地球早期与生命诞生有关的关键地质证据，在地球上或许已经支离破碎很难找到了。图片来源：dslauretta.com

　　作者：溯鹰
编辑：Steed
　　银河系的某个角落里，一颗普通的恒星正在向它的八颗行星散播着光与热。放在浩繁的宇宙里，这样的场面或许太过平常；但这颗恒星，却有着几段不太一样的故事：它诞生于46亿年前，此后不久，其第三颗行星上出现了一种名为生命的物质。这种物质有点复杂，对环境的要求也不是一般地苛刻，然而自打出现时起，它们的存在之路便从未中断过一天。几十亿年生命们的“深耕”，让这颗行星从一个荒凉的石块，变成了一个有些喧嚣，但好歹生机勃勃的世界。
　　熙熙攘攘的亿万生命里，也不乏一些雄心勃勃的群体。他们一方面规划着自己的未来，试图把自己的脚步迈向前所未至的星海；另一方面，却也在不断回溯着历史，试图弄明白自己的起源、自己的来龙去脉。
　　这颗恒星名为太阳，它的第三颗行星名为地球，而地球上生命中那些雄心勃勃的群体，便是我们人类。
　　然而，历史二字从来不是一厢情愿的代名词。尽管人类已经掌握了原子核的奥秘，并把一个描述原子核行为的定律[1]用到了地质学里，用它来测定岩石的年龄。但最终，除了把最早生命出现的记录推到38亿年前，再塞进几个略显晦涩的词汇，比如“古海洋环境”、“碳同位素异常”、“生物来源有机质”之外，就没有更多细节了。
　　原因很简单：越古老的信息，在地球上保留的丰富程度就越差。要知道，从38亿年前一路演化至今的，可不只有生命，我们脚下的地质作用也同样没有停歇过一天。当年生动丰富的太初环境，随着斗转星移，化作了坚硬的磐石；而坚硬的磐石，则随着斗转星移，一点点抹灭在地质运动的翻覆中。据粗略估算，38亿年左右的岩石残片，只有十万分之一（0.00001）保留到了现在。就算是这些好不容易留下来的残片，也经历过多期变质作用的叠加，信息失真度很大。让学者们在这些“地球残卷”里重建生命诞生的细节，说实话，是挺强人所难的。
　　但好在人类是一个不乏想象力的物种。如果大地注定要掩盖自己的过往，那么就飞出它的引力圈好了。说来令人咂舌：生命起源的详细档案可能并不在地球，而在我们的邻居——火星。

　　

　　去火星
　　2018年年初，来自香港大学的约瑟夫米哈尔斯基（Joseph R. Michalski）教授及同事在《Nature》地学子刊《Nature Geoscience》上撰文[2]表示：火星在回溯地球早期环境中可能有着不可替代的关键作用。他们呼吁：与其在火星上艰难寻找地外生命存在的痕迹，倒不如去寻找一些有助于我们认识自身起源的环境细节。
　　地球生命起源的环境证据，怎么会出现在火星呢？
　　原因很简单：火星，其实可以看做是一个“未曾演化过的地球”。它犹如一个平行世界，孤零零地悬在离我们咫尺之遥的地方，静静等待着怀古之士的到来。
　　46亿年前，所有行星都产生于围绕太阳旋转的尘埃盘里。行星吸积过程中储存在星体内部的能量，维持着它们早期活跃的地质运动，然后是冰质小天体的密集陨击，为两颗行星带来海洋。在早期太阳系这些“无差别事件”面前，火星和地球大致遵循着一样的演化轨迹。这段时间，两颗行星都有着活跃的内部化学反应、混沌的原始大气、甚至可能都有遍布海洋的热液喷口…… 这些要素，恰恰就是为地球生命演化创造契机的基本环境条件。只不过，由于两颗行星有着不容小觑的体积差异，它们的演化之路，终究还是“星命殊途”了。
　　地球是太阳系四大岩质行星里个头最大的。最可能的原因是：它当年跟另一颗原行星融合过，不仅撞出了一颗月亮，也大大地加成了自身的体积（据推测，这颗原行星的大小跟火星差不多，所以可以大致认为：现今地球的体积=原始地球+火星-月亮）。在维持环境演化这件事上，巨大的身躯可谓是先天优势。巨大的体积可以保存更多的内热；而更多的内热，则能长时间维持一个熔融态的外核、以及一个会对流的地幔。熔融外核的作用是为星球提供磁场，保护星球表面的大气层不至于被太阳风吹散；而一个会对流的地幔，则是板块运动、火山和地震的直接推手，让内动力地质作用也可以源源不竭。
　　但是火星就不一样了：它体积很小，冷得很快。从诞生不过几亿年，它就早早地失去了磁场，也失去了地幔的对流。磁场的消失意味着火星表面彻底暴露在太阳风面前，电磁粒子的疯狂扫荡很快把火星大气席卷一空。而对流地幔的消失，则意味着它的内部自此无法孕育活跃的地质运动。大气消失了，大地也冷了，一言以蔽之，在地球上生命诞生的那个时间节点，火星“死了”。

