1　火星来客艾伦山84001

我们的故事要从1996年8月7日，美国东部时间下午1点15分开始。

这一天，风和日丽，在白宫的南草坪上，时任美国总统比尔·克林顿（Bill Clinton）面带笑容地走到一个小小的发言台前，从容地拿出讲稿，朝前方看了一眼，然后说：“世界上一些最杰出的科学家，经过数年的探索和几个月的深入研究，终于得到了今天这个结果。如果这一发现得到确认，它肯定会成为科学界发现的最令人惊叹的宇宙见解之一。可以想象，它的影响深远，包含的意义令人敬畏。尽管有希望解答人类一些最古老的问题，但它也提出了另外更触及根本的疑问……”

克林顿的白宫讲话轰动了全世界。一时间，全球所有主流媒体的头版头条都是关于这项重大新发现的报道。据我所知，这也是美国总统第一次就一个科学新发现给予如此高的重视。著名的美国天文学家卡尔·萨根（Carl Edward Sagan, 1934—1996）这样评价：“这些发现如果得到证实，将成为人类历史上的一个转折点。”4个月又13天后，卡尔·萨根告别了人世。

要想知道克林顿到底宣布了一项什么重大发现，得听我从头跟你讲起。

在克林顿白宫讲话的12年前，也就是1984年的夏天，在美国南极考察站的所在地南极的艾伦山，地质学家罗伯塔·斯科尔（Roberta Score）开着雪橇车在基地附近闲逛。她突然注意到，在前面不远处有一块土豆大小的黑黢黢的石头。

在南极发现的每一块石头都很值钱。因为这片大陆覆盖着几千米厚的冰雪，终年人迹罕至，如果在白茫茫的冰原上发现了一个小黑点，几乎可以肯定那就是一块来自天外的陨石。因此，在南极捡陨石成了各国南极科考队一项重要的日常工作。我国的南极科考队已经捡了1万多块陨石，全世界科考队在南极捡到的陨石总数至少超过4万块。

所以，斯科尔捡到这么一块陨石时并没有怎么激动，她只是按照操作流程将它包好，贴上标签，标签上写着“ALH84001”，其中“ALH”是艾伦山的简称，“84001”表示是1984年发现的第一块陨石。因此，这块陨石的中文名称是“艾伦山84001”。它随后被送到了位于休斯敦的约翰逊航天中心陨石实验室保存。斯科尔当然想不到，12年后，“艾伦山84001”这个名字将出现在全世界各大报纸的头版头条上。

许多陨石内部都包含着极微小的气泡，这些气泡里隐藏着陨石身世的秘密。艾伦山84001在约翰逊陨石实验室静静躺了10年，终于在1994年轮到它接受“体检”。这块陨石就像童话中的灰姑娘一样，因为这次体检而彻底改变了命运。科学家们通过分析陨石中的气泡发现，这块陨石竟然来自火星！它一下子就成了众人瞩目的“火星王子”。当然，仅仅是“火星王子”这个身份，那还远远不值得克林顿发表白宫讲话，这仅仅是一个开端。

你可能会好奇，科学家们凭什么就能肯定它来自火星呢？这就要仰仗1976年在火星成功着陆的海盗1号（Viking 1）和海盗2号（Viking 2）火星探测器的研究成果了。海盗号探测器成功地采集了火星大气的成分，并将数据发回了地球。这些大气成分的数据就成了鉴定陨石身份的关键证据。艾伦山84001的气泡数据分析结果与火星大气成分相符，这块陨石极有可能来自火星。要特别说明的是，发现来自火星的陨石并不算是特别重大的发现，因为此前已经发现了很多块，艾伦山84001只不过是12块来自火星陨石中最古老的一块，它大约有45亿岁。

通过放射性同位素年代测定以及其他一些复杂的物理分析，科学家为我们还原了艾伦山84001的身世：大约在1.5亿年前，火星表面遭受了一次严重的小行星撞击，无数的火星岩石被抛向太空，速度超过了火星的第二宇宙速度(1)。这些被抛向太空的岩石在太阳系中游荡了一亿多年，大约在1.3万年前，艾伦山84001被地球俘获，坠落在了南极的冰天雪地上，最终被斯科尔捡到。

