水是構(gòu)成生命體最主要的物質(zhì)。所有已知的代謝、繁殖等生命活動都離不開水的參與。實際上，液態(tài)水的存在是地球之所以能孕育出生命的關(guān)鍵條件。因此，當我們仰望茫茫星空，探尋是否有合適人類生存的地外家園，憧憬著是否有外星人等地外生命的時候，首要目標往往是尋找液態(tài)水。

遺憾的是，除了地球之外，目前來看太陽系其它幾個行星表面都太冷或太熱，無法長期擁有液態(tài)水。但是，這種情況并不是一成不變的。例如，在太陽系的早期，大約距今 45 億至 37 億年前，年輕火星（或金星）表面可能有大量的液態(tài)水存在，甚至有可能形成大規(guī)模的海洋。有意思的是，在同樣的時間里，地球上孕育出了最早的生命。由于火星與地球的距離較近，各種地質(zhì)環(huán)境條件類似。因此，目前有很多學(xué)者認為年輕的火星可能有適宜生命起源或者生存的環(huán)境。

關(guān)于火星是否有生命的探討，最早源于一個美麗的錯誤。早期人們通過望遠鏡觀察火星表面，發(fā)現(xiàn)了各種各樣的線條結(jié)構(gòu)。1877 年，意大利天文家斯基亞帕雷利（Giovanni Schiaparelli）做過觀測記錄。然而，人們從意大利語翻譯成英語的時候，河道（canali）被誤譯成運河（canal）。一時間使得當時的人們產(chǎn)生火星上有很多小人在挖運河的錯覺。之后，有關(guān)火星生命的討論就從未停歇，只是大部分還停留在猜測和臆想的階段，沒有實際的科學(xué)證據(jù)。

意大利天文家斯基亞帕雷利的火星地圖。版權(quán)／Wiki

近些年，科學(xué)家利用先進的觀測及分析手段開始對火星生命假說進行科學(xué)驗證。其中，最有名的莫過于 1996 年發(fā)表的一篇有關(guān)火星隕石的研究文章（McKay et al.,1996,Science）。在這項研究中，學(xué)者們首次報道了火星隕石（編號 ALH84001）中含有多種有機物且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且觀察到碳酸鹽小球等特征。這些被認為是微生物活動才可以產(chǎn)生的信號，因此成為火星存在生命的強有力證據(jù)。文章發(fā)表后，引起了當時的科學(xué)界和美國政府的極大興趣。時任美國總統(tǒng)比爾 . 克林頓甚至親自參加了新聞發(fā)布會。隨后，在美國政府的支持下，美國航天局（NASA）啟動了一系列的火星探測計劃，并且設(shè)置了 NASA 天體生物學(xué)研究中心（NASA Astrobiology Institute）項目。

雖然之后的許多年，多位學(xué)者陸續(xù)發(fā)文質(zhì)疑 1996 年論文的結(jié)果，認為觀察到的現(xiàn)象并不是生命活動的信號，而是假象或非生物參與的化學(xué)反應(yīng)信號。但不可否認的是，美國政府率先啟動的一系列尋找地外生命的探測計劃，極大地拓展了我們對于火星等地外天體的認知邊界。例如，通過衛(wèi)星遙感及登陸火星車分析等一系列探測計劃，我們逐漸了解了火星表面物質(zhì)的成分及分布規(guī)律、地形地貌的形成歷史及原因、大氣成分及變化原因、氣候特征及其演化的歷史等等。最近，NASA 利用新布設(shè)的火震儀，還在火星表面第一次聽到了火星的 " 心跳 "。盡管信號微弱，但足以證明火星內(nèi)部有活躍的構(gòu)造活動，并不是一顆死亡星球。

ALH84001 號火星隕石。版權(quán)／Wiki

近年來，中國、歐洲、日本、阿聯(lián)酋等國家也相繼開始火星探測計劃。越來越多的學(xué)者將有機會參與到火星研究中來。其中，隨著我國天問一號探測任務(wù)的成功實施，中國學(xué)者目前已經(jīng)掌握了火星探測的初步數(shù)據(jù)并積累了寶貴經(jīng)驗。

