找了两年火星生命，发现脚下曾是一片岩浆？
本文来自微信公众号：果壳 （ID：Guokr42），作者：溯鹰，原文标题：《这么大一湖说没就没了？那还上哪儿找火星生命证据去……》，题图来自：视觉中国
在一颗星球漫长的演化历程中，石头既是产品，也是见证人。
大自然的岩石千千万，不同岩石类型对应着截然不同的成因机制，记录着截然不同的演化故事。对于勘探程度极低、获取数据极难的地外天体来说，更为如此。
火星上的一块岩石，很大程度上能决定你下次抬头看它时，看的究竟是一颗无趣的小亮斑，还是足以消弭人类孤独的第二生命摇篮。
只不过，这件事儿，毅力号（Perseverance）把它搞复杂了。
面对全新的大地，毅力号晃动着脑袋 |?NASA/JPL-Caltech/MSSS
太长不看版
毅力号被派往火星寻找生命证据；
它着陆在一处河流三角洲附近，远古可能有大湖；
众所周知，水是生命之源，如果火星有过生命，证据可能在湖底的沉积岩中；
结果，毅力号发现，湖底岩石不是沉积岩，而是火成岩，由岩浆凝固而成；
众所周知，生命不可能存在于上千摄氏度的高温岩浆里；
哦豁？事情复杂了……
搜寻火星生命
毅力号是美国国家航空航天局（NASA）在2020年发射的火星探测器。2021年2月，毅力号成功着陆于预定的目标探测区——火星耶泽罗（Jezero）陨击坑。它是一辆“火星车”，配备有车轮，可以自由地在火星表面移动。
通常来说，斥巨资向地外天体发射一颗探测器，肯定是希望它能“搞个大新闻”。因此，除了确保着陆成功率这个基本前提外，还需要谨慎评估着陆地区的潜在科学价值。
但这事儿不能瞎猜。一般的做法是，先用部署在火星轨道上的遥感探测卫星对地形照一遍，基于现有认识，确定哪里具有重大的潜在探索价值，然后才让火星车下去，实际跑一跑，正式开始验证。
耶泽罗陨击坑及其周缘河口与三角洲地貌| NASA/JPL-Caltech/MSSS/JHU-APL/ESA & NASA/JPL-Caltech/ASU
人类探测火星，瞄准的最大科学命题不外乎两个：太阳系早期演化，以及地外生命是否存在。
火星上的陨击坑密密麻麻，NASA的科学人员之所以选择这个叫耶泽罗的陨击坑作为毅力号的探测区域，有一个重要的原因——它被泛滥过。
泛滥这个词，在日常语境中被用泛滥了，以至于很多时候我们会忽视它的原意——水的泛延与滥淤。
在耶泽罗陨击坑的边缘，遥感图像上清晰表现出河道和三角洲的地貌特征。三角洲是奔腾的河水裹挟着泥沙流出河口形成的产物，在河口处，河水散开，携带的泥沙瞬时失去动能，在河口形成扇面状淤积体，这便是三角洲。
地球上的河流与三角洲 | caltech
在地球上，黄河、长江、尼罗河……大江大河的入海口或入湖口都发育有三角洲。今日的火星虽然早已没有液态水，但河水携带的砂泥不会凭空蒸发，它们堆砌的三角洲，以地质遗迹的方式留存下来，清晰表明了自由流淌的水体在远古时代曾经泛入耶泽罗陨击坑，形成一个巨大的湖泊。
但是，水的存在本身，不是人们寻求的终极答案。水的背后还有一个更大的意义：它是生命之源。
如果火星早期有生命，它们大概率应该存在于水体中（想想地球吧，地球生命可是在诞生几十亿年后才完成登陆壮举的）。
哪怕今天的火星早已不适宜生命维持，但远古生命存在的证据，可以通过某种方式凝固在时光中，那就是化石。
化石一般保存在沉积岩层里。倘若火星早期的地表水中曾经存在生命，它们的遗迹，很可能就掩埋在由水中的泥沙所堆砌的沉积层中。
只要找到一件确凿的火星化石样本，人类从此在浩渺宇宙中就再也不用集体孤独了。首次发现地外生命的壮举，也可以顺利印上毅力号的大名，流芳百世了。
水与火之争
现在，距离毅力号落在耶泽罗陨击坑三角洲边上，已经过去了快两年，数篇《科学》、《科学进展》论文见刊，报道了毅力号的重大发现——
它在三角洲边缘探测的岩石，很可能不是沉积岩层。
不是沉积岩层……也就是说岩性都搞错了呗！这是什么发现啊喂！
文章给出证据说，毅力号着陆区（Seitah地区）的岩石很可能是火成岩，它们是炽热岩浆凝固的产物，和水没有半毛钱关系。
毅力号拍摄的耶泽罗着陆区地表面貌 |?NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS
文中给出的证据也很有说服力：毅力号的分析仪器检测到该区域岩石中存在大量橄榄石。橄榄石[ (Mg，Fe)2SO4 ]是镁和亚铁离子的简单硅酸盐，是火成岩的独特产物，它在地表水环境中非常不稳定，因而很少出现在沉积岩中。
并且，毅力号进一步发现，这些橄榄岩的晶体长得十分粗大（毫米级，对造岩矿物来说已经很大了），只能在绝热条件较好的地壳内部才能长成，甚至地表流淌的岩浆都不见得能长出这么大个儿的晶体。
一句话：它们压根儿就不是地表产物。
