火星和泰坦上有生命嗎？

撰文 /　阿提耶（Sushil K. Atreya）
翻譯 /　邱淑慧 

 

　　太陽系裡的所有行星，除了地球之外，火星可說是公認最有孕育生命潛力的了，可能現在有生命存在，也可能是曾經有生命。火星有許多與地球相似的特性，例如：形成過程、早期氣候史、有水儲存，以及火山和其他地質活動等，這些可能正是微生物所需要的。而另一個經常被列入討論，認為可能有外星生物存在的，則是土星的最大衛星——泰坦（Titan，或稱「土衛六」）。

　　天文學家研究這兩個天體時，都偵測到一種經常伴隨生命出現、與生命息息相關的氣體——甲烷。火星上的甲烷量雖不多，但很顯著；而泰坦則幾乎為甲烷所覆蓋。甲烷來自生物的可能性，不亞於來自地質活動的可能性，就算在泰坦上不是，至少在火星上是如此。這兩種可能性以不同的方式解釋甲烷的出現，而且都相當合理，這顯示我們在宇宙中或許沒有那麼孤單，不然就是在火星與泰坦的地底下，都有大量的液態水，並且伴隨著出乎意料的地球化學活動。如果能夠了解這些天體上甲烷的來源與命運，將可以得到至關重要的線索，使我們得以更了解太陽系內甚至太陽系外那些類似地球的天體，包含其形塑過程、演化和生命存在的可能性。

大氣層中的角色

　　就在2003與2004年，有三個獨立的研究團隊宣佈在火星大氣中發現甲烷。美國航太總署（NASA）哥達德太空飛行中心的孟瑪（Michael Mumma）帶領研究團隊，利用位在夏威夷的紅外線望遠鏡與位在智利的雙子星天文台南座望遠鏡，以高解析度光譜儀偵測到火星上甲烷的濃度超過250ppbv，濃度隨著地點而不同，可能也會隨著時間而變。任職於羅馬物理與行星際科學研究所的佛米沙諾（Vittorio Formisano）與同事（包含我）分析了數千個蒐集自火星快遞軌道衛星的紅外線光譜，我們發現的甲烷含量低得多，約0~35ppbv。一般行星的平均值約接近10ppbv。後來，美國天主教大學的斯若波斯基（Vladimir Krasnopolsky）和同事利用加法夏望遠鏡（CFHT）測量到的行星平均值約為10ppbv，不過因為訊號與空間解析力不夠，他們無法測量到在行星上的變化情形。

　　雖然天文學家早在1944年就已經偵測到泰坦上的甲烷，不過這只是當時發現氮的附加發現，過了36年，氮的發現廣泛引起各界對這個寒冷且遙遠衛星的興趣。氮是胺基酸與核酸等生物分子的關鍵成份，所以大氣中含有氮和甲烷，加上地面氣壓是地球大氣壓力的1.5倍，可能正提供了生命前驅分子所需的要素，有些人推測，這裡甚至可能有生命形成。

　　要維持泰坦厚重且充滿氮的大氣，甲烷扮演著具控制性的中心角色。甲烷是碳氫化合物霾的來源，它吸收了太陽的紅外線輻射，並且使平流層增溫將近100℃，在對流層內，則是氫分子的碰撞使對流層升溫20℃。如果甲烷用盡，溫度會下降，氮氣就會凝結形成液態的雨，大氣也因而瓦解，泰坦的特性將會永久改變，它的煙霧和雲會消散。看似一直在雕刻著地表的甲烷雨會停止，湖泊、水坑與河流將會乾涸。而且，因為掀去了覆蓋的面紗，泰坦荒涼的地表將得以赤裸裸地呈現，在地球上可以用望遠鏡直接看清楚，那麼，泰坦將不再具有神秘感，並且成為有著薄薄大氣的一顆普通衛星。

【本文轉載自《科學人雜誌》2007年6月號】