1 火星來客艾倫山84001
我們的故事要從1996年8月7日，美國東部時間下午1點15分開始。
這一天，風和日麗，在白宮的南草坪上，時任美國總統比爾·克林頓（Bill Clinton）麵帶笑容地走到一個小小的發言台前，從容地拿出講稿，朝前方看了一眼，然後說：“世界上一些最傑出的科學家，經過數年的探索和幾個月的深入研究，終於得到了今天這個結果。如果這一發現得到確認，它肯定會成為科學界發現的最令人驚歎的宇宙見解之一。可以想象，它的影響深遠，包含的意義令人敬畏。盡管有希望解答人類一些最古老的問題，但它也提出了另外更觸及根本的疑問……”
克林頓的白宮講話轟動了全世界。一時間，全球所有主流媒體的頭版頭條都是關於這項重大新發現的報道。據我所知，這也是美國總統第一次就一個科學新發現給予如此高的重視。著名的美國天文學家卡爾·薩根（Carl Edward Sagan, 1934—1996）這樣評價：“這些發現如果得到證實，將成為人類曆史上的一個轉折點。”4個月又13天後，卡爾·薩根告別了人世。
要想知道克林頓到底宣布了一項什麽重大發現，得聽我從頭跟你講起。
在克林頓白宮講話的12年前，也就是1984年的夏天，在美國南極考察站的所在地南極的艾倫山，地質學家羅伯塔·斯科爾（Roberta Score）開著雪橇車在基地附近閑逛。她突然注意到，在前麵不遠處有一塊土豆大小的黑黢黢的石頭。
在南極發現的每一塊石頭都很值錢。因為這片大陸覆蓋著幾千米厚的冰雪，終年人跡罕至，如果在白茫茫的冰原上發現了一個小黑點，幾乎可以肯定那就是一塊來自天外的隕石。因此，在南極撿隕石成了各國南極科考隊一項重要的日常工作。我國的南極科考隊已經撿了1萬多塊隕石，全世界科考隊在南極撿到的隕石總數至少超過4萬塊。
所以，斯科爾撿到這麽一塊隕石時並沒有怎麽激動，她隻是按照操作流程將它包好，貼上標簽，標簽上寫著“ALH84001”，其中“ALH”是艾倫山的簡稱，“84001”表示是1984年發現的第一塊隕石。因此，這塊隕石的中文名稱是“艾倫山84001”。它隨後被送到了位於休斯敦的約翰遜航天中心隕石實驗室保存。斯科爾當然想不到，12年後，“艾倫山84001”這個名字將出現在全世界各大報紙的頭版頭條上。
許多隕石內部都包含著極微小的氣泡，這些氣泡裏隱藏著隕石身世的秘密。艾倫山84001在約翰遜隕石實驗室靜靜躺了10年，終於在1994年輪到它接受“體檢”。這塊隕石就像童話中的灰姑娘一樣，因為這次體檢而徹底改變了命運。科學家們通過分析隕石中的氣泡發現，這塊隕石竟然來自火星！它一下子就成了眾人矚目的“火星王子”。當然，僅僅是“火星王子”這個身份，那還遠遠不值得克林頓發表白宮講話，這僅僅是一個開端。
你可能會好奇，科學家們憑什麽就能肯定它來自火星呢？這就要仰仗1976年在火星成功著陸的海盜1號（Viking 1）和海盜2號（Viking 2）火星探測器的研究成果了。海盜號探測器成功地采集了火星大氣的成分，並將數據發回了地球。這些大氣成分的數據就成了鑒定隕石身份的關鍵證據。艾倫山84001的氣泡數據分析結果與火星大氣成分相符，這塊隕石極有可能來自火星。要特別說明的是，發現來自火星的隕石並不算是特別重大的發現，因為此前已經發現了很多塊，艾倫山84001隻不過是12塊來自火星隕石中最古老的一塊，它大約有45億歲。
通過放射性同位素年代測定以及其他一些複雜的物理分析，科學家為我們還原了艾倫山84001的身世：大約在1.5億年前，火星表麵遭受了一次嚴重的小行星撞擊，無數的火星岩石被拋向太空，速度超過了火星的第二宇宙速度(1)。這些被拋向太空的岩石在太陽係中遊**了一億多年，大約在1.3萬年前，艾倫山84001被地球俘獲，墜落在了南極的冰天雪地上，最終被斯科爾撿到。
