用的那种气相色谱仪和质谱仪(一种用于测量分子大小的精密仪器)，结果显示火星上没有生命——不仅如此，而且绝对没有有机物。这是一个惊人的结果:有机物存在于太空中——小行星、彗星、流星和星际尘埃中。不仅如此，该实验还表明，火星表面是有毒的或可以自我消毒的。这次任务的科学家们进行了激烈的争论，NASA最终决定宁可谨慎。他们的结论是，由于地球土壤强大的氧化剂，它的表面一定是自我消毒的，这也帮助它呈现出红色。维京人发现了一颗贫瘠的、被风吹过的红色星球，上面布满了坑坑洼洼，像月球一样冰冷而死寂。
一些科学家不同意，坚持第四次实验就是失败了——就像在地球测试中经常发生的那样。包括莱文在内的一群活动人士写信和发言，敦促NASA公布海盗号的全部数据。在美国宇航局2016年庆祝任务40周年时，他重申了自己的呼吁。他预测“好奇号”火星探测车将发现复杂的有机物，事实也确实如此。当他看到检测甲烷爆炸的好奇心,他告诉我,他看到发生了甲烷的消失过快是紫外线辐射造成的:“这消失可能是由于菌,用甲烷和使一个完美的小eco-cycle。”
其他火星探测器给出了相互矛盾的结果。21世纪初，美国宇航局的机遇号和精神号探测器（Opportunity and Spirit rovers）的报告让包括我在内的全世界数百万粉丝激动不已，它们是由地质学家和工程师而不是生物学家设计和建造的。水的证据来自2008年的凤凰号着陆器，它的相机拍摄到了冰冷的钢腿上清晰的水滴。模拟表明，要么是水在风吹的高氯酸钙颗粒周围凝结，高氯酸钙是一种盐类矿物，其性质使其能够从大气中清除水分，要么是着陆时在地表下搅动了脏冰，在腿部形成并融化了水滴。密歇根大学的任务科学家Nilton Renno说：“问题是，在地球上，到处都是液态水，微生物存在。”事实上，地球上的这种咸水含有微生物。
突然间，每个人都对在冰封的湖泊或平原上，或在地球表面下几英里远的洞穴或矿井里，什么能生存感兴趣。
矛盾的是，寻找火星上有希望的碎片的最佳地点之一是地球。行走在冰雪覆盖的南极，你会看到火星的碎片，以小石头的形式出现。事实上，每年大约有价值10磅的火星岩石落在地球上。如果一颗大型陨石撞击火星，它会将小块的岩石抛向该小行星引力之外的太空。作为这颗行星最近的邻居，我们的地球，更大的行星将会发现，它的重力捕获了一些落在地球表面的岩石，这些岩石最容易在贫瘠的、冰雪覆盖的地区，比如南极，被发现。它们的真实性是通过对震玻璃的化学分析来确定的，震玻璃是岩石的原始熔化的玻璃状物质。如果一块石头的震动玻璃中含有与火星大气完全相同的混合气体(在许多火星探测器中已确认)，那么它就是来自火星。
1996年在南极洲发现的著名火星陨石ALH 84001上的微小蠕动导致美国宇航局研究员戴夫·麦凯和他的团队声称他们发现了微生物化石。今天，大多数人认为这是不可能的。但在亿万年前，火星的海洋和河流中肯定有大量的水流过，液体的矿化残余物在整个星球的漫滩、冲积盆地，甚至是干涸已久的大河中的牛轭曲线上都清晰可见。天文学家路易吉·夏帕雷利（Luigi Schiapareli）在1887年给通过早期望远镜观测到的大裂谷起的最初名字是康纳利，意大利语表示“渠道”（尽管说英语的研究人员错误地将其翻译为“运河”）。世纪之交，在亚利桑那州，珀西瓦尔·洛厄尔（Percival Lowell）认为他瞥见了活跃的火星河流，这些河流具有植被的季节性变化。事实上，许多探测器已经拍摄到了火星峡谷早晨的烟雾。抓住洛厄尔的主张，埃德加·赖斯·巴勒斯，这本书的作者泰山书，写了一个二十世纪二三十年代的古怪系列火星公主让一代又一代美国年轻人冒险的科幻小说。洛厄尔看到的是镜子上的瑕疵。当巴勒斯为了一名好莱坞女演员而与妻子离婚时，他看到的是公众容易上当受骗的金矿。