　　

　　地球和火星有着不容小觑的体积差异，正是这一差异，导致两颗行星走上了不同的演化道路。图片来源：维基百科

　　

　　活着的难题
　　可这死了的火星，恰恰就是人们要苦苦追寻的“圣杯”。地表演化停滞，意味着它能够把那个时间节点的环境，凝固成一张固态的“快照”。后世再无任何活跃的地质演化过程能够覆写这个凝固的环境。对人类来说，这张异星的快照，便是补完我们自己早期历史那张最关键的拼图。
　　而我们可爱的地球——这活着的地球，却早把自己的记忆抹除得支离破碎了。沾了体积巨大的光，它维持着长达46亿年的内动力地质作用，比如板块运动、造山作用、变质作用等。不隔多久，这些地质过程就会把先前形成的地壳搞得乱七八糟：重融的重融、破碎的破碎、变质的变质。而活跃的外动力地质作用，诸如风化、搬运、蚀变，则会把地表的环境信息磨蚀成毫无意义的碎片。更让人觉得讽刺的是：对古老环境的改造中，最后推波助澜的一环不是别人，而恰恰就是我们生命自己。
　　万物生长靠资源，第一资源则是能量。生命诞生于38亿年，这个时间节点是人们划分冥古宙和太古宙的界碑。跨过了天地混沌的冥古宙，随即而至的太古宙里，早期生命熙熙攘攘地挤在大洋深处的热液口。热液口是地球内部环境和外部环境联通的关卡，也是冰冷黑暗的太古海洋里唯一温暖的“热岛”。在这里，地表与地下两个世界的物质，通过化学反应的方式，频繁地交换着能量。哪儿有“交易”，哪儿就有“人气”。于是，热液口就成了原始生命趋之若鹜的场所。
　　可生命并不是千秋万代都甘于围在“暖炉”边上取暖的窝囊存在。野心勃勃的它们，在诞生不过8亿年的时间，便盯上了整个恒星系的最终极能源——太阳。距今30亿年左右，生命朝着日光张开了怀抱，光合作用出现了。几乎立刻，光合作用就在地球掀起了一场有史以来最为翻天覆地的变革。
　　要知道，“仅仅只用沐浴日光便能生存一辈子”，这种活法太先进了。而历史的经验往往是：每当先进与落后并行而立，变革之声也就近在咫尺了。
　　光合作用的产物之一，是氧气。随着光合生物的增多，地表氧气的含量也在逐渐增大。氧气越来越多，大气层的化学特质就慢慢从还原态转变为氧化态。距今25亿年左右，光合生物们把充斥着甲烷、氨气等还原气体的原始大气，彻底改造成了一片能够反射蔚蓝色泽的氮氧大气。
　　虽然对于生命演化来说，这事的意义不亚于一场变革，但对于此前几十亿年的太古宙环境，却无疑是一场翻天覆地的灾难：氧气是一种非常活跃的氧化剂，是“氧化作用”之所以得名的气体。当它充盈地表，充盈大气、充盈海洋时，任何一块地球表面的岩石，都要接受它的覆盖、它的拷问、它的洗礼。不是成为斑斑的铁锈，就是成为腐朽的粘土[3]，整个地表环境的更新速率几乎骤升了一个数量级。
　　氧气要做的还有更多：它们让大气层的顶端凭空诞生一个新的单元——臭氧层。有了臭氧层的保护，生命再也不用窝在海里拼命躲避紫外辐射了。它们向大陆板块吹响了进军的号角，尽管宏观生物的登陆要到很久以后的显生宙才会发生，但微生物中的先驱者，已然于此时开始“感染”进了大陆岩石的热液系统，从而让生物风化作用也登上了地质历史的舞台。就这样，活着的我们，成为了追寻自身记忆的最大阻碍者。

