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火星为什么是红色的（第2页）

由于地球上的分光镜无法检测火星大气中是否存在氮气（因为地球大气可以吸收紫外线以及氮气生成的光线），所以只好等到第一艘太空船“水手4号”飞临火星才能知道结果。“水手号”向火星大气发射无线电波，根据火星大气中主要气体对无线电波的反应，由地球上的行星学家远程测量这些气体的平均“分子质量”——

然后推测出火星大气的可能成分。

人们在地球上就已经知道火星那稀薄大气的主要成分是二氧化碳，但是1965年，“水手4号”在火星轨道上测得的读数让所有人震惊：二氧化碳竟占火星大气的95%多，而氮气要么根本没有，要么极其微量。

看起来，氮元素能够称霸地球并且创造出适合生命起源与进化的宜居条件，可能是人类偶然的侥幸（后来人类发射的金星探测器，包括前苏联的一架无人探测器进一步证明，地球充足的氮气含量在太阳系中具有独特性）。

那么，为什么氮气如此重要？

因为它在有机分子的形成过程中扮演关键角色。有机分子包括氨基酸和蛋白质，它们是地球生物不可或缺的基本成分。而在氮气比地球少很多的火星上，有没有出现生命的可能性呢？这也是投资上亿美元的“海盗号”计划想要解决的主要问题之一。

1976年的那个夏夜，虽然有若干分钟令人窒息的延迟，“海盗号”以光速传回的信号像美妙的音乐一样在喷气推进实验室礼堂中回响，响声中包含着困扰大家已久的那个问题的答案——

火星上究竟有没有氮气？

几个小时之后，经过解码，科学家宣布了首份火星大气取样的检验结果，答案是：是的——但是……

但是，火星大气的氮气含量只有大约2。5%。

虽然火星历史上曾发生过地质剧变，导致大气二氧化碳含量超高，但是氮气的含量却远远不到地球的一半。

科学家们纷纷开始追问“为什么”，有人甚至提出一个非常新颖的猜测——火星氮气消失在宇宙空间里了。然而，近十年过去了，没有人真的找到原因。

直到约翰·布兰登堡指出，“火星是红色的”。

我冲到计算机终端旁边，输入下列文字：

……基于我们目前对火星曾经的地质化学变化的探讨，我认为也可以从生物学角度解释氮气消失的原因：

火星上的氮元素可能被蓝藻（正是它们的光合作用产生了自由氧元素）固化在火星的沉积岩层中，目前正隐藏在远离地表的地下深处，因此“海盗号”获取不到样本。

如果上述推断正确，则证明火星上曾经存在有机生命体，因为氮元素是氨基酸和蛋白质的重要组成部分，而且，可以根据目前火星大气中的氮含量推测生物活动持续影响了火星大气多长时间。

除了可以大致检测火星大气的成分外，“海盗号”还能辨别其中的同位素。某种元素及其同位素的质量不同，所以大气中测得的原子质量也会有细微不同——火星上也是这样。

“海盗号”所进行的同位素分析是人类唯一有能力实现的火星表面测量工作，它的分析结果成为我们对“火星编年史”的关键讨论依据，讨论内容包括火星生物的相似性，以及更为天马行空地设想它们是如何消亡的。

哈佛大学的迈克·麦克尔罗伊博士也是“海盗号”项目组的成员之一。他曾经公布过一份火星大气分析材料，其中的数据表明火星大气中含有较重的同位素，如氮15。麦克尔罗伊博士的结论是：火星历史早期的大气层比现在厚得多，是由火山喷发释放出的气体形成的。多个世代过去之后，太阳风影响到火星大气的表层，致使其中较轻的同位素氮14加速逸出，而较重的氮15逸出速度慢一些。根据麦克尔罗伊博士的说法，“这就是与地球上的两种氮同位素的含量相比，火星上较重的同位素含量多一些的原因”。

换言之，在几亿年的时间里，火星大气受到日冕（虽然是很薄的一层，但是温度相当高）泄露物质的影响，使得较轻的氮元素被有选择性地“踢出”了火星大气，因为它的质量仅是氮15的38%。

麦克尔罗伊博士初次在喷气推进实验室提出上述观点时，确实让人耳目一新。而现在当约翰·布兰登堡对火星的颜色提出质疑，认为火星过去曾经存在生物活动的时候，我不禁想知道，太阳运动导致的火星氮同位素异常会不会也受到生物活动的影响呢？

相对于较重的氮15而言，会不会有微生物将氮14留存在火星上呢？假如没有出现过留存氮14的生物，与地球充足的氮含量相比，火星上流失的氮元素又去了哪里呢？

火星氮元素消失，会不会是因为火星过去的生物活动消耗了过多的氮，而同时火山活动的停止无法补充大气层中流失的氮气而造成的呢？

受到布兰登堡“火星为什么是红色的”这一突破性问题的启发，多尔芬也向比尔·比蒂提出相同的问题。他们得出的结论是，根据地球的经验来看，蓝藻能够释放氧气，导致岩石中的铁被氧化而变红，说明过去火星上存在类似蓝藻的生物。

上述结论进一步说明，现在火星上缺少氮元素的原因也许同样是过去的生物活动导致的。

有趣的是，这种讲故事一样的讨论方式使我们的注意力没有落在“海盗号”轨道器拍摄的火星照片上，反而更加重视“海盗号”着陆器在火星表面收集的科学数据——大量反映火星现状的发现，包括火星表面土壤与沙尘的基本组成的关键数据，这些都有助于验证火星过去是否“存在生态圈，而且气候比现在湿润”。

把这些资料与“海盗号”轨道器拍摄的同样重要的照片综合在一起可以看出，火星历史上的确出现过显著的环境变化，而且之前可能有生物存在。

这时布兰登堡又有了新的重大发现，他从“海盗号”任务结束后学者们发表的大量论文中找到一篇关于“海盗号”的火星表面化学分析的报告，并且在报告中加入了一段简单概括：

……土壤中含有丰富的磁赤铁矿、稀有元素（地球上只有红色大洋黏土中才有）和红色的氧化亚铁……还包含镁、铝和黄黏土，这些成分来自受到侵蚀的玄武岩。与地球对应的矿藏包括：绿脱石、高岭石、皂石、硫酸镁石……地球上的绿脱石一般出现在深海之中……H。马苏尔斯基等人认为，过去火星表面有大量流动水，近几个世代起开始断流。令人费解的记录。“没有滩涂就没有海洋”，过去需要更高的大气压才能使水流……

这段评论让我印象深刻的地方是，布兰登堡几乎是不经意地指出，火星上的富铁黏土是由“海盗号”着陆器取样发现的，而且它们通常存在于地球的深海中。

火星上的难解谜题似乎在突然之间都凑到了一起。