火星40億年前就出現了生命,並把自己給玩沒了?地球也會這樣嗎?

火星40億年前就出現了生命,並把自己給玩沒了?地球也會這樣嗎?

雖然現在的火星看起來像是一顆沉寂的死星,寒冷、乾燥、沒有生命存在的跡象,但是從其地表被水沖刷過的河床,以及太陽系最高的行星山峰——奧林帕斯山(火山噴發形成的)中不難發現,火星曾經也充“活力”。

這種“活力”可能讓火星早就孕育出生命,而且很可能這些生命已經把火星環境嚴重破壞過一次了,以至於最終走向了滅亡。

火星40億年前就出現了生命,並把自己給玩沒了?地球也會這樣嗎?

40億年前火星的樣子,圖源: ESO/M。 Kornmesser

新研究:火星生物“破壞”了火星環境

10月10日,一篇發表在《自然天文學》雜誌上研究報告指出,在大約40億年前,火星的環境與現在截然不同,它富含二氧化碳和氫氣。

這種大氣成分製造了溫室效應,讓當時的火星有著較高的氣溫,可以支援液態水的存在;同時根據對暴露在火星表面岩石的光譜測量,當時這些液態水的鹽度會很高,這意味著水更難結冰。穩定的液態水可能讓火星早在40億年前就出現了生命。

在這個前提下,這項研究的團隊使用當前最先進的火星地殼、大氣和氣候模型,然後帶入代謝二氧化碳和氫氣的類地微生物群落的生態模型,以測試火星的生態系統。

該團隊認為,在40億年前火星相對宜居的情況下,一些微生物可以生活在水下透過泥土來抵禦輻射,任何有液態水的地方都可能出現這些微生物。

然後,他們假設這種微生物適應了當時的火星環境,它們利用大氣中氫氣和二氧化碳來為自己提供動力。

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圖:地球海底熱泉有著完全不同的生態系統

其實,這樣的微生物在地球的一些極端環境——如海底熱泉中可以找到,它們吸收氫氣釋放甲烷。

如果帶入這種微生物的話,結果是悲觀的,

這些微生物會迅速消耗火星的氫氣,然後讓火星進入冰河時代。

當早期的火星變得異常寒冷之後,地表將不足以支援生命存在,生物不得不繼續深入地下,尋找適合生存的環境。

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在生物作用下逐漸寒冷的火星,圖源:Boris Sauterey

隨著時間的流逝,這些生物可能已經滅絕,但是該團隊指出,目前美國宇航局的好奇號火星車和歐洲航天局的火星快車衛星都檢測到火星大氣中的甲烷含量升高,這可能意味著這些生命現在還存在。

或許在不久的將來,人類能夠深入火星地下的話,還可以找到這些生物,該團隊還給出了可能發現這些微生物的地方,那就是

赫拉斯盆地

,這裡是火星遠古時期小行星撞擊留下的廣闊凹陷地區,曾經充滿液態水。

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圖:火星赫拉斯盆地

總得來說,

如果火星真的出現生命的話,那麼它們也不太會有未來,它們很容易把星球破壞到無法居住。

那麼問題來了,地球呢?為什麼地球可以倖免於難,地球的生物難道不會早早地把地球破壞到無法居住嗎?

在繼續探討這個問題前,我們需要知道一個前提,這個團隊的模型並非毫無根據,地球現在的環境也全部都是由生物自己製造的,同樣地球生物也製造過許多次環境大改造。

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條帶狀鐵建造,圖源:PDTillman

生物發起的地球改造運動

其中最著名的一次可能就是

大氧化事件

,該事件發生在大約24億年前,地球大氣的氧氣水平突然飆升,把整個地球的環境搞得面目全非。

雖然氧元素是地球上最豐富的元素,但是在大氧化之前,地球大氣幾乎是無氧的環境,其氧氣含量只有0。001%,在這種環境下地球上的物質是以還原性存在的。

然而,第一批具備光合作用能力的細菌開始爆發,現在普遍認為是藍藻——一種原核生物,它們不停吸收大氣中的二氧化碳並釋放氧氣。

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圖:藍藻原核細菌

隨著氧氣水平的增加,地球開啟了一系列變化。首先由於氧氣的化學性質非常活躍,地球上的還原性物質開始與之反應,比如海洋中原先溶解的還原性鐵開始大量與氧氣結合變成鐵氧化合物,鐵氧化合物是不容易水的,所以它開始沉澱,而這成為該事件留下的重要證據。

當然,與前面假設的火星情況如出一轍,這些釋放氧氣生物也製造了大滅絕和冰河時代。

由於當時的地球生物主要是厭氧微生物為主,隨著氧氣水平的上升,許多生物因此走到了盡頭;而最關鍵的是,溫室效應也因此變弱了,隨著氣溫的逐漸下降,地球進入了持續最長時間的冰河時代。

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地球冰河時代,圖源:MARK GARLICK

大氧化事件製造的冰河時代可能持續了3-4億年,可想而知當時地球有多慘烈,包括事件的始作俑者——藍藻在內的幾乎所有生物都幾近消失。

不過,好在地球的生命並沒有在這個事件中真的消失,相反它們適應了氧氣,這為後來動物的出現打下了基礎。

你可能還想知道,為什麼火星生物會把自己搞滅絕,而地球的生物卻沒有?

在地球歷史上有許多類似大氧化的事件,大多時候都是植物搞得,別看植物站著一動不動的,一副任人宰割、人畜無害的樣子,它們數量多起來的話是非常可怕的,因為它們有固碳的能力,會給地球降溫。

火星40億年前就出現了生命,並把自己給玩沒了?地球也會這樣嗎?

所以,植物經常性地會給地球製造一個短暫的冰河時代,可能都不會留下證據,但是在大氧化事件之後,生物很少製造出破壞力驚人的行星改造事件。

我們前面提到的那個火星模型的研究中,那個團隊也給出了一個解釋,

這是因為地球是以氮氣為主的大氣,它有助於維持地球的溫帶條件

簡單地說,不管地球生物怎麼玩,地球主要的大氣成分不會發生太大的變化。

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其實除了這個原因之外,最至關重要的原因是地球距離太陽更近,體積更大,地核的活動更不容易消失,因此地球也更容易維持液態水。

所以,即便是大氧化這樣的大事件,地球生命依然沒有被自己玩死。而火星本身就稀薄的大氣層,根本經不起折騰。

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最後

眾所周知,現在人類活動已經能夠影響到全球氣候,許多專家甚至把第一顆原子彈爆炸之後的時間定義為人類世。

但其實人類現在對環境的影響其實還不算大,相比於前面提到的藍藻,不算什麼。

即便有一天人類真的能夠像藍藻一樣改造整個地球,那麼結果也可能只會是人類自己消失,而地球的生命還是會繼續延續。

因為要改變地球直到不適合液態水存在還是很困難的,這個是地球本身,以及它在太陽系中最基礎的“效能”決定的。