这简直就是一个传奇啊，不过更传奇的还在后面。艾伦山84001被认定是火星来客后，立即引起了许多科学家的兴趣。对于火星陨石，当时科学家们最感兴趣的研究课题是证实火星上存不存在水。1996年，行星科学家拉尔夫·哈维（Ralph P. Harvey）和地质学家小哈利·麦克斯温（Harry Y. McSween Jr）在《自然》 （Nature）杂志上发表了第一篇对艾伦山84001的分析论文(2)。不过，这篇论文很遗憾地指出，艾伦山84001中包含的是非水生物质。也就是说，这块陨石无法证明火星上曾经存在水，继续研究的价值不大。

《自然》杂志可是最权威的科学期刊之一，假如艾伦山84001不是在哈维他们研究的同时，又受到了另外九名科学家的关注，那么很可能就再也不会有后面的故事了。每一个传奇故事的背后都会有一系列的幸运和巧合。

哈维他们的论文发表后，又过了仅仅一个月，美国国家航空航天局（NASA）约翰逊航天中心的天体生物学家大卫·麦凯（David S. McKay）和他领衔的九名科学家小组宣布：在艾伦山84001中发现了一种叫多环芳烃（PAHs）的物质，而且可以用生命过程来解释它的存在。这等于宣布了火星在45亿年前就很可能出现了生命。更令人震撼的是，他们还公布了一张照片，这是电子显微镜拍摄的陨石内部的高分辨率照片，在这张照片上有一个蚯蚓形状的物质，外形非常像是某种细菌，但它还不到头发丝的1%那么粗。

照片一出，天下哗然，有人把它比喻为20世纪上天送给人类的最后一份大礼，各种媒体的震惊标题也是满天飞舞，好不热闹。于是，就有了本书开篇提及的那一幕，时任美国总统克林顿在白宫南草坪宣布了这一重大消息，顺带还宣布，美国将在第二年，也就是1997年的独立日这一天把人类历史上第一辆火星车送上火星。NASA没有让克林顿的牛皮吹破，这就是后来成功登陆火星的火星探路者号（Mars Pathfinder, MPF）所携带的火星车。

大卫·麦凯等人轰动全世界的研究成果，在克林顿讲话的8天后发表在了另外一本与《自然》齐名的权威科学期刊《科学》 （Science）上(1)。大家记住，科学界的名言是：“非同寻常的主张需要非同寻常的证据。”艾伦山84001中含有疑似火星微生物的遗迹，这百分之百是一个非同寻常的主张，那就需要有非同寻常的证据来证明它。

我们逐一来看一下大卫·麦凯提出的四个证据。

第一个证据：在艾伦山84001中检测出了一种被称为“多环芳烃”的有机化合物，而且他们排除了地球污染的因素。在地球化石中，这种有机化合物一般都与腐坏的生物有关。换句话说，在地球环境中，要产生多环芳烃一般都需要腐化生物的参与。

第二个证据：艾伦山84001中含有某些特定的含铁和含硫矿物的沉积，在地球上，这些矿物可以是某些细菌的代谢产物。

第三个证据：这可能是最有力的一个证据，在艾伦山84001的碳酸盐矿物的边缘聚集着排列有序的磁铁矿，也就是四氧化三铁（Fe₃O₄）晶体微粒。从这些晶粒的大小、形状和精致细节来看，它们与地球上那些能消化磁铁矿的细菌所制造的晶体微粒类似。

第四个证据：这也是最直观、最受媒体欢迎的证据，就是那张电子显微镜拍摄的一个细菌状物质的照片。

单独看这四个证据中的任何一个，都难以构成铁证。例如，多环芳烃并不总是与腐化生物有关，在一些特殊的自然条件下，多环芳烃也能形成。第二个证据与第一个证据面临同样的问题。第三个证据也面临诘难，地球上的微生物制造磁铁矿是为了利用地球的磁场来帮助引导方向，但是，火星的磁场还不到地球磁场的0.2%，微生物凭什么也会演化出生成磁铁矿的能力呢？第四个证据虽然看起来很酷，但火星上的这个微生物也未免太小了吧，只有几纳米大，即便用当今最先进的显微镜也无法看到它们的细胞壁。因此，要认定它们是生物而非恰好是某种天然的形状，实在有点困难。

