火星上可能存在外星生命但我们的漫游者能找到它吗

机器人漫游者目前正在探索火星表面。漫游者的任务是调查地球上的生命迹象。可能什么都找不到——但如果有怎么办，而漫游车就是“看不到”呢?

发表在《自然通讯》上的新研究表明，漫游者目前的设备实际上可能无法胜任寻找生命证据的任务。

作为一名极端环境微生物学家，我很熟悉在几乎不可能的地方寻找生命的挑战。

在天体生物学中，我们研究地球上具有类似于火星上已描述区域的环境或物理特征的地点的生命多样性。我们将这些陆地环境称为“火星模拟”站点。

由马德里天体生物学中心的ArmandoAzua-Bustos领导的这项新研究测试了NASA的好奇号和毅力号漫游者目前使用的精密仪器以及计划用于未来分析的一些更新的实验室设备——在阿塔卡马沙漠的火星模拟中。

Azua-Bustos及其同事发现，漫游者的试验台设备——用于在野外分析样本的工具——检测我们可能期望在这颗红色星球上发现的生命痕迹的能力有限。他们能够检测样品的矿物成分，但并不总是能够检测到有机分子。

就我的团队而言，我们的火星模拟地点是南极洲干谷和风车岛的寒冷和极度干旱的沙漠。

在这两个地方，尽管承受着极大的压力，但生命依然存在。鉴于目前的恶劣条件和微生物生命的稀缺性，寻找生命存在的证据具有挑战性。

首先，我们必须定义模拟“极端”环境中存在(和被检测到)的生命的生物和物理边界。然后我们需要开发工具来识别生命的“生物特征”。这些包括有机分子，如脂质、核酸和蛋白质。最后，我们确定在地球和火星上检测这些生物特征需要多灵敏的工具。这告诉我们检测的极限。

寻找暗微生物组

在我的极端微生物学领域，“微生物暗物质”是指样本中的大多数微生物尚未被分离和/或表征。为了识别它们，我们需要下一代测序。Azua-Bustos的团队更进一步，提出了一种“暗微生物组”，其中包含可能遗留下来的、已灭绝的地球物种。

Azua-Bustos的团队发现，复杂的实验室技术可以在阿塔卡马沙漠类似火星的超干旱土壤样本中检测到暗色微生物组。然而，漫游者目前的设备无法在火星上检测到它。

在生物量如此稀少的样本中，我们使用高度敏感的实验室方法来检测微生物生命，包括基因测序和使用显微镜分析观察细胞。现场基因组测序的原型正在开发中，但它们还不具备低生物量样本所需的灵敏度。

不同的星球，不同的规则

在其他行星上寻找生命也依赖于我们对生命存在所需条件的理解，最简单的清单是能量、碳和液态水。

在地球上，大多数生物利用光合作用从阳光中获取能量。这个过程需要水，而在南极洲和阿塔卡马沙漠等干燥的沙漠环境中几乎完全没有水，而且很可能在火星上。我们认为我们称之为“大气化学合成”的过程可以填补这一空白。

我的团队首先在南极洲寒冷的沙漠土壤中发现了大气化学合成。在这个被忽视的新陈代谢过程中，细菌通过消耗大气中微量的氢气和一氧化碳气体“靠稀薄的空气生存”。

我们认为干燥的沙漠微生物群落可能依赖于这个过程来获取能量和水，水是这个过程的副产品。我们在南极洲发现的生态系统现在为寻找火星生命提供了最有前途的生态模型之一。

我们现在相信，火星冰结的地表下可能存在生命。我的团队与NASA和比勒陀利亚大学的合作者一起计划在南极洲的大学谷对此进行调查，方法是通过微量气体消耗确定能源、代谢水和碳生产的环境限制。

我们不会找到我们无法定义的东西

在设计或优化未来用于寻找生命任务的仪器时，我们对目标生物特征的新知识以及检测它们所需的灵敏度水平将至关重要。

未来的火星任务(包括计划于2026年执行的IcebreakerLife任务)的目标是寻找生命存在的证据。IcebreakerLife将对结冰的地面进行采样，类似于南极干燥的永久冻土，如果它检测到生命迹象，火星采样返回任务将是一个高度优先的任务。

将样本返回地球进行实验室分析是有风险的。正如我们在南极土壤样本中发现的那样，挑战可能包括污染、运输过程中的低温保存，以及需要专业检疫实验室来分析样本而不破坏它们。

但正如Asua-Bustos所建议的那样，将样本带到地球进行详细的实验室分析可能是检测或排除生命存在(或过去存在)的唯一可靠方法。