這簡直就是一個傳奇啊，不過更傳奇的還在後麵。艾倫山84001被認定是火星來客後，立即引起了許多科學家的興趣。對於火星隕石，當時科學家們最感興趣的研究課題是證實火星上存不存在水。1996年，行星科學家拉爾夫·哈維（Ralph P. Harvey）和地質學家小哈利·麥克斯溫（Harry Y. McSween Jr）在《自然》 （Nature）雜誌上發表了第一篇對艾倫山84001的分析論文(2)。不過，這篇論文很遺憾地指出，艾倫山84001中包含的是非水生物質。也就是說，這塊隕石無法證明火星上曾經存在水，繼續研究的價值不大。
《自然》雜誌可是最權威的科學期刊之一，假如艾倫山84001不是在哈維他們研究的同時，又受到了另外九名科學家的關注，那麽很可能就再也不會有後麵的故事了。每一個傳奇故事的背後都會有一係列的幸運和巧合。
哈維他們的論文發表後，又過了僅僅一個月，美國國家航空航天局（NASA）約翰遜航天中心的天體生物學家大衛·麥凱（David S. McKay）和他領銜的九名科學家小組宣布：在艾倫山84001中發現了一種叫多環芳烴（PAHs）的物質，而且可以用生命過程來解釋它的存在。這等於宣布了火星在45億年前就很可能出現了生命。更令人震撼的是，他們還公布了一張照片，這是電子顯微鏡拍攝的隕石內部的高分辨率照片，在這張照片上有一個蚯蚓形狀的物質，外形非常像是某種細菌，但它還不到頭發絲的1%那麽粗。
照片一出，天下嘩然，有人把它比喻為20世紀上天送給人類的最後一份大禮，各種媒體的震驚標題也是滿天飛舞，好不熱鬧。於是，就有了本書開篇提及的那一幕，時任美國總統克林頓在白宮南草坪宣布了這一重大消息，順帶還宣布，美國將在第二年，也就是1997年的獨立日這一天把人類曆史上第一輛火星車送上火星。NASA沒有讓克林頓的牛皮吹破，這就是後來成功登陸火星的火星探路者號（Mars Pathfinder, MPF）所攜帶的火星車。
大衛·麥凱等人轟動全世界的研究成果，在克林頓講話的8天後發表在了另外一本與《自然》齊名的權威科學期刊《科學》 （Science）上(1)。大家記住，科學界的名言是：“非同尋常的主張需要非同尋常的證據。”艾倫山84001中含有疑似火星微生物的遺跡，這百分之百是一個非同尋常的主張，那就需要有非同尋常的證據來證明它。
我們逐一來看一下大衛·麥凱提出的四個證據。
第一個證據：在艾倫山84001中檢測出了一種被稱為“多環芳烴”的有機化合物，而且他們排除了地球汙染的因素。在地球化石中，這種有機化合物一般都與腐壞的生物有關。換句話說，在地球環境中，要產生多環芳烴一般都需要腐化生物的參與。
第二個證據：艾倫山84001中含有某些特定的含鐵和含硫礦物的沉積，在地球上，這些礦物可以是某些細菌的代謝產物。
第三個證據：這可能是最有力的一個證據，在艾倫山84001的碳酸鹽礦物的邊緣聚集著排列有序的磁鐵礦，也就是四氧化三鐵（Fe3O4）晶體微粒。從這些晶粒的大小、形狀和精致細節來看，它們與地球上那些能消化磁鐵礦的細菌所製造的晶體微粒類似。
第四個證據：這也是最直觀、最受媒體歡迎的證據，就是那張電子顯微鏡拍攝的一個細菌狀物質的照片。
單獨看這四個證據中的任何一個，都難以構成鐵證。例如，多環芳烴並不總是與腐化生物有關，在一些特殊的自然條件下，多環芳烴也能形成。第二個證據與第一個證據麵臨同樣的問題。第三個證據也麵臨詰難，地球上的微生物製造磁鐵礦是為了利用地球的磁場來幫助引導方向，但是，火星的磁場還不到地球磁場的0.2%，微生物憑什麽也會演化出生成磁鐵礦的能力呢？第四個證據雖然看起來很酷，但火星上的這個微生物也未免太小了吧，隻有幾納米大，即便用當今最先進的顯微鏡也無法看到它們的細胞壁。因此，要認定它們是生物而非恰好是某種天然的形狀，實在有點困難。