后来，美国宇航局的探测器产生了令人困惑的结果。20世纪60年代的“水手号”探测器强烈暗示，火星稀薄寒冷的大气不可能存在纯净的液态水，尽管最后一个轨道器清晰地描绘了古代河流和海洋的河床。
2010年，亚利桑那大学(University of Arizona)的一名本科生在研究火星轨道器图像时，发现了间歇性的深色条纹在山脊上平行运行，然后消失，就像季节性流动一样。Lujendra Ojha在这一令人困惑的现象中注意到的是高分辨率成像科学实验(HiRISE)。渗出的黑色溪流出现在几十个地点。Ojha兴奋地将HiRISE的观测结果与火星的矿物地图进行了配对。光谱仪的观测结果显示，有几个地方有水合盐，但只有当黑暗的特征出现并扩大时才有。利用轨道飞行器上的小型侦察成像光谱仪，Ojha和他的团队分析了这些条纹反射的光，在其中检测到高氯酸钠或高氯酸镁的痕迹。火星的水含有一种天然的含盐防冻剂。
想象一下，一个寒冷的星球上断断续续的水和干燥，以及太阳系中最大的火山。巨大的湖泊所含水量与北冰洋相同，由湍急的河流补给，河流在三角洲沉积了成吨的冲积沉积物。那是早期的火星。现在想象一下一个散发着硫磺味、酸性、海洋覆盖的星球，有着有毒的大气和热的温室气体，既没有氧气也没有辐射遮蔽臭氧，被彗星撞击，然后被一颗火星大小的行星撞击，喷射出足够多的岩石，形成一个巨大的月球，将星球表面扭曲成摩天大楼般的高潮。欢迎来到早期地球。
由于这个原因和其他原因，美国国家航空航天局(NASA)的研究员史蒂文·本纳(Steven Benner)和其他人认为，生命起源于火星，是通过喷出物带到地球的。本纳仔细研究了休斯顿NASA图书馆里古老的维京人记录，在40年前的记录中发现了宝贵的线索，可以解释他们在炎热的夜晚所看到的数据。他告诉我，他发现的是“大规模混乱”。通过研究古代微生物的DNA并复活它们的基因和蛋白质，本纳试图将地球生命的起源与太阳系生命的存在联系起来。他在一系列论文中指出，火星的特点是“温暖的温度和干湿循环，”他说，这使得RNA构建块能够集中“用于我们这种化学”。
问题是，过去许多关于火星生命或水的说法都是错误的。但许多古代微生物在地球上类似的冰冷碱性环境中繁衍生息。由于这个原因，研究人员竞相前往含硫洞穴、堪察加半岛含钼和硼酸盐的温泉、黄石国家公园和北极蚂蚁的盐水湖。他们的发现很有诱惑力。
NASA的克里斯·麦凯（Chris McKay）和佩内洛普·波士顿（Penelope Boston）是研究人员中的两位，他们在地球上偏远、极端的前哨地区寻找微生物代谢和起源的迹象。波士顿曾任新墨西哥州采矿与技术学院教授，是两名马戏团训练员的女儿。波士顿开始研究北极的微生物，然后转而在深洞穴中进行搜索。加利福尼亚的艾莉森·莫里在南极寻找极端微生物。突然，出于好奇，每个人都对冰封的湖泊或平原，或者在地球表面下数英里的偏远洞穴或矿井中的生物感兴趣。在她看来，火星上有微生物存在的可能性现在正在增加，波士顿曾将这种可能性定为30%。波士顿推断，如果在恶劣的湖泊、洞穴或矿山环境中存在微小的生命形式，那么微生物生命可以在火星的亚表面上生存。
