火星是否孕育过生命？原生土壤尚未被分析，天问将首度取回样本

据 CNN 报道，地球的这位近邻依旧藏着诸多有待科学破解的秘密，其中一项便是潜在的生命迹象（Earth’s neighbor still has secrets that science is trying to figure out, and one of them is potential signs of life）。

倘若宇宙之中人类并非唯一智慧生命呢？至少早在约1800年前，罗马帝国散文家琉善创作《真实故事》时，人类就已经开始猜想外星生命存在的可能性。到了现代，这份遐想大多聚焦于我们的近邻火星。

这些外星生命形象有时充满威胁，各类改编版本的《世界大战》，大概就是这类形象最具代表性的作品；有时外星来客又十分友善，就像上世纪60年代情景喜剧《火星叔叔马丁》塑造的那样。

无论这些外星人何种样貌，我们总是忍不住遐想：倘若真的存在外星生命，会是怎样一番光景（Either way, we can’t stop wondering, what if）？

科幻固然有趣，但唯有科学才能给出更为确切的答案。1890年，天文学家珀西瓦尔·洛厄尔提出假说，认为是智慧生命在这颗红色星球上修建了一系列运河。自那以后，相关科学研究便不断逼近真相。

如今，火星地表已经有着陆器与漫游车开展工作，还有多艘航天器在轨道上进行观测。未来数年，人类甚至有望踏上火星地表，这既可能是美国国家航空航天局（NASA）阿尔忒弥斯登月计划后续任务带来的成果，也可能来自立志殖民火星的埃隆·马斯克（不过他早已没能达成2025年这一最初目标）。

火星的一大优势在于，这颗星球是距离地球最近的行星，既不会是剧毒炼狱，地表温度也不会高到可以熔化铅。

此前，科学界也存在关于金星生命的相关假说，但在科学家造出能够在金星地表工作超过两小时的设备之前，金星尚不在（地外生命）的讨论范围内。

那么，人类搜寻地球以外生命的研究，目前究竟进展到哪一步了（So where do we stand, exactly, on finding life other than on Earth）？

火星上存在生命的可能性究竟有多大？

这是一个十分复杂的问题，一颗行星想要孕育生命，需要诸多条件同时达成。行星必须处于恒星的宜居带内：距离恒星远近要恰到好处，既能够留存液态水，又不至于被炙烤。

同时它还需要大气层锁住一部分热量，并且拥有岩石地表，为生命提供栖息之所。岩石地表即便完全被水体覆盖也无妨，但绝对不能是木星这类气态巨行星。

即便上述条件全部满足，行星还需要具备合适的质量与引力，以及熔融液态金属内核，以此产生磁场，保护地表免受宿主恒星释放的致命辐射侵害。

行星还必须具备恰当的化学成分，生命离不开碳、氢、氮、氧、磷这类基础构成物质。所有元素之间必须维持相互平衡，才能造就适宜生命存续的生态系统。

由此我们便能体会到地球在孕育生命这件事上有多么特殊——数十亿年来，地球始终维系着这份微妙的平衡（It puts into perspective just how special Earth is when it comes to supporting life, as it has maintained this delicate balance for billions of years）。

如今火星已经不再具备上述全部条件，但六十年的研究表明，火星远古时期曾经拥有这一切。因此，即便火星生命早已消亡，它依旧是人类寻找地外生命痕迹最有价值的线索。

有关火星的研究成果数量十分庞大。2025年一项统计显示，仅2001‑2024年间发表的相关论文就逾一万篇，而这还仅仅是用于人工智能训练的文献。

下面，我们大致梳理一下，历经数十年科学探测，人类对这颗邻近行星究竟有了哪些发现。

火星曾一度拥有浓厚的大气层与液态水

数个世纪以来，人类一直猜想火星上存在水。早在人类迈入航天时代之前，天文学家就借助望远镜观测到了火星两极冰盖。

2002年，美国国家航空航天局的奥德赛号探测器证实了这一观测结果（This was confirmed in 2002 by NASA’s Odyssey spacecraft）。

