本周，随着研究人员重新分析半个世纪前的归档测量数据，科学家们重新审视了维京号（Viking）的数据，并认为 1976 年首批接触火星土壤的探测器可能记录到了生物活动——但在随后的分析过程中破坏了相关证据。维京 1 号和维京 2 号携带了三项专门的生命探测实验和一台微型气相色谱-质谱仪（GC-MS）；当年的团队记录到了令人困惑的气体释放，一些调查人员认为这看起来像代谢活动，尽管 GC-MS 报告没有发现明显的有机物。新的实验室模拟、对实验记录的重新检查，以及后来在火星上发现的反应性盐类，共同重新开启了一场早已因 NASA 最初的解释而尘埃落定的争论。
科学家重新审视维京号数据：这些实验究竟做了什么
维京号着陆器各携带了一个微型生物实验室，进行了三项互补的测试，旨在得出决定性结论。标记释放（LR）实验向土壤样本中注入稀释的放射性标记营养液，并监测上方大气中是否含有放射性标记气体，以此指示代谢活动。气体交换（GEx）实验润湿土壤并观察 O2、CO2 和其他气体的变化，测试土壤是否产生或消耗常见的代谢气体。热解（热解/热解释放，PR）实验将土壤暴露在光线和简单气体的混合物中，观察是否发生固碳作用。与此同时，GC-MS 对少量土壤样本进行加热，并扫描有机分子。
其中几项生物测试产生了积极响应。尤其是 LR 的读数，在许多样本中显示出放射性标记 CO2 的迅速释放——这一模式被 LR 首席调查员 Gil Levin 等人解释为与微生物呼吸作用一致。GEx 在样本润湿时返回了瞬态氧气变化，一些科学家认为这在生物学上是合理的。但通过加热土壤提取挥发性碎片的 GC-MS 运行未能发现明确的复杂有机物；它们报告了 CO2 和痕量氯代烃。当时， NASA 的初步判断是认为 GC-MS 的结果具有决定性，并将阳性生物测试结果视为陌生、非生物化学在奇异的氧化性风化层中的产物。
科学家重新审视维京号数据：高氯酸盐与破坏性测试的问题
维京号之后进入对话的最重要的新事实是凤凰号（Phoenix）着陆器在 2008 年发现火星土壤中存在高氯酸盐。此后的实验室研究（包括 Rafael Navarro-González 及其合作者领导的工作）表明，高氯酸盐在加热时是强氧化剂，会与有机物反应生成氯甲烷物种和 CO2——这正是维京号 GC-MS 观察到的特征。这些氯甲烷在 1976 年被斥为地球污染，但后来的化学研究表明，它们可能是被 GC-MS 烤箱焚毁的原生有机物的分解产物。
直白地说：在维京号上实现化学分析的热处理步骤，可能同时也抹去了能够证实生物信号的分子证据。模拟显示，即使是少量的高氯酸盐也能在热解过程中使有机物碎裂或燃烧。这一机制调和了原始争议核心的悖论：为什么 LR 和其他生物实验看起来像是有生命迹象，而 GC-MS 却报告没有有机物？新的解读是有机物确实存在，但被分析方法破坏了。
重新解读阳性信号与 BARSOOM 模型
一些调查人员的研究不仅限于将 GC-MS 的失败归因于高氯酸盐化学。化学家 Steve Benner 及其同事提出了机制模型（在最近的评论中被简称为 BARSOOM），描述了可以解释观察到的反应模式的合理火星微生物。这些假设的有机体将高度适应寒冷、干燥、氧化的环境，可能使用结合氧或非常规的代谢途径，在提供液体营养液时释放痕量气体。
支持者认为，这种生物学解释在一个单一框架内解释了维京号的多项证据：LR 对放射性标记的快速摄取、GEx 的氧气动态，以及 GC-MS 运行中特定的氯化分解产物，都与微生物的表现一致——这些微生物被着陆器的润湿或营养脉冲短暂激活，然后在化学分析过程中被热量消耗。批评者警告说，模型仍处于推测阶段：它们可以拟合数据，但不能取代对复杂有机分子的直接化学检测。目前的争论焦点不在于是否可以建立一个巧妙的模型来拟合数据，而在于能否在模拟火星条件下产生可重复、可测试的预测和新鲜的实验室实验。
