火星是一个大气稀薄、冷热交替比地球更极端的世界。不过相比其他的类地行星,条件似乎又要好多了。现在的火星上,如果有生命存在,几乎可以肯定是微生物。不过直到我们真正找到并研究它们之前,所有东西都是不确定的。现在,我们倒是可以做一些关于火星生命的本质的猜测。如果我们深入了解生活在地球上最恶劣的环境下的一些最奇怪的生物,我们也许能找到一些答案。
从地球人的逻辑来看,火星是个很不适合液态水存在的地方。那里很冷,平均日温不超过零下33℃,大多数时间纯水会结冰;那里气压很低,只有地球的0.75%,纯水非常易于蒸发。但光谱数据表明,火星上的水是以高氯酸盐为主的卤水,冰点和沸点都与纯水有很大的区别。这为液态水的存在阐明了条件和原因。
尽管如此,这些卤水足以让我们开始发挥想象。那么,什么样的生命形式可以生活在这种十分冷又十分咸的水里?
多年来,科学家已经确定了有许多嗜盐(耐盐)和嗜冷(耐寒)微生物生活在地球上。最近,科学家甚至发现了一些又耐寒又耐盐的微生物,它们生长在寒冷的海水里、南极的湖泊中或者冰川夹层的液体内。
目前这些生物生存的极限温度和盐度还不确定,我们大概知道它们能在零下12℃的时候进行细胞分裂,零下20℃的时候能够进行基础代谢。而一些嗜盐和嗜冷微生物能够生长在零下12℃的低温里,以及高达20%的盐浓度下。
在这样的环境中,微生物是如何生活的呢?为了防止在高盐条件下细胞脱水,嗜盐菌会在细胞内部保持较高的盐浓度。同时,高浓度的细胞液也确保它们不会结冰,结冰不是啥好事,这让细胞没法正常代谢。
除了盐平衡,其他一些手段也能帮助嗜盐嗜冷菌适应严寒。它们的细胞膜往往含有更多的不饱和脂肪酸,从而保证了膜在低温下的流动性,这样就能不断从外界环境中吸收营养物质,而且它们的酶在较低的温度下仍然能够正常工作。有些种类的嗜冷菌甚至能产生抗冻蛋白,这有助于限制冰晶在细胞内的生长。
火星上存在液态水的确切证据并不意味着火星上有生命,但它确实让我们看到了一些希望。