1947年，杰拉德·P·柯伊伯首次证实火星存在大气层；短短数年后，他又发现了以自己名字命名、冥王星所处的柯伊伯小行星带。

柯伊伯检测出火星大气含有二氧化碳，后续研究又检测到氧气、氮气以及其他分子。但彼时火星的大气已经过于稀薄，无法支撑地表任何形式的生命存活。

20世纪70年代，美国国家航空航天局水手9号轨道探测器拍摄了火星全貌，发现了古河床遗迹。

这证明这颗红色星球曾经温度适宜，足以留存液态水。这是一项重大发现，因为行星想要保有液态水，就必须拥有较为浓厚的大气层。

火星本身处于太阳的宜居带内，且属于岩石行星。浓厚大气与液态水的相关证据表明，火星在远古某个时期是有可能孕育过生命的。

后续研究甚至提出，火星曾经存在一片面积相当于地球北冰洋的海洋（Later studies even showed that Mars may have once had an ocean the size of Earth’s Arctic Ocean）。

科学界仍在探究这些水体的去向，主流理论认为，一部分水凝结成冰，一部分随着日渐稀薄的大气散逸到太空，剩下的则很可能封存于火星地壳之中（but the reigning theory is that some of it became ice, some escaped through the thinning atmosphere, and the rest likely became trapped in the crust）。

芝加哥大学行星科学家埃德温·凯特在邮件中向美国科技资讯网CNET表示，火星的气候虽能够形成河流与湖泊，但这种湿润环境或许只是阶段性出现。

凯特称：“现有证据表明，早期火星仅仅是间歇性温暖湿润。对比至少35亿年来持续具备宜居条件的地球，火星地表很难让生命长期存续。”

孕育生命所需的适宜条件

科学研究证实，火星曾具备大规模孕育生命所需的全部基础要素，例如大气与液态水。想要催生生命，它还需要其他各类物质的精妙配比，包括合适的酸碱度、营养物质以及各类化合物。

该领域的研究存在一大难点：人类至今尚未将火星样本带回地球，绝大多数相关分析只能依靠各类火星漫游车、搭载专用设备的卫星观测以及其他手段完成。

相关探测结果前景乐观。2008年，凤凰号火星着陆器完成酸碱度检测，测得当地土壤pH值约为8‑9，十分接近中性，适宜微生物与植物存活。实际上，从检测结果来看，这片火星土壤的化学成分，与南极洲干谷高处的地表土壤十分相似。

还有证据表明，火星远古时期地质活动也曾更为活跃。美国国家航空航天局科研研究员马克·纳维尤向CNET表示，火星地表留存有“搅动各类化学元素的火山活动”痕迹，类似美国黄石国家公园的地热环境，曾形成大量温热乃至滚烫的水潭，这类环境本就适宜生命繁衍。

纳维尤还提到，火星过去频繁遭受陨石、小行星与彗星的撞击，这些天体有可能将有机物质带到火星地表，成为微生物赖以生存的养分（which might have brought organic material to the surface that microbial life could have used as food）。

未经改造的火星土壤并不适合植物生长，为数不多的已分析样本中，也没有发现有机生命存在的证据。

研究人员认为，这很可能是光催化氧化反应带来的副作用：氧气与金属结合生成金属氧化物，该物质在紫外线照射下，会将所有有机物质彻底分解销毁。

与此同时，火星地表之所以呈现红色，很大程度源于水铁矿。这种化合物仅能在寒冷湿润的环境中生成，进一步佐证火星远古时期曾经温暖湿润。“好奇号”火星漫游车已经在火星上发现了近二十余种有机分子。

这些分子究竟源于地质作用还是生物活动，目前尚无定论，但它们的存在足以说明：至少在远古阶段，火星土壤具备生命存续所需的化学条件（but their presence supports the notion that Martian soil was, at one point at least, suitable for life）。