未來，中美兩國都制定了火星采樣及返回的計劃。相信在不久的將來，我們會對火星上是否存在或者存在過生命，有一個更明確的答案。或許，遙遠的過去看起來有些虛無縹緲，那么現(xiàn)代的太陽系中還有沒有其它擁有海洋的星球呢？答案是肯定的，而且不止一顆。它們就是我們的下半場主角——冰衛(wèi)星。

我們對于每月十六號的圓月都有深刻的印象，也曾幻想過天狗食月、嫦娥奔月、吳剛伐桂等月亮上的那些故事。可惜的是，月球極度干旱和寒冷，也沒有氧氣，所以并不適合生物生存。好消息是，土星和木星的好多顆 " 月球 "，可能合適。

旅行者 2 號探測器在行進過程中，第一次近距離觀察了土衛(wèi)二。版權(quán)／NASA

土星和木星有著極為龐大的天然衛(wèi)星系統(tǒng)（相當于地球的月球），目前已知土星和木星分別有 83 個和 80 個天然衛(wèi)星。這些天然衛(wèi)星往往半徑很小，而且表面極度寒冷。此外，衛(wèi)星經(jīng)歷過幾十億年的演化歷史，往往被認為內(nèi)部熱量已經(jīng)接近枯竭。因此，人們之前很少關(guān)注它們，更遑論將它們與地外生命聯(lián)系在一起。

認識的轉(zhuǎn)變始于 20 世紀 80 年代 NASA 對外太陽系開展的一系列探測計劃。當時，旅行者 2 號探測器在行進過程中，第一次近距離觀察了土衛(wèi)二（土星的一個天然衛(wèi)星），并成功傳回了圖片資料。僅僅看到這些照片，科學(xué)家們就已經(jīng)十分興奮。因為土衛(wèi)二表面完全不像月球一樣千瘡百孔，而是非常光滑。這表明，一定有某個過程持續(xù)抹去了撞擊的痕跡（在地球上是液態(tài)水持續(xù)的侵蝕和搬運），維持了土衛(wèi)二很年輕的冰面龐，或者叫 " 凍齡 "。考慮到土衛(wèi)二并沒有大氣且表面溫度極低，因此可以排除風(fēng)蝕或冰融等因素，這種神秘作用很可能是冰下的液態(tài)水活動。隨后，伽利略衛(wèi)星還拍到了木衛(wèi)二年輕的冰面，并且第一次理論上證實了冰下有液態(tài)水活動。

卡西尼號拍攝到的土衛(wèi)二南極水汽噴柱。版權(quán)／NASA

在世紀之交，NASA 決定開展土星及其衛(wèi)星系統(tǒng)的探測工程，與歐空局一起進行了卡西尼 - 惠更斯號土星探測計劃。其中，卡西尼號探測器主要負責(zé)遠程探測土星及其衛(wèi)星。2005 年，卡西尼號按計劃飛越土衛(wèi)二上空，結(jié)果在土衛(wèi)二南極區(qū)域發(fā)現(xiàn)了水冰噴柱！這無疑是冰下有液態(tài)水海洋的最強有力證據(jù)。隨后，NASA 調(diào)整了飛行計劃，決定為土衛(wèi)二探測分配更多的飛行時間。

之后一系列的飛越及分析帶來了更多意想不到的結(jié)果。例如，卡西尼號的重力測量結(jié)果表明，南極地區(qū)的重力異常需要冰下存在密度更高的材料來解釋，很可能就是液態(tài)水，并可以依此來推斷地下海洋的深度和范圍。此外，卡西尼號對極區(qū)噴出水冰的分析表明，土衛(wèi)二海水中不僅有各種各樣的無機鹽（NaHCO3、Na2CO3、NaCl），還有包括氫氣、氨氣和甲烷等多種氣體！眾所周知，甲烷和氨氣在較低溫度下很難形成，一般需要依賴產(chǎn)甲烷菌、固氮菌等生物活動。通過對卡西尼號分析數(shù)據(jù)的進一步解讀，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了多種多樣的有機物，有的甚至有很復(fù)雜的結(jié)構(gòu)（C6 或更長的碳鏈）。這些發(fā)現(xiàn)使得 NASA 把土衛(wèi)二列為 " 太陽系中最有可能有地外微生物活動的星體之一 "。