波士顿作为该研究所洞穴和喀斯特研究项目的负责人和新墨西哥州国家洞穴和喀斯特研究所的联合创始人，开始为火星辩护，她帮助创造了火星的地下空间，并组织了一系列的讨论，在讨论中，她开始说服美国宇航局的怀疑论者，认为火星上的生命是一种重大的可能性。她非常成功，2016年，美国宇航局任命她为加利福尼亚州莫菲特菲尔德天体生物学研究所的新主任，这给了她一个激动人心的机会，让她“帮助在一个非常高的水平上指导我热爱的科学，”她告诉我。
来自内华达州的沙漠研究所生物化学家艾莉森·莫里（Alison Murray）与路易斯安那州立大学地球物理学家彼得·多兰（Peter Doran）一道，研究了南极咸水、冰封湖泊的微生物和古气候，共同发现了各种古菌和细菌。从南极维达湖钻取冰芯的Murray说：“它们不会做太多的事情，它们大部分时间都在冬眠，但它们在那里。海水下面的温度更高，但冰芯管将冰从深槽中带上来。”。
这一发现将研究人员带回了美国西部，伯克利生物学家吉尔·班菲尔德（Jill Banfield）在那里研究了科罗拉多河和位于铁山的加利福尼亚废弃矿井的水。班菲尔德在一个有毒的矿场发现了几个新的细菌门。关键是这些奇怪的、以前未知的微生物依靠其他生物群落生存。这有助于解释为什么在实验室里能生长的细菌如此之少。班菲尔德的团队在科罗拉多河附近的一个浅含水层中工作，运用了一种新技术来发现生物体，并发现了几十个新的细菌门，这几乎彻底改变了生命之树。班菲尔德研究小组将789种生物分为35个门，其中28种是新发现的，属于域细菌。他们根据生物的进化史和16srrna基因的相似性进行分类；那些至少有75%代码相同的人进入了同一门。研究小组在每个层次和每个季节发现了截然不同的共生物种。
解决这个问题的唯一办法是把人送上火星。
2016年秋天，班菲尔德团队在科罗拉多州的一个含水层中发现了新的细菌群，使地球上已知细菌群的数量翻了一番，这是一项大规模的地下发现，再次修正了生命之树。班菲尔德还研究了婴儿肠道的微生物定植，将她带到新生儿重症监护病房。她的工作，以及其他在黄石公园、智利阿塔卡马沙漠、科罗拉多州和加利福尼亚州的废弃矿井，甚至海豚口腔内部的工作，促成了一棵新的生命之树，发表于自然微生物学; 在过去的15年中，增加了大约1000种以前未知的物种。班菲尔德发现的第二个惊喜是，几乎一半的新细菌多样性来自一个被认为只生活在共生关系中的群体。
然后诺拉·诺夫克点燃了火星上寻找生命的行动。
T在弗吉尼亚沿海炎热的夏天，老自治领大学的诺拉·诺夫克（Nora Noffke）正在研究来自盖尔陨石坑的好奇号漫游者照片。诺夫克是微生物诱导沉积构造（MISS）方面的权威，这是她为咸水浅滩微生物席留下的石头图案创造的一个术语。许多人熟悉叠层石，即古代微生物沉积的沉积物丘，但很少有人了解微生物潮垫的意义。在30多年的职业生涯中，诺夫克曾走遍五大洲，研究并分类了十几种典型的垫子形状，从卷起的垫子到波纹痕，再到褶皱结构。土丘状的叠层石成为澳大利亚、夏威夷和加勒比海浅滩的旅游目的地。诺夫克在澳大利亚最偏远的内陆找到了她的小姐。事实上，没有其他人见过它们，它们是迄今为止地球上最古老的生命证据之一。
