探索地球上的“外星世界”

方陵生

克里斯·麦凯非常喜欢到世界各地旅行考察，特别是一些偏远而奇特的地方。在过去30年里，他的探险经历可谓丰富多彩：在3米厚冰层下的南极冰下湖里畅游，在西伯利亚永冻带忍受如乌云般遮天蔽地的蚊群的袭击，在极北之地随时准备抵御北极熊的袭击，钻进离地球表面300多米的美国最深洞穴的狭窄缝隙中……不过，麦凯可不是为了寻求刺激而周游世界。作为一位天体生物学家，他的探险活动只有一个明确的目标：在地球上寻找与火星和其他遥远星球相类似的生命生存环境，以研究地球之外生命的可能生存方式。

麦凯完全是在偶然中找到自己一生追求的事业的。他在读大学时主修的是物理学，有一次他在实验室的橱柜中发现了一架旧望远镜。他用它观察恒星和行星，渐渐地便对太空产生了兴趣，他甚至还制作了真正属于他自己的太空望远镜。

1976年，麦凯进入科罗拉多大学的天体物理研究所。正是这一年，美国宇航局发射的“海盗1号”和“海盗2号”飞船登陆器登上了火星表面，但最终没能找到生命存在的证据。这令麦凯困惑不已：火星大气层中有着支持生命生存的各种成分，火星上留有在遥远过去有水存在的痕迹，可为什么就没有生命存在呢？用他的话来说：火星“就好像是一间亮着灯光，却一直没人居住的房间” 。

那么，支持生命存在的最低极限条件究竟是什么呢？在之后的35年里，探索热情驱使着麦凯去寻找这个问题的答案。

1980年，麦凯在美国宇航局的艾姆斯中心实习时，遇见了生物学家伊姆尔·弗里德曼，后者正在为一项南极探险任务寻找合适人选。南极大陆98%的地方都覆盖着冰层，被认为是生命的禁区。然而，弗里德曼却在南极洲的干谷（在低湿度、独特地形和强劲寒风的综合因素影响下，这片土地上没有冰的存在）多孔岩石的表面之下，发现了一个庞大的微生物生态系统。

麦凯签约接受了这份工作，而这次南极洲之行使他第一次接触到类火星环境，他的人生之路也因此改变。他说：“我走上了一条完全不同的人生道路：探索极端环境中的生命形式。”

1982年，麦凯获得博士学位，并受聘进入艾姆斯中心。他开始奔走在世界各地，包括多次往返于南极干谷，对那里的微生物生态系统进行探索。

2013年1月，麦凯和他的同事们再次来到南极干谷，在那里的冰层上进行钻孔测试，为提议中的美国宇航局的“破冰船”任务做准备，如果该项目获得批准，将在火星北部坚冰覆盖的地面上进行钻探。

麦凯相信，人类最终需要踏上火星，原因是我们不能将火星探索活动完全交给机器人。他坚持认为，野外科学探索最好由熟练人员亲力亲为，结合他们的知识、经验和直觉，能够对所看到的现象有更深刻的理解。他说：“我不能肯定在我有生之年是否能看到人类登陆火星，但我知道，我们最终一定会到达那里。我希望为实现这一目标在某些方面有所贡献。”

麦凯的研究让他不用离开地球，就能体验与火星等地外星球相类似的奇特生态环境。下面介绍的是他从科学考察价值和自然美景两个角度，挑选出的“模拟火星世界的七大奇迹之地”。

伦盖伊火山

从远处看，坦桑尼亚境内的伦盖伊火山是一座经典的锥形火山，但实际上，伦盖伊火山是世界上唯一喷出火成岩岩浆的活火山。火成岩岩浆的主要成分是碳酸盐矿物质，而玄武岩岩浆的主要成分是二氧化硅。在世界已知种类的岩浆中，火成岩岩浆的黏稠度是最低的，所以它们的流动速度极快。

对伦盖伊火山及其独特岩浆的研究可以帮助科学家解决一个与金星环境有关的未解奥秘。金星上矗立着1000多座火山，金星表面覆盖着200多道纵横交错的流着熔岩的“河流”，其中最长的达6760千米，超过了地球上的尼罗河，为太阳系之最。要形成这样奇特的地貌，熔岩必须拥有能够长距离流动的流度。地质学家由此推断：金星火山喷出的可能也是碳酸盐岩岩浆，就像地球上最古怪的火山——伦盖伊火山一样。

纳米比沙漠

位于非洲南部的纳米比沙漠，是世界上的多雾沙漠之一。在那里，沙漠里蒸腾的雾气是其西部地区湿润空气的主要来源。麦凯在2012年到纳米比沙漠考察时，发现多雾西部地区的微生物群落并不逊于有着少量雨水的沙漠东部地区。对于研究外星生命有所启示的是，火星沙漠上没有降雨，但是有雾。当然，火星比纳米比沙漠寒冷得多，因此两者不能完全相提并论。麦凯说：“我考察过的其他许多极端环境都是这样，它们与火星环境有着相似之处，但并不是完全相似。这也正是我们需要对许多不同的极端环境进行探索研究的原因。”