为什么科学家现在重新审视维京号数据以及这对共识意味着什么
重新引起关注的部分原因是历史性的——维京号着陆即将迎来 50 周年，存档的数据集已经数字化，这促使人们利用现代知识进行新的分析。更重要的是，新的经验事实（高氯酸盐、季节性甲烷探测，以及好奇号（Curiosity）和毅力号（Perseverance）在受保护的岩石中不断发现有机物）使得旧的解释看起来不再那么可靠。目前天体生物学界的共识是谨慎的：维京号实验产生了令人着迷、无法解释的信号，而 1976 年未检测到有机物这一事实已不再能为问题定性。
这一保留意见至关重要。当今的科学共识并不是维京号证明了火星上存在生命，而是维京号的否定结论值得重新评估。许多研究人员表示，LR 的阳性读数和随后的化学反应需要重新进行系统的尝试，以测试这些模式是否可以由现实火星条件下的非生物土壤化学产生，或者生物学是否仍然是最简单的解释。结果是，科学界的态度已从肯定的“不”转向了微妙的“结论未定，但已重启调查”。
对当前和未来任务的影响
维京号的重新分析对任务设计和行星保护具有实际意义。现代漫游车避免将破坏性加热作为第一步：毅力号使用非破坏性光谱、成像和精心密封的缓存来保存样本，以便最终返回地球。在地球上，全规模实验室可以使用灵敏的湿化学方法，并避免高氯酸盐造成的干扰。火星采样返回（Mars Sample Return）目前是一项旗舰目标，其明确动机就是受限于阻碍维京号的因素——目标是将原始样本送回具有更强分析灵活性的地球实验室。
此外还涉及伦理和政策层面。如果维京号可能接触过活体生物（即使是暂时的）这一说法仍然合理，那么未来航天器的设计和任何载人任务都必须权衡正向污染（将地球微生物意外引入脆弱的火星生态系统）和反向污染的风险。行星保护规则已经包含了保守的保护措施，但重新开启的争论加强了在允许人类足迹出现之前，实施严格的遏制、消毒协议和谨慎选址的理由。
维京号的故事如何回答长期存在的问题
维京号在火星上探测到微生物生命了吗？简短而谨慎的回答是：实验产生的信号与微生物活动一致，但任务的化学分析没有提供佐证的分子证据，基于这一平衡，NASA 的官方结论一直是“没有生命”。哪些证据暗示了微生物生命？LR 的放射性标记气体释放和 GEx 的氧气响应是最具启发性的数据点；它们的表现方式在地球上会被视为代谢活动。为什么科学家现在重新审视维京号的数据？因为高氯酸盐和其他发现，加上显示高温分析会破坏有机物的实验工作，意味着最初 GC-MS 的阴性结果可能是一个假阴性。维京号实验是如何运作的，发现了什么？它们结合了润湿和营养添加、曝光测试和热化学扫描——这一互补的组合产生了一些积极的生物特征和一些模糊的化学特征。目前的共识是什么？这并不是对火星生命的既定认可，而是一个重新开启的问题：证据是可以重新解读的，而现在的解决之道取决于新的样本和更好的分析控制。
随着这一领域的发展，维京号的故事提醒我们方法至关重要：用错误的方法回答正确的问题可能会彻底抹去答案。对于天体生物学来说，下一个十年——随着火星采样返回、持续的漫游车任务和严格的实验室模拟——将是决定这些最初信号是地外生命的最初暗示，还是外星土壤一种特别具有欺骗性的化学反应的关键时期。
来源
- NASA – 维京号任务实验数据与档案
- NASA – 凤凰号任务关于高氯酸盐的发现
- Rafael Navarro-González (墨西哥国立自治大学) 关于高氯酸盐与有机物的实验室研究
- Steve Benner / 应用分子演化基金会 (研究与建模评论)
- NASA 喷气推进实验室 – 毅力号与火星采样返回任务文档
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