这玩意儿就是橄榄石 | Rob Lavinsky，?iRocks.com
至此，事情已经在尴尬的边缘疯狂试探了，因为火成岩和沉积岩可是从“根儿上”就完全不同的两类岩石。
在地质学科的发展史中，人类甚至为这事儿掀起过一场激烈的争吵，最后可能发生过拎着锤子聚众“友好交流”的野外研讨会。这就是地质学史中著名的“水火之争”。
总之就是，一帮人坚持岩石都是“水成”的，一帮人则坚持岩石都是“火成”的，大家都想统合“水与火之歌”，结果搞成了“水与火之割”。最终，地质学家发现岩石可以形成于两种截然不同的机制下，是两个完全不能统约的真子集。
一类岩石延续了“火成岩”这个名称，系指由高温岩浆直接凝固而形成的岩石；
另一类，“水成岩”，后续被改称沉积岩，系指由地表松散堆积物（比如泥沙等固体碎屑、或着水体里出溶的化学沉淀物）历经埋藏和压实，最终形成的岩石。
当然，除了这两类，后续发现岩石世界里其实还有第三个基础类别——变质岩，本文暂按下不表。
相较火成岩，化石显然只能存在于沉积岩中。道理很简单，按人类现有认知体系，生命显然不可能存在于上千摄氏度的高温岩浆里嘛。
也就是说，如果奔着“寻找生命存在痕迹”这个命题搞探索，那么，当你发现目标岩石是火成岩的那刻起，这个命题就等于已经被判了死刑。
火星（短暂的？）水历史
但科学家是一种很机智的生物，他们可以告诉大家——发现火成岩也很重要啊！毕竟，比起沉积岩，火成岩有一个重要优势——它具有放射性同位素测年功能！（哦。）能够为梳理火星演化史提供重要的年龄里程标！（哦。）
毅力号着陆区这片火成岩测定出来的年龄大概是38~40亿年。这个年龄远早于大湖，甚至早于耶泽罗陨击坑形成的年代！也就说，连坑都没有的时候，这些火成岩就已经有了，那就更毋论坑里进水成湖后的种种可能性了。
“鬼故事”还没有结束，更糟心的还在后头：这些火成岩里的橄榄石保存得太“新鲜”了。
刚才提到过，橄榄石在地表水环境里并不稳定，很容易水化形成蛇纹石。如果耶泽罗陨击坑里曾经进过水，那么这些早先形成的橄榄石，就会以湖床的形式被水淹没。可是，它们的新鲜度，却并不能证明它们曾经与水发生过长时间的“亲密接触”。
那就只能说明：这坑里的水可能并没那么多，又或者，水存在的时间太短了。
火星上的耶泽罗陨击坑，在几十亿年前可能被水覆盖，形成一个巨大的湖泊。但毅力号最新的结果暗示，这个湖可能并没有存在太久的时间 | NASA/JPL-Caltech
再糟心的东西，终归也要有个说法，在铁一般的事实面前，科学家也只得给出一套完备的解释。
首先是地壳内的火成岩为什么会来到地表。这个好解释。耶泽罗陨击事件撞破了地表呗，地下的东西被翻出来了。
然后是水。毕竟，曲流河道和三角洲还在，它们是流水曾经存在过的铁证。甚至水的来源也好解释——它们是冥古宙晚期重轰炸的产物。当时太阳系大行星调整轨道时弹飞了无数小天体，糊了火星（以及地球、月球……）一脸。这些小天体大多是冰块，给岩石行星表面带来了丰富的液态水，最终汇为河流与海洋。
远古时期的火星海洋想象图 | M. Kornmesser / ESO / N. Risinger， skysurvey.org.
经历了短暂的丰沛期之后，火星上的这些水就迅速消亡了。
毕竟，火星个头太小、冷得够快，星核里的液态铁一旦失去流动性，星球的磁场就会消失，没有磁场的保护，太阳辐射出的带电粒子流（太阳风）可以轻易吹飞大气层，让火星表面和大气之间的水循环彻底停摆。
当水循环这个链条断掉之后，水一经蒸发，便会散向宇宙，一去不回。地表的江河湖海，自然也就迅速干涸，其中就包括了注入耶泽罗陨击坑的那条滚滚大江。
毅力号在火星上的轨迹及当年位置。它一直都在耶泽罗坑底行驶，目前正朝着左上角的三角洲主体进发。至于为什么不直接降落在三角洲上…… 看看这个地势就明白了 | NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
至此看，在头两年的旅程里，毅力号并没有发现有关火星生命的迹象，不过也别失望得太早，后续还有两个好消息。
一个好消息是，它探测的这片火成岩区域，处于三角洲的边缘而非内部。第二个好消息则是一句废话：毅力号拥有车轮嘛。它还在继续行进，朝着三角洲的内部进发。
随着毅力号靠近三角洲，它拍回来的风景也越来越秀丽了。你看右上边这块岩石，像不像是沉积岩呢？| NASA/JPL-Caltech/ASU/Paul Byrne
下半场的探索究竟能发现什么新鲜事？我们不妨继续耐心等一等。毕竟，任何科学发现都是大胆摸索、小心证实的过程。何况火星地平线的彼端又是人类从未踏足过的区域。
至于一切究竟如何，不妨且看下回分解吧。
本文来自微信公众号：果壳 （ID：Guokr42），作者：溯鹰，编辑：Steed
