30-寻找外星生命为什么要先找水？

我们今天开始讲外星生命，科学精神中有一个很重要的概念希望大家记住，那就是在讨论一个重要概念之前，要先把这个概念给定义清晰，只有概念清晰了，才能进行有效的讨论。否则就很容易陷入你说你的、我说我的那种尴尬境地。

所以，我要先把外星生命的定义给说清楚。所谓外星生命就是地球以外的符合人类现有认知水平的生命。比如，我们所知的任何生命都离不开液态水，并且都是基于化学元素碳（C）的有机分子组合成的复杂有机体。那有些同学可能就要发问了？凭啥外星生命非要和我们地球上的生命形式一样呢？地球上的生命都是以碳元素为基础的，那说不定外星生命是以硅元素为基础的呢？凭什么外星生命也一定需要水呢？

这就是科学思维和普通思维最大的区别之一，真正的原因不是科学家一定要把水设定为生命之源，而是科学诞生的几百年以来，经过科学家的最大努力，也依然无法找到任何离开液态水，可以保持活动状态的生命的证据。科学思维的第一条就是质疑，当然包括对液态水是否是生命必要条件的质疑，历史上有无数的科学家都质疑过这一条。但如果仅仅只是质疑，那还不能叫做科学家，也不能称为科学思维。比质疑更重要的第二条就是需要探索和实证，经过了一百多年的努力探索，这种努力到现在其实也没有停止过。但是很遗憾的是，我们没有发现任何可以脱离液态水而保持活动状态的生命，既没有找到直接的证据，也没有找到间接的证据。

所以，在现有的情况下，我们在寻找外形生命的时候，只能把液态水作为生命存在的必要条件。还有一个用同样逻辑推导出来的必要条件，就是任何生命都需要能量来维持活动。要存在提供能量的物质也是必要条件之一。

实际上，从未有科学家否认过宇宙中存在这人类未知的生命形式，相反，大多数科学家，包括我在内，也都相信未知生命形式是存在的。但问题是既然它是未知的，那么我们怎么谈论它呢？又何谈去寻找呢？未知就意味着一切可能，而一切可能其实是对具体的科学活动没有指导的。“一切皆有可能”不过是“啥也不知道”的一种好听的、等价的说法而已。一场理性的谈话或者理性的探索活动，只能建立在已知的条件下，慢慢往前探索，对于未知的生命形式，只能排除在科研活动之外。

在我后面的讨论中，当我说“外星人”时，指的就是具有智慧和文明的外星生命。有关外星生命的谜团恐怕与著名的哲学三问同样基本。哲学家经常问的三个问题是，我们是谁？我们从哪里来？我们要到哪里去？而科学家往往会追加第四个问题：我们在宇宙中是孤独的吗？在这个问题中，又包含了两个重要的世界未解之谜：太阳系中有外星生命吗？宇宙中有外星人吗？

我们先从太阳系开始说起。

在1965 年之前的 100 多年中，人类是坚信太阳系中还有外星生命的，并且天文学家们还相信在火星上住着火星人，它们的文明程度不亚于地球人。这是因为，以意大利的亚帕雷利、法国的弗拉马利翁和美国的洛威尔为代表的天文学家们，都声称通过望远镜看到了火星运河，甚至是火星上随着季节变化的“庄稼”。

然而，1965年，美国人发射的水手四号火星探测器成功地近距离掠过了火星，种种关于火星运河和火星人的幻想都破灭了，火星是一颗毫无生机的荒凉星球。

随着一颗又一颗的宇宙探测器被发往太阳系的各颗行星，人类已经把所有可能存在生命的太阳系大行星或者大行星的卫星都探访了一遍，现在，我们已经可以肯定地说，太阳系中不存在外星智慧文明。

但这并不意味着太阳系外星生命之谜也得到了破解，恰恰相反，最近这几年的太空探索活动让科学家们对这个谜团更加着迷了。现在，人类的目光聚焦到了三颗最有可能存在外星生命的星球上，他们是：火星、土卫二（也叫恩克拉多斯）和木卫二（也叫欧罗巴）。

我们先讲火星。

这是人类最为之着迷的外星球，没有之一。从 1960 年苏联发射第一颗火星探测器开始至今，人类就几乎没有中断过朝火星发射探测器。苏联、美国、俄罗斯、欧空局、日本、中国、印度都曾经发射过火星探测器，截止到 2017 年，一共有55 次发射，成功率大约是 45%。日本在 1998 年发射的希望号和中国在 2011 年发射的萤火一号都失败了。在 25 颗成功的火星探测器中，有 6 颗成功地登陆了火星，全部是美国人发射的[1]。第一个成功踏上火星地表的探测车是1997 年7 月 4 日成功登陆火星的火星探路者号，人类终于首次清晰地看到了火星的地表，那是一个看上去一片红色的戈壁，到处布满了大块大块的岩石。