雾对于维持微生物生存所起的作用吸引麦凯来到了非洲南部的这片沙漠之中。纳米比沙漠除了多雾之外，还有其他一些特点。比如，它拥有世界上最高的沙丘，最高可达304米；这些纵向沙丘是在不同季节不同风向的风的作用下形成的。正因为这些特点，它们与土星卫星土卫六上的沙丘十分相似。

土卫六上的沙丘可以称得上是沙丘中的巨无霸，沙丘覆盖了土卫六表面大约13%的区域，总覆盖面积达1036万平方千米。有的沙丘一直绵延数百千米。

根据科学家对纳米比沙漠沙丘形成原因的了解，土卫六上的纵向沙丘也许可以提供关于这颗土星卫星的一些线索，例如风的循环模式等。或许有一天，科学家可以利用这些知识来预测土卫六上的气候。

阿塔卡马沙漠

液体的水是生命存在不可缺少的条件，至少对于我们所了解的生命形式来说是这样。麦凯和他的同事在智利的阿塔卡马沙漠里发现了一片寸草不生的极为干旱的地区。他们在这里建起了一个气象站。这里的环境十分恶劣，鲜有人涉足，所以麦凯和他的同事们丝毫都不担心气象站的那些仪器设备会被人偷走。

拥有超大型望远镜的欧洲南方天文台是世界上最重要的天文台之一，它也建在阿塔卡马沙漠中，离麦凯的研究地只有80千米。假如麦凯当年以常规方式选择自己的事业，此时他或许就身处超大型望远镜所在的智利的帕瑞纳山上，而不是在距离它1.5千米的山下沙漠中寻觅生命存在的线索。维克多·雨果曾说过，“望远镜力所不逮之处，即是显微镜大显身手之处，哪一个看出去的视野更为宏伟呢？”作为一名天体生物学家，麦凯坚持认为，这两者结合起来所展现的视野才是最宏伟的。

目前，麦凯和他的同事正在阿塔卡马沙漠里进行艰苦卓绝的探索，以确定沙漠适合生命生存地区的精确边界。这是一项相当艰巨的任务，因为某些沙漠生物只有在一年里寥寥无几的潮湿天气里才有生长的机会。麦凯说：“如果我们能在地球上找到生命生存的最低极限条件，那么我们就有可能获得关于火星生命的一些有用的信息。”

博登湖之下湖

2008年，麦凯和他的同事钻开南极博登湖的下湖的冰层，在湖底发现了一些之前从未见过的细菌。他认为，下湖是一个极好的火星环境模拟之地，因为湖里的水是冰层下的雪融化后累积起来的，而不是地表上融化的雪水，后一种情形在火星上是不可能发生的。

冰岛的大间歇喷泉

冰岛的大间歇喷泉不时地从地底下喷发热泉，高度可达60米，这里既是旅游者趋之若鹜的旅游胜地，也是天体生物学家模拟考察外星生态环境的理想之地。

麦凯曾多次造访此地，为的是探索喷泉对生命的意义。陆地上的间歇喷泉和深海热液都属于热液现象——在熔融岩石的热量和压力作用下，地下水从陆地表面的缝隙中，或从海底的热液口喷发出来。

像冰岛这样的间歇喷泉在世界其他地方也能见到。“旅行者2号”探测器在海王星最大的卫星海卫一上发现了四个这样的活跃间歇泉。“卡西尼号”探测器拍摄到的土星图像也显示，在土星的卫星土卫二上也有一个正在喷发的巨大的间歇泉，这颗卫星将冰、水蒸气和其他化学物质喷射到数千千米外的太空中。

未来太空探索计划将对热液中所含化学成分进行详细的分析，这对于回答土卫二地表之下是否有生命存在的问题，是重要的第一步。

墨西哥的奥里萨巴山

从墨西哥湾可以看到这座高耸入云（海拔5640千米）、终年积雪不化的雪峰，它是墨西哥境内最高的山峰。麦凯曾十多次来到这里，研究世界上最高的林木线——在这里，松树可在海拔4000千米的地方继续生长。

麦凯建议，如果证实火星上确无生命，我们可以通过改变那里的气候和大气环境条件，对其进行“地球化改造”，让火星环境可以适应地球生命。而对生命来说，树木产生的氧气至关重要，所有适宜居住的地方都离不开树木。因此，如果我们试图改变火星气候，奥里萨巴山的树木可以告诉我们，我们需要将火星温度提高到何种程度，才能够在那里的赤道附近让树木生长存活。

南极沃斯托克湖

被埋在4000千米厚的冰层之下的沃斯托克湖是世界上第七大淡水湖，是被困在南极冰盖下的300多个冰下湖中最大的一个。沃斯托克湖的湖水与世隔绝了1500万年。虽然麦凯写过关于沃斯托克湖的相关论文，但他一直没有机会亲自去那里考察。事实上，迄今为止，只有人类制造的机械设备才真正接触过沃斯托克湖。2012年，俄罗斯科学家利用钻探设备钻透冰层抵达湖面，取得了湖水样本。

科学家对沃斯托克湖湖水样本的分析尚未有确定的结果，但在冰下湖中发现的一个蓬勃兴旺的生态系统令麦凯大受鼓舞。他由此联想：在木卫二900千米厚冰层下的湖泊中，是否也有生命存在？