在傳奇天文學(xué)家惠更斯發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六（或譯 " 泰坦 "）的 350 年后，人類通過惠更斯號探測器首次近距離觀察并且順利登陸了這顆碩大的冰衛(wèi)星。不同于土衛(wèi)二及木衛(wèi)二等其它的兄弟姐妹，土衛(wèi)六有與地球類似的大氣壓，但大氣的主要成分是氮氣及少量的甲烷和氫氣。由于它的表面溫度極低（接近 -180°C），水呈現(xiàn)出堅硬的冰形態(tài)，形成了表面高高的山峰和 " 沙 " 粒。奇怪的是，惠更斯號竟然在土衛(wèi)六表面觀察到液態(tài)的河流及湖泊的特征，但隨后的分析發(fā)現(xiàn)這些液體主要由甲烷、乙烷等有機物組成，與地球上的液態(tài)水大相徑庭。雖然土衛(wèi)六有豐富的有機物，可以為組成生命提供基礎(chǔ)材料，但低溫導(dǎo)致的液態(tài)水的缺失將會是生命起源和生存的一大挑戰(zhàn)。不過，目前有越來越多的證據(jù)顯示，土衛(wèi)六的深部可能有一層液態(tài)水海洋。如果未來有機會到達土衛(wèi)六深部海洋，是否會像凡爾納在《地心游記》中描繪的那樣，發(fā)現(xiàn)下面有微生物甚至更高級的多細胞生物呢？

目前，世界上只有美國等少數(shù)國家掌握外太陽系的探測技術(shù)和數(shù)據(jù)。由于地緣政治等因素，中國科學(xué)家在上述任務(wù)中的參與度并不高。不過，我國已經(jīng)開始論證自己的木星探測計劃，預(yù)計在 2030 年前后發(fā)射 " 甘德 " 號探測器，對木星及其衛(wèi)星系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部特征展開探測。同時，包括中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和中科院深海科學(xué)與工程研究所等多家單位的學(xué)者，已開始對冰衛(wèi)星的宜居性開展一系列預(yù)研。

火星一直在吸引人類好奇心，持續(xù)開展探測活動。版權(quán)／NASA

鑒于探索地外生命問題的特殊屬性，該領(lǐng)域的前沿研究主要依賴行星探測獲得的數(shù)據(jù)和樣品。然而行星探測往往花費高昂，并且需要完整的產(chǎn)業(yè)鏈及先進技術(shù)體系的支撐。從某種程度上來說，這些 " 高貴 " 出身限制了它的發(fā)展規(guī)模。目前只有極少數(shù)國家具有獨自開展行星探測的實力，也只有少數(shù)國家開展了相關(guān)的教育。幸運的是，我國已經(jīng)將 " 深空 " 探測作為國家重大戰(zhàn)略，成功實施了 " 嫦娥 "" 天問 " 等探測計劃，且在多所高校成立了 " 行星科學(xué) " 本科及研究生專業(yè)，為人類能和平共享太空資源、探索宇宙未知貢獻了東方力量。未來，越來越多的中國學(xué)生和學(xué)者將有機會親眼見證宇宙奧秘的揭示，甚至?xí)鴮懱剿鞯赝馍臍v史。

最后，筆者想說的是，對于地外天體了解得越多，我們越應(yīng)該清醒地意識到：地球是唯一的，要珍愛它。地球是目前宇宙中已知唯一有生命的星球。即使太陽系及系外存在多個海洋星體，它們的環(huán)境也非常極端，不適宜動植物等復(fù)雜生命的生存。在當今全球變化等人類生存挑戰(zhàn)愈演愈烈的情況下，我們不應(yīng)該、也不能把深空探測作為尋找退路的手段。