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人类梦想成为一个星际物种，但我们太阳系中的其他行星目前都无法支持复杂的生命。为了使火星这样的行星适合我们居住，我们将不得不对火星进行数十年的大规模改造。 许多使地球适宜居住的东西，如可呼吸的空气、可忍受的温度等等，都是来自地球早期历史的微生物活动的结果。我们能利用微生物生命在火星上做同样的改变吗？ 30亿年前，地球对人类来说就不是那么令人向往了。它被活火山覆盖，喷出二氧化碳和水蒸气。单细胞生命靠硫磺勉强度日。大气大部分由二氧化碳、甲烷和其他温室气体组成，空气对我们和地球上大多数现代生命来说都是有毒的。 然后，大约25亿年前，发生了一些事情。在地质年代尺度上，随着时间的推移，大气中充满了氧气，这就是我们所说的“大氧化事件”(Great Oxygenation Event)。氧气的丰富意味着新的、更多样化的生命可以在这个年轻的星球上占据一席之地，比如真核生物。几十亿年后，像我们这样复杂的多细胞生命正在这个星球上行走。 那么这些氧气是从哪里来的呢？今天，我们认为地球上几乎所有的氧气都来自蓝藻，这是一种微小的、蓝绿色的单细胞生物，其创新是能利用阳光，同化水和二氧化碳制造有机物质并释放氧气，也就是光合作用。不幸的是，对于蓝藻来说，光合作用产生了不那么有用的副产物，它们将氧气丢弃到周围环境中。 我们的每一次呼吸都要归功于蓝藻，而这种流入我们环境的氧气最终也是现代地球对生命如此友好的原因所在。水可载舟，亦可覆舟。不管是因为气候变化，核战争，全球大流行的疾病，还是某种未知的灾难，我们最终都会想要一个新的家园。但离我们最近的，最有希望的新家园--火星--没有氧气。 科学家们希望重新创造火星上的大氧化事件，就像在地球上发生的一样，通过利用微生物生命为我们营造环境。 用微生物改造火星 虽然火星可能在许多方面与早期地球不同，但它确实具有一些关键特征，这些特征可以使微生物造地工程起作用。火星的大气层95%的是二氧化碳，它提供了蓝藻制造氧气所需成分的一半。其他的成分--水，在红色星球上确实是稀缺的，但是我们已经看到了它存在的证据。我们知道火星两极有大量的冰，如果我们融化它们，火星就会被一个5.5米深的海洋所覆盖。 火星地形形成过程的想象图 可以肯定的是，火星上已经存在着一些液态水，但数量非常少。我们已经在火星上看到了被称为周期性坡线的特征，这是在火星夏季沿着山腰向前移动的暗线，到了冬天就会逐渐消失。这些黑线被认为是随季节而来和消逝的水流。 这张火星陨石坑侧面的图像显示了反复出现的坡线。从火山口斜坡下降的暗线随着季节而变化，这可能是流动的水。 所以，为了改造火星，我们将从我们知道液态水存在的区域开始，并在那里倾倒大量的蓝藻。诚然，这将是一个更复杂的操作，而不是像听起来这么简单，但这就是这个想法的要旨。我们还希望包括一些产生温室气体的微生物。 火星有和地球相反的问题。我们想让火星变得更热，使它的大气层变得更厚，这样它的极地冰就可以融化了。更多的水意味着微生物有更多的机会去做它的工作。火星目前的温度对于人类来说太冷了，它的平均温度约为零下27摄氏度，尽管温度可能会有很大的变化。 利用微生物在火星上启动一个地球形成工程的想法是非常有希望，以至于NASA已经开始了初步的试验。火星生态试验台就是一项提议，该装置将被纳入火星未来的机器人任务。它看起来就像一个里面有一个空心室的钻头。钻孔机会把自己埋在火星的土壤里，最好是有液态水的地方。一个装满蓝藻的容器将被释放到空心室，传感器将检测微生物是否产生氧气或其他副产品。 该项目的第一阶段是在地球上模拟的火星环境中进行的，结果是积极的。但是，即使如此，如果我们想要在火星大规模地使用微生物，我们还必须面对一些重大的挑战。 挑战 火星缺乏生命行星非常必要的东西：磁层。火星在过去曾有一个磁场来保护这个星球。我们在其表面发现了磁化的岩石，表明磁场确实存在过，但在某个时候，磁场就消失了，我们不知道到底发生了什么。如果没有磁层，地球表面将受到太阳辐射的轰击，这将使更大、更复杂的生命难以维持。 “太阳风”吹走了火星的大气层。因此，即使我们真的诱使微生物产生氧气和其他气体，其中的大部分也会漂浮到太空中。 这些图像显示了从火星大气中逃逸的不同元素。图像从左到右显示了漂浮在太空中显示碳、氧和氢。 幸运的是，这些挑战并非不可克服。在短期内，我们可能会建造类似穹顶的栖息地，以保护我们，我们的蓝藻，和我们的新大气免受太阳风的影响。从长远来看，美国宇航局的科学家提议在火星和太阳之间的固定轨道上放置一块强大的磁铁。这块磁铁将引导太阳风，保护火星大气层。随着微生物继续向火星大气层排放氧气和温室气体，火星将变暖，冰盖将融化成海洋，火星很可能成为我们的第二个家园。 |
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