要在火星上找到生命的第一步就是找到液态水，这是人类已知生命形式中绝对不能缺少的材料。那么，我们有没有在火星上找到水呢？

2015 年 9 月 25 日，星期五，美国宇航局突然发布了一篇新闻稿[2]，只有寥寥数语，但是内容绝对劲爆，上面说：“NASA 宣布已经解决了火星的未解之谜，一项重大的科学发现下周将在 NASA 总部揭晓，我们周一见”[3]。好一个周一见，吊足了人们的胃口，在我印象中，美国宇航局还是第一次这么干。于是，全世界的科学迷都在热烈地讨论着周一到底要宣布什么重大发现。难道说，NASA 在火星表面发现了地外生命？没有什么发现还能比这个更重大的了。但是，我当时就觉得不可能，因为如果真是发现了地外生命，那么召开发布会的应该是白宫而不是 NASA。细心的人注意到了一个细节，在参加新闻发布会的专家名单中，有一个叫欧嘉（Lujendra Ojha）的名字赫然在列，这位欧嘉先生当时只有 25 岁，是名 90 后，他 21 岁时就登上了全球的头条新闻。因为他发现了一组火星陨石坑的照片，显示在比较暖和的月份里，火星上有液态盐水流动。他和另一位专家麦克埃文一起写了一篇论文，发表在了顶尖期刊《科学》上。21 岁就能在《科学》上发论文，这非常了不起。那么，NASA 的这次发现会不会跟水有关呢？

其实这之前关于火星上有水已经有了不少突破性的发现了。大约 40 年前，科学家们根据照片推测火星有着大约 3200 米厚的极地冰盖，很可能保留着没有被蒸发掉的剩余的水分。2010 年在对火星气候变化的研究中，则发现了地下水的间接证据。而好奇号探测器 2013 年发现每立方英尺的火星土壤中有 2% 的水分子。但是，这一切都不是火星上有水的直接证据。科学中，最重要的就是证据。一切科学新发现都要用证据来说话。

令人无比煎熬的三天终于过去了，周一到了。发布会来了[4]。答案也揭晓了，首席科学家迈耶郑重宣布：在某些条件下，我们在火星上找到了液态水。

这里我补充说明一下，这次发现的仍然是高浓度的盐水。美国《国家地理》杂志在报道时用了“最具权威的、最可靠”的一词[5]。这个证据是什么呢？原来，通过火星探测轨道器上的成像光谱仪，研究人员在火星山坡表面找到了水化矿物的痕迹，从这些斜坡表面能看到一些神秘的条状纹路。在温度比较高的时候，这些条状纹路的颜色会变深，似乎随着陡峭的山坡往下流；而在温度较低的时候，这些条状纹路颜色会变浅[6]。当温度超过零下 23 摄氏度时，它们会出现在火星上的几个位置，而温度更冷时，它们就消失了。含水的盐会降低盐水的冰点，就像在地球上，我们往道路上撒盐，冰雪会融化的更快。科学家们表示，这可能是浅层的地下水流动，有足够的水慢慢流向表面，才能解释得通条纹的变深。

既然火星上有水，那么火星上有生命吗？早在 2013 年时，NASA 通过对比火星表面的岩石样本后发现，火星在远古时期存在支持微生物存活的环境[7]。现在有了水，微生物存活的可能性就更大了。另外，卫星曾经拍到过一组照片，从照片上可以看到火星地下洞穴的入口[8]，现在这些洞穴中，就有可能存在水坑，里面是否会存在生命呢？我们现在不知道。

火星生命之谜是目前行星科学中最有份量的未解之谜之一，我们期待着更多好消息的出现。下一集我继续给你讲太阳系中另外两颗迷人的星球，木卫二和土卫二，也就是欧罗巴和恩克拉多斯。

[1]https://en.wikipedia.org/wiki/Exploration_of_Mars#Timeline_of_Mars_exploration

[2]https://www.nasa.gov/press-release/nasa-to-announce-mars-mystery-solved

[3]https://heavy.com/news/2015/09/is-nasa-going-to-announce-mars-has-flowing-liquid-water-life-ocean-mystery-solved-press-conference-how-to-watch-livestream/

[4]https://v.qq.com/x/cover/el7mouselxpimp4/l0169yj54b4.html?

[5]https://news.nationalgeographic.com/2015/09/150928-mars-liquid-water-confirmed-surface-streaks-space-astronomy/

[6]https://www.nasa.gov/press-release/nasa-confirms-evidence-that-liquid-water-flows-on-today-s-mars

[7]https://mars.nasa.gov/resources/5123/

[8]https://www.space.com/3632-mars-caves-targets-search-life.html