2014年夏天，美国宇航局邀请诺夫克在一次会议上发言，为2020年的漫游者选择着陆点。如果早期的地球和火星是相似的，诺夫克对研究小组说，也许地球上保存着微生物引起的沉积物。在观众中，加州理工学院的地球化学家肯·法利(Ken Farley)从椅子上坐了起来。他的团队刚刚发表了一篇论文，内容是“好奇号”在火星羊床组(Sheepbed Formation)的古泥中看到的结构。会面结束后，法利把照片发给了诺夫克，问她有什么想法。她研究了火星探测器“好奇号”在“羊床”上的126日拍摄的照片。她的心脏跳。这些画面看起来很熟悉。她知道到处都能看到微生物结构的危险倾向。“我要提交一篇假说论文，看看人们怎么说，”她想。
这些奇怪的、以前未知的微生物依靠其他生物群落生存。
2015年1月，当她发表一篇论文，提出火星上有微生物生命迹象时，好奇号小组做出了强烈反应。一位科学家说，诺夫克看到的是“天空中的云”。该团队创建了一个网站来反驳诺夫克的说法。
2014年的甲烷爆发可能是来自好奇号的污染。但甲烷也是古菌等微生物产生的标志性气体。2015年，火星勘测轨道飞行器(Mars Reconnaissance Orbiter)观测到，黑尔陨石坑周围的斜坡上有盐水，温度在零度以下，并通过高氯酸盐保持液态。
怨恨与日俱增。好奇号小组说她把地质学搞错了。诺夫克回答。“现在它是一个被侵蚀的山坡，但它曾经是一个湖泊，在一个完全不同的古环境中。他们说它是一条辫状河。那根本不是真的。它是一个蜿蜒的河流系统留下的山坡。在地球上，像这样的地方，你会在那里有微生物垫！”
解决这个问题的唯一办法是把人送上火星。最大的问题是携带足够的燃料从火星表面起飞，以便他们能够返回地球。因此，第一步很可能是由比尔·奈（Bill Nye）主持的行星学会（Planetary Society）提出的火星轨道上的人类。进一步看，美国宇航局计划早在20世纪30年代就将人类送上火星，而欧洲和俄罗斯的ExoMars任务计划在2020年着陆，将选择一个湖床作为其地点。
来自大风坑盆地的古微生物活动的进一步证据来自俄勒冈大学，地质学家Greg Retallack指出土壤的硫酸盐含量很高，只能在缺氧环境中由厌氧细菌产生。雷特拉克在《好奇号》杂志上写道，照片中的一些“泡状结构”或气泡类似于雨后地球上微生物产生的泡状结构地质. 就她而言，诺夫克对她在高价科学方面的经历和公众对外星生命的迷恋感到挫伤。她的论文仅仅是一个假设，而不是一个全面的论据或主张，好奇心反应的敌意让她大吃一惊。然而，好奇号小组确实制定了返回甲烷爆炸地点的新行程，时间与第一次发现的时间完全相同。也许它比其他任何东西都更能说明，这项研究对于包括我这样的推特和Instagram粉丝在内的大众群体来说是多么重要。
出于这个原因，研究人员和粉丝们热切地关注着欧洲航天局的探测器斯基亚帕雷利，因为它在2016年秋天飞入了环绕火星的轨道，并为其测试漫游者的下降做好了准备。2016年10月19日，斯基亚帕雷利试验着陆器在其轨道母单元的监测下降落到子午线平原地区。降落伞向上展开12公里，隔热板按计划在7.8公里处释放。然后，它的惯性测量出现了一个错误，当数据饱和并产生低于地面的估计高度时，惯性测量时间过长了一秒钟。一秒钟的错误触发了第二个降落伞过早点火，其刹车推进器也过早点火，导致虚拟着陆器猛烈撞击并解体。这些碎片可以从美国宇航局的火星侦察轨道器上看到。
这次考试令人极度失望，但它只是一次考试。欧洲航天局计划在2020年返回火星。
泰德·安东是德保大学的英语教授。他是这本书的作者长寿的人并为芝加哥杂志,芝加哥论坛报，和出版商周刊。
经许可转载自地球上的微生物由Ted Anton，芝加哥大学出版社出版的第2017卷。版权所有。
原始主要图像：HelenField/Shutterstock
