为了在火星上寻找生命，我们需要新的轨道器、更先进的探测器和人类

这是一个持续的循环。NASA 在新闻发布会上发布新闻稿，称即将发布有关火星的新消息。然后，最终的公告令人兴奋——但距离在真正的火星上发现实际生命还很远。

最近，随着上个月宣布在火星表面发现古代有机物，以及火星大气中甲烷的波动，这一现象正在上演。甲烷通常是通过生物过程产生的，因此火星上季节性的甲烷释放可能表明地下有某种物质在不断补充这种碳氢化合物的供应。

但再一次，火星上没有发现生命。NASA 不会在近期宣布在火星上发现生命。这并不是因为 NASA 不感兴趣，而是因为一个简单的事实：这些任务都没有能力直接探测到过去或现在的生命。

火星上的生命

这是六月的一个阳光明媚、炎热的日子，在圣达菲举行的星际节上。洛斯阿拉莫斯国家实验室正在为路人蒸发岩石。在舞台上，洛斯阿拉莫斯的一名科学家尼娜·兰扎正在谈论火星。

“目前火星大气中存在甲烷，”她说，“而且它并不是一直存在，而是季节性的小团团。”她说，地球上的甲烷来自火山和生命。“甲烷的寿命不长，大约一百年……所以当我们在火星上看到甲烷时，我们就知道现在有东西在制造它。”

“不要说你从我这里听说火星上有生命，我们仍在研究这一点，但这对我们来说是一个重要的观察结果，因为它具有重要意义。”兰扎说。

兰扎是好奇号火星车化学相机团队的一员，该团队目前正在探索盖尔陨坑的古老湖床。该系统由两部分组成：激光器和光谱仪。激光器蒸发岩石样本，而光谱仪则在蒸发的残留物中寻找某些元素的痕迹。

“我们实际上可以看到分子的组成原子，所以我们可以看到，这里有碳吗？有氢吗？有磷吗？有氮吗？我们可以看到所有这些东西，”她在小组讨论结束后告诉《大众科学》 。她为它取了一个方便的缩写：CHyN OPS（发音为“chin ups”），即碳、氢、氮、氧、磷和硫。这些元素中的每一种都与地球上的生命有关，但 ChemCam 无法看到这些单个元素如何相互作用形成分子。因此，它可以看到氢和碳，但无法判断两者是否配对在一起。

这也意味着 ChemCam 只能寻找生命最基本的成分。它无法确认火星上是否存在生命，尽管好奇号周围的环境曾经非常适合生命生存。

兰扎说：“盖尔陨坑的环境绝对适合居住，我们只是不知道那里是否有人居住。”虽然现在不太可能——但也不是不可能——那里有生命，但在遥远的过去可能存在生命。

幸运的是，NASA 在火星上的能力即将得到扩展。火星 2020 探测器将配备一款全新的、增强版的 ChemCam，名为 SuperCam。ChemCam 可以拾取元素，而 SuperCam 将在其最终着陆点拾取分子的关键痕迹。这意味着它将能够识别更复杂的有机物，而不是单个元素。使用激光诱导击穿光谱 (LIBS)，它将能够获得有关尚未蒸发的岩石的粗略信息。

哦，它还会有一个麦克风。

“我们不仅能听到火星人的声音，”兰扎开玩笑说，“而且还可以实际上通过 LIBS 冲击波发出的声音获取有关目标的信息。”

“当你发射激光时，它确实会发出‘砰砰’的声音。它会发出啪啪的声音，而且这种声音会根据材料的不同以及你是否穿透了岩石涂层而变化。这实际上可以让我们更好地解释我们的数据，”她说。

美国宇航局并不是唯一一个探索地球外生物的机构。欧洲航天局和俄罗斯航天局俄罗斯航天局也联手开展了 ExoMars 任务。尽管 Schiaparelli 着陆器失败了，但其中一半已经抵达火星。另一半定于 2020 年 7 月发射。这辆火星车将深入火星表面，采集样本，并测试它们是否存在高级有机物的证据——虽然距离证实过去的生命还差一步，但迈出了比以往任何时候都更大的一步。

火星 2020 号将采集火星表面样本，但会将这些样本储存在火星车上，以备将来取回。NASA 在 2020 号火星车之后对火星的未来发展尚不清楚，但 NASA 的目标是在 2030 年代将人类送上火星。一旦人类踏上火星，过去或现在的生命确认就会来得更快——正如兰扎所说，“我仍然是一个比好奇号更好的地质学家。”人类可以操作显微镜或实验室，并完成比火星车更先进的实验——目前，火星车的范围受到与地球 6 到 24 光分钟的通信延迟的限制。

当然，除了探测车、着陆器和理论上的人类探测器之外，火星任务还有另一个组成部分。那就是轨道飞行器。

天空之眼

虽然好奇号可能已经挖掘出火星表面存在古老湖泊的证据，但寻找火星水源的大部分重任（一遍又一遍）都落在了少数几艘轨道飞行器上。火星车在其一生中可能只能探索火星的一小部分，但轨道飞行器每天都可以提供全面的全球视野。目前，火星轨道飞行器很少，但其中两艘的视觉侦察工作最多：美国宇航局的火星勘测轨道飞行器 (MRO) 和欧洲航天局的火星快车。

亚利桑那州立大学新太空计划研究主任 Tanya Harrison 在 Twitter DM 中表示：“借助 MRO 之类的设备，我们无法以现有相机的分辨率看到火星表面比探测车更小的物体。因此，如果火星表面有外星汽车或外星建筑，我们现在肯定已经看到了。”

火星快车号和 MRO 都已服役超过 15 年。性能更强大的新型轨道器可能能够更详细地了解甲烷羽流，甚至可能直接看到它们。HiRISE 仪器（MRO 的天空之眼）的灵敏度不足以确定甲烷的来源。要做到这一点，就必须有更多的甲烷被释放到火星大气中。

“MRO 没有配备检测甲烷的设备，但火星快车号有一台能够通过光谱检测甲烷的仪器，”哈里森说。“要想直观地看到它，甲烷的喷发水平必须与地球上的喷气孔相似——就像你在黄石或冰岛的间歇泉或温泉中看到的羽状物一样。”

一个任务构想是将火星探索视为一场接球游戏。着陆器或探测器将收集样本，并用一枚小型火箭将其发射到轨道上。然后，轨道器将回收并储存火星上的这些容器，最终返回地球。这个理论上的轨道器可以提供一个有趣的机会，通过直接采样来确认火星上是否存在生命，这是前所未有的。

“使用 [电子显微镜]，你实际上可以看到看起来像微生物的结构，但我们在火星上没有这种结构，”兰扎说。“我们有微成像仪，但它们的分辨率不高。我们可以说那里有矿物学、化学、有机分子，你可以建立一个非常好的间接故事，我认为这是合理的。但对于一个非凡的主张，你需要非凡的证据。”

在那之前，不要相信炒作。