在地球上寻找外星生命

■ 任秋凌

天文学研究并不意味着一定要拥有一架太空望远镜。在研究过程中，天体生物学家借助的设备便不是太空望远镜，而是显微镜。天体生物学研究宇宙中生命的起源、进化、分布和未来。这一涉及多学科的研究领域将目光聚焦于寻找太阳系的适居环境和系外适居行星，寻找火星及太阳系其他天体生命起源前的化学迹象和生命存在证据，对地球生命的起源和早期进化进行实验室和实地研究，同时研究生命适应地球和太空环境的潜力。

很多天体生物学家经常要造访地球上一些最美丽的地方，寻找极端怪异的细菌、古代化石以及可能为了解外星生物以及生命如何在其他行星进化提供线索的其他生命迹象。以下是地球上九大天体生物学研究热区，对这些地区进行研究能够帮助天体生物学家加深对太阳系生命的了解。

澳大利亚鲨鱼湾叠层石

在地球的生命史上，有大约85%的时间都有微生物的身影，有关它们活动的唯一大规模证据保存在叠层石中。叠层石是古代地球生命结构的记录，保存着造就叠层石的微生物垫社区的生物学及生长环境特征的证据。它们是多岩圆顶外形结构，形成于浅水中，通过微生物社区捕获沉积的颗粒。当捕获到大量物质，限制了对阳光的过滤能力时，微生物便会迁移，在老社区上方形成一个新社区。

叠层石通常在湖泊和海洋礁湖中被发现，那里的极端环境可以阻止动物活动。西澳大利亚鲨鱼湾的哈美林池海洋自然保护区便是这样一个所在，活标本直到现在仍旧存在。

美国黄石国家公园温泉

到底是什么因素导致美国黄石国家公园的温泉拥有如此美丽的颜色？答案是生命。很多微生物生活在温泉中，由于温泉温度较高（一般超过37.7℃），它们被称为“极端微生物”。它们的分子能够吸收具有破坏性的光线以保护自身的DNA。此外，这些分子同样扮演色素的角色，让温泉拥有不同的色彩。

不同的极端微生物在不同温度环境下繁衍生息，也就是说，特定区域的颜色由生活在那里的微生物决定。由于水流距离热源越来越远，温度不断下降，温泉呈现出彩虹色。

美国加利福尼亚州莫诺湖

被称为“石灰华”的碳酸钙结构让美国加利福尼亚州的莫诺湖给人一种地外世界的感觉。湖泊周围的山脉形成一个闭合的水文盆地——水流入后不会流出。由于水离开莫诺湖的唯一方式就是通过蒸发，这里成为一个天然的超盐性所在，盐度是海洋的二三倍。在漫长的岁月变迁中，淡水流和地下泉水将包括砷在内的矿物质带入湖泊。

最近，科学家在莫诺湖发现了基本生物分子，它们由细菌与砷——而不是磷——结合形成。这一令人吃惊的发现可能促使我们重新改写生物学教科书，同时扩大生命可以在宇宙其他地区存在的可能性。如果地球外的世界存在生命，它们可能利用环境中的类似资源。

南美洲安第斯山脉的高海拔湖泊

世界上海拔最高的火山湖坐落于南美洲的安第斯山脉。它们的海拔高度和与世隔绝的存在状态使其成为地球上最不为人知的湖泊，此外，它们也与35亿年前存在于火星上的湖泊较为相似。希姆巴湖海拔约5872米，因藻类用于保护自身免遭强紫外线辐射侵袭的色素而呈现出红色。天体生物学家在这里研究快速气候变化对湖泊栖息地和生命适应性的影响，以进一步了解火星和地球早期环境的演化。

西澳大利亚皮尔巴拉的叠层石

在30余亿年前的早期地球，这些叠层石在一个浅水池中形成，保存着地球上最古老生命的记录。它们因微生物“殖民”而形成：随着不断生长，微生物与水中的沉积物结合，形成岩石结构。这些叠层石是在西澳大利亚发现的，共有多种不同形态，其中包括照片中展示的锥形。一块块锥形叠层石排列在一起，好似一个蛋格。照片中展示的每一个结构的高度在1.2厘米左右。天体生物学家对这些谜一般的结构进行研究，以进一步了解早期地球生命产生和进化过程中所处的环境。

西班牙红酒河

西班牙西南部的红酒河长度超过100千米，河水中含有大量微粒，沿着土壤中含有氧化铁的梯田流动，最后流入大西洋。尽管河水呈酸性并且含有浓度较高的铁和其他重金属，红酒河却拥有令人难以置信的极端微生物多样性，其中包括藻类和真菌。微生物生物膜在河床上拓展，上面覆盖着黄色的氧化铁沉淀物。由于地质结构与火星类似，火星天体生物学研究和技术实验项目的科学家，于2005年在红酒河测试用于在火星上钻探以寻找地表下方生命存在迹象的设备。钻探完全采用远程遥控，研究小组认为，在火星上成功进行类似作业完全具有可行性。

挪威斯瓦尔巴特群岛

斯瓦尔巴特群岛坐落于挪威北部，北极圈深处。在这个群岛上，参加斯瓦尔巴特群岛“北极火星模拟远征”计划（以下简称AMASE）的科学家测试了用于探测火星有机化学迹象和可能生命的方案、程序及设备。

斯瓦尔巴特群岛拥有一系列独特的火山、温泉和永久冻结带，是地球上唯一含有与在著名火星陨石ALH84001中发现的碳酸盐沉积物相同物质的地区。这个类似火星的环境为科学家提供了独特的机会，用于研究水、岩石和原始生命形态之间的相互作用。

南澳大利亚弗林德斯山脉砂岩

在南澳大利亚弗林德斯山脉地区，一块尖端向上的砂岩上面残留着古代海床留下的波痕。这一地区拥有地球上首批复杂多细胞生物的化石，这些生物大约6亿年前开始在地球上出现。这些早期化石被称为“埃迪卡拉动物群”，对它们进行研究能够帮助天体生物学家进一步了解地球上的复杂生命如何起源和进化，以及类似生物如何在其他行星上进化。

加拿大波鲁普峡湾通道冰河

波鲁普峡湾通道冰河坐落于加拿大高纬度地区的艾利斯摩尔岛，天体生物学家在这里研究木卫二（也称欧罗巴）上存在生命的可能性。这条冰河的厚度约200米，顶部水流中含有能够支持微生物存在的含硫化合物。木卫二的多冰表面与波鲁普峡湾通道冰河类似，含有硫酸盐。如果这颗卫星上有生命存在，对这条冰河的研究有助于科学家确定如何更好地利用探测器带回地球的数量有限的样本。