但如果把這四個證據放在一起，那麽用火星微生物來解釋就會變得最簡單，需要的假設也最少。任何科學結論都需要經過獨立第三方的審查，尤其是如此驚人的結論，就更加需要超嚴格的審查。
在克林頓講話之後不久，NASA的時任局長丹尼爾·戈爾丁（Daniel S.Goldin）就邀請了聲名卓著的古生物學家J.威廉·舍普夫（J. William Schopf）對自家的研究成果進行獨立評估。這位舍普夫可謂當仁不讓的人選，他發表過多篇重量級的、有關遠古地球生命證據的論文。並且，丹尼爾·戈爾丁並沒有要求舍普夫親自對隕石進行研究，隻是要求他對已經發表的證據做出獨立的評估。
經過仔細而慎重的評估後，舍普夫發表了自己的結論：不能排除艾倫山84001受到地球環境汙染的可能。具體說來，舍普夫認為非生物作用以及艾倫山84001在南極停留的這1.3萬年，其受到的地球環境汙染都可以留下上麵提出的那四個證據。但是，舍普夫也承認，火星微生物也是一種可信的解釋。隻是目前的資料還不足以清晰地指出哪一種解釋才是正確的。
換句話說，火星遠古微生物這一解釋並沒有經受住科學共同體(2)的嚴苛檢驗，但這並非蓋棺定論，結論並沒有被推翻。對於科學家們來說，要想繼續給火星微生物假說增加可信度，有兩個必須完成的艱巨任務：第一個任務是證明火星至少曾經有水；第二個任務是從火星上帶一塊確保沒有受到地球汙染的岩石標本回來。
火星上到底有沒有水？破解這個謎團將成為1996年後人類探索火星最為主要的目標，沒有之一。我們迫切地想知道：火星現在有沒有水？過去有沒有水？我和你都是幸運的，因為這個問題現在已經有了確切的答案，而卡爾·薩根先生隻能帶著強烈的好奇告別人世。
2015年9月25日，星期五，NASA突然發布了一篇新聞稿(3)，內容隻有寥寥數語，但是絕對勁爆。新聞稿裏說：“NASA宣布已經解決了火星的未解之謎，一項重大的科學發現下周將在NASA總部揭曉，我們周一見。”(4)好一個周一見，吊足了人們的胃口。在我的印象中，NASA還是第一次這麽吊人胃口。於是，全世界的科學迷都在熱烈地討論著周一到底要宣布什麽重大發現。難道說，NASA在火星表麵發現了地外生命？沒有什麽發現能比這個更重大的了。但是，我當時就覺得不可能，因為有了1996年的那次經驗，如果真發現了地外生命，那麽召開發布會的應該是白宮而不是NASA，奧巴馬肯定不會放過這種青史留名的機會。
令人無比煎熬的三天終於過去了，周一到了，發布會來了。NASA鄭重宣布：“火星並不是我們預想中的幹燥荒蕪的星球，在某些條件下，我們在火星上找到了液態水。”(5)
美國《國家地理》 （ National Geographic）雜誌在報道時用了“最具權威的、最可靠的”這種字眼(6)。那麽，NASA到底找到了什麽證據呢？火星上的水到底是怎樣被發現的呢？火星上有多少水？這些水都在哪裏？
(1)第二宇宙速度：人造天體無動力脫離地球引力束縛所需的最小速度，若不計空氣阻力，它的數值大小為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)科學共同體（scientific community）：由科學觀念相同的科學家組成的集合體，也是科學活動的主體。
(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)參見NASA發布的火星新聞發布會。
(6)NADIA DRAKE, NASA Finds ‘Definitive’ Liquid Water on Mars[J], NATIONAL GEOGRAPHIC, Sept. 28, 2015.