但如果把这四个证据放在一起，那么用火星微生物来解释就会变得最简单，需要的假设也最少。任何科学结论都需要经过独立第三方的审查，尤其是如此惊人的结论，就更加需要超严格的审查。

在克林顿讲话之后不久，NASA的时任局长丹尼尔·戈尔丁（Daniel S.Goldin）就邀请了声名卓著的古生物学家J.威廉·舍普夫（J. William Schopf）对自家的研究成果进行独立评估。这位舍普夫可谓当仁不让的人选，他发表过多篇重量级的、有关远古地球生命证据的论文。并且，丹尼尔·戈尔丁并没有要求舍普夫亲自对陨石进行研究，只是要求他对已经发表的证据做出独立的评估。

经过仔细而慎重的评估后，舍普夫发表了自己的结论：不能排除艾伦山84001受到地球环境污染的可能。具体说来，舍普夫认为非生物作用以及艾伦山84001在南极停留的这1.3万年，其受到的地球环境污染都可以留下上面提出的那四个证据。但是，舍普夫也承认，火星微生物也是一种可信的解释。只是目前的资料还不足以清晰地指出哪一种解释才是正确的。

换句话说，火星远古微生物这一解释并没有经受住科学共同体(2)的严苛检验，但这并非盖棺定论，结论并没有被推翻。对于科学家们来说，要想继续给火星微生物假说增加可信度，有两个必须完成的艰巨任务：第一个任务是证明火星至少曾经有水；第二个任务是从火星上带一块确保没有受到地球污染的岩石标本回来。

火星上到底有没有水？破解这个谜团将成为1996年后人类探索火星最为主要的目标，没有之一。我们迫切地想知道：火星现在有没有水？过去有没有水？我和你都是幸运的，因为这个问题现在已经有了确切的答案，而卡尔·萨根先生只能带着强烈的好奇告别人世。

2015年9月25日，星期五，NASA突然发布了一篇新闻稿(3)，内容只有寥寥数语，但是绝对劲爆。新闻稿里说：“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。”(4)好一个周一见，吊足了人们的胃口。在我的印象中，NASA还是第一次这么吊人胃口。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？没有什么发现能比这个更重大的了。但是，我当时就觉得不可能，因为有了1996年的那次经验，如果真发现了地外生命，那么召开发布会的应该是白宫而不是NASA，奥巴马肯定不会放过这种青史留名的机会。

令人无比煎熬的三天终于过去了，周一到了，发布会来了。NASA郑重宣布：“火星并不是我们预想中的干燥荒芜的星球，在某些条件下，我们在火星上找到了液态水。”(5)

美国《国家地理》 （ National Geographic）杂志在报道时用了“最具权威的、最可靠的”这种字眼(6)。那么，NASA到底找到了什么证据呢？火星上的水到底是怎样被发现的呢？火星上有多少水？这些水都在哪里？

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(1)第二宇宙速度：人造天体无动力脱离地球引力束缚所需的最小速度，若不计空气阻力，它的数值大小为11.2km/s。

(2)Ralph P. Harvey & Harry Y. McSween Jr, A possible high-temperature origin for the carbonates in the martian meteorite ALH84001[J], Nature volume 382, pages49–51(1996) .

(1)David S. McKay, Everett K. Gibson Jr., Search for Past Life on Mars: Possible Relic Biogenic Activity in Martian Meteorite ALH84001[J], Science, 16 Aug 1996: Vol. 273, Issue 5277, pp. 924–930.

(2)科学共同体（scientific community）：由科学观念相同的科学家组成的集合体，也是科学活动的主体。

(3)NASA to Announce Mars Mystery Solved, nasa.gov, Sept. 25, 2015.

(4)Is NASA Going to Announce Mars Has Flowing Water? 5 Fast Facts You Need to Know, heavy.com.

(5)参见NASA发布的火星新闻发布会。

(6)NADIA DRAKE, NASA Finds ‘Definitive’ Liquid Water on Mars[J], NATIONAL GEOGRAPHIC, Sept. 28, 2015.