破解谜题的关键，是将火星土壤样本送回地球开展进一步研究。人类从未借助地球上更为先进的仪器，完整分析过火星原生土壤。

凯特表示：“将火星样本带回地球，将极大助力我们还原火星远古时期的温度、大气压强以及液态水存在状况。结合各类证据，我们才能厘清火星何以形成河流地貌，以及宜居环境为何彻底恶化。”

首个计划执行火星样本取回任务的是中国的天问三号探测器，定于2028年发射（The first mission planned to return samples from Mars to Earth is China’s Tianwen-3, set to launch in 2028）。

科研探索时常会遇到看似极具诱惑力，最后却无法成立的线索。因火星遭受小行星或彗星撞击而飞溅至地球的火星陨石，其内部曾出现疑似细菌化石的结构。

科学家耗费了近二十年时间，最终证实：这类蠕虫状构造仅凭地质作用，就能够在岩石中形成，并非生命遗迹（It took almost 20 years but scientists eventually figured out that geological processes could cause similar wormlike structures in rock）。

但火星仍有大量谜团有待破解。盖尔撞击坑附近的甲烷浓度会出现季节性波动，夏季气温升高时达到峰值，到冬季便回落。

这种如同呼吸一般的周期性气体变化，再加上好奇号火星车探测到的有机分子，或许暗示火星真的存在生命，但还需要开展进一步研究加以证实。

火星地表还分布着多处覆尘冰水区。这一现象颇具研究价值：尘埃颗粒能够吸收太阳热量，渗入冰层内部，形成微型水洼，足以支撑完整的简单生命体生态系统。

研究人员还认为，覆尘冰层可以透过充足光照以供光合作用进行，这也就意味着，火星如今或许仍存在生命（which could mean that life still exists on Mars today）。

纳维尤表示：“浅层冰层或是地下含水层当中，极有可能仍然存在微生物。火星地表环境变得严寒、辐射肆虐不再宜居之后，微生物或许迁移到了地下；也有可能，生命本就诞生于地下。地球上的同类极端环境之中，同样能够发现微生物。”

美国国家航空航天局“毅力号”漫游车2025年在杰泽罗撞击坑的古河床采集样本，样本中含有疑似生物标志化合物，也就是可能由生命体产生的物质或结构。

但仅凭漫游车搭载的设备，无法证实这些化合物源自生命活动，目前这只能算作又一项存疑线索（Proving it is beyond the capabilities of Perseverance, so for now, it’s another maybe）。

纳维尤还提到，远古时期火星与地球有可能互相抛射陨石，微生物与孢子可以借助这些岩石碎片实现星际穿梭。

这意味着倘若火星曾经存在生命，这些生命有可能源自地球，反之亦然。这套理论被称为岩石泛种论（This theoretical process is known as lithopanspermia）。

科学家还发现了太阳系之外的多颗行星，它们可供进一步研究，探寻其是否具备维系生命的条件。以下是条件最优的三颗候选星球：

TOI‑700 d：TOI‑700 d的体积约比地球大 20%，围绕一颗红矮星运转，轨道处于该恒星的宜居带。科研人员尚未证实它拥有大气层，并且和LHS 1140 b一样，很可能处于潮汐锁定状态。虽然它算不上理想候选星球，但至少各类模拟计算仍带来一丝希望。

特拉比斯特‑1e：这颗行星体积约为地球的七成，距离地球40.7光年，运行在宿主恒星的宜居带内。它是该行星系统中唯一有可能留存液态水的天体，但科研人员尚未确认其是否存在大气层。

LHS 1140 b：这是人类发现的首颗同时满足三项条件的系外行星：处于恒星宜居带、属于岩石行星，并且拥有大气层。它的体积约比地球大 70%，被宿主恒星潮汐锁定（无法像地球这样自转）。