　　

　　火星或许有一天会重新变成一颗温暖湿润的蓝色星球，不过在这之前，我们很可能会在那里找到地球上生命起源的详细地质档案。图片来源：wired.com
　　活着带来的难题，自然要用活着来解决。大氧化时代的蓝菌不会知道，20亿年后直角石的游弋是何等地壮观[4]。同样，奥陶纪这些长着巨角的海螺也不会知道，3亿年后始祖鸟的第一次振翅是何等地绚烂[5]。当火山的尘霾窒息了大地，当星陨的灼浪遮蔽了日光，当所有这些物种成为岩石里冰冷的记忆，剩下的幸存者，依然用活着作为唯一的回答。只要生存之路能延续下去，这个星球的奇迹就会一直扩张。从海洋到陆地，从陆地到天空，从天空到月面，再然后，则是赤红如火的邻星。
　　甚至终有一天，火星也会成为身后的景色。更多的世界，会浮现在火星地平线的远方。欧罗巴的冰层、泰坦的风声、恩克拉多斯的地底之海…… 直至走出太阳神殿，走向那横贯永夜的星河[6]。
　　38亿年之后，生命迈出了这样小小的一步：它们明白了自己的未来在宇宙；它们的起源之地，也在宇宙；而故事的结尾是：它们还将继续演化。
　　参考文献及注释：

　　即卢瑟福-索迪定律。
　　Michalski et al. 2018, The Martian subsurface as a potential window into the origin of life. Nature Geoscience, 11: 21-26, doi: 10.1038/s41561-017-0015-2
　　斑斑的铁锈，即赤铁矿(Fe2O3)和磁铁矿(Fe3O4)。以它们为成分主体的条带状含铁建造（Band Iron Formation），是大氧化事件的关键沉积地球化学证据。
　　直角石，Genus Orthoceras，头足纲下列的一个属，已灭绝。其锥状长角可达数米之长，是奥陶纪海洋里的顶级掠食者。
　　始祖鸟，Genus Archaeopteryx，蜥臀目恐龙下列的一个属，已灭绝。是恐龙向鸟类过渡的代表性生物门类。
　　泰坦(土卫六)有着浓厚的甲烷大气，是早期地球环境较佳的模拟。降落在泰坦表面的惠更斯号探测器曾经录制过它的风声，传回地球。欧罗巴(木卫二)、恩克拉多斯(土卫二)是太阳系的冰质大卫星，其冰层之下可能有着液态的原始海洋。如果说火星表面是太初环境的凝固记忆，那么欧、恩、泰三星，很可能就是“活着的”的早期生命起源环境。

看到这个又想起前两年不是有说什么50W要报名要去火星上开荒么,看来也雷声大雨点小啊.困难重重

刚看过星际穿越电影，人们是先不顾一切发展把地球毁掉了然后再寻找新的代替地球的栖息地

不知道哪一年才可以移民火星，现在所做的一切都可能是无用功吧

载人火星是一项系统工程，不是发个火星卫星再回收这么简单的事。就算火箭载具问题解决了，人的生理和安全问题也很难解决。