金百莉在青藏高原的索爾庫裏沙漠中撿起一塊石頭，石頭中央部分的綠色物就是她要尋找的藍藻
中國的沙漠為科學家提供了與火星環境最為相似的實驗室。科學家相信，假如生命能夠在地球上這些最極端的環境中生存，那麽人們也有理由期待在外星球上發現生物
滿眼亂石的戈壁中，金百莉(Kimberley Warren-Rhodes)彎下腰，翻起一塊直徑數十厘米的石頭，看到石頭的底部有一層微綠的附著物——這正是她想要的。金百莉·瓦倫-羅茲博士來自美國宇航局艾姆斯研究中心。從1999年開始，她已經至少六次來到中國，在中國境內環境最為惡劣的沙漠中尋尋覓覓。
她這是在找什麽呢？答案是“火星生命的線索”。乍聽上去，這也許會顯得有點荒唐，但實際上，中國的沙漠的確為世界上的科學家提供了與火星環境最為相似的實驗室。科學家們已經去過了地球上最為寒冷的南極洲，也去過了地球上最為幹燥的智利阿塔卡馬沙漠，但他們真正需要的是將這兩者結合起來的極端環境。
“索爾庫裏地區位置偏遠，景色獨特，置身其中，我想我已經感覺到了未來某一天宇航員們登陸火星和返回月球工作時的情境。”金百莉說。索爾庫裏沙漠位於青藏高原，是金百莉在中國開展研究工作的三個地點之一。全世界隻有在這裏，科學家才能夠找到與火星最為接近的環境。
金百莉找到的那些石頭上的綠色附著物，其實是一種生存在極端幹旱環境下的藍藻，它們能夠在中國最嚴酷的沙漠中存活，生命力之頑強超乎想象。
“沙漠中巨大的晝夜溫差、濕度差以及強烈的太陽輻射，對生命來說都是巨大的挑戰。”金百莉的合作研究者、中科院微生物研究所劉雙江研究員說。而藍藻卻在這裏成功地生存了下來。
科學家相信，假如生命能夠在地球上這些最極端的環境中生存，那麽人們也有理由期待在外星球上發現生物。
生命的極限
近些年的科學研究表明，地球上生命的頑強程度達到了不可思議的地步。2003年，美國馬薩諸塞州大學的研究人員在《科學》雜誌上發表論文，報告在深達兩千多米的海底發現了一種能生活在121攝氏度高溫下的微生物，他們稱之為“菌株121”。研究人員在實驗室中發現，菌株121在85至121攝氏度的高溫下均能生長。
由於海底的火山活動，海水有可能被加熱到很高的溫度；同時，在海洋強大的壓力下，被加熱的海水可能達到400攝氏度而不汽化。菌株121從2003年至今一直是記錄保持者，盡管有人曾聲稱發現了能在230攝氏度環境下生存的微生物，但並未得到證實。
“自上世紀六七十年代布羅克(Thomas Brock)對極端微生物進行開創性的研究以來，人類在研究微生物的過程中對生命極限的理解一次又一次地獲得了提高。”劉雙江說。極端微生物指的就是那些生活在高溫、高鹽、高酸、高輻射等極端環境中的微生物。
對沙漠環境中的極端微生物的研究現在還處於起步階段。“中國有大麵積的沙漠和連續的沙漠環境，為研究沙漠中的極端微生物提供了不可多得的條件。”劉雙江說。
1999年金百莉第一次來中國時，她對中國的沙漠首先進行了大範圍的考察，以尋找最為幹旱的地點。從喀什到巴基斯坦邊境，從吐魯番到哈密、花土溝、若羌，再到塔克拉瑪幹和烏魯木齊，她的足跡踏遍新疆、青海和西藏，包括甘肅部分地區。
“到目前為止，中國西部沙漠的廣袤、力量和美麗是我的經曆中印象最為深刻的部分。”金百莉說。
科學家們一度認為，那些偶然附著在火星探測器上的地球微生物無法在火星上幸存，因為火星大氣稀薄，表麵接收到的紫外線的強度是地球表麵的三倍。實驗室中，在如此強的紫外線的照射下，一般微生物在短短幾秒鍾的時間裏就會喪命。
然而，有科學家在2005年發現，有一種極端微生物的生命力如此之強大，以至於它們有可能搭探測器的便車到火星上去，並在一些特定條件下在那裏存活下來。它就是某種藍藻。這種藍藻竟然能夠在南極洲和以色列幹燥的沙漠中活得很滋潤。
研究人員發現，那種藍藻能夠在火星表麵存活幾分鍾，在1厘米深的土壤中存活24小時。假如機緣巧合，它們實際上有可能會從地球移民火星。
“輻射主要會破壞微生物的DNA。”劉雙江解釋說，“科學家已經知道，某些微生物能夠自動修複受輻射而斷裂的DNA，而且修複後能夠跟斷裂前完全一樣。”
“目前，科學家已經了解微生物何以在高溫和低溫環境下生存，但至於微生物是如何適應沙漠環境中的巨大溫差的，人們還不得而知。”劉雙江介紹說。他以前主要的研究興趣是熱泉中的極端微生物，為此沒少在雲南跑，而近年來他也開始對沙漠中的微生物感興趣了。
線索的拚圖
金百莉團隊在中國選擇了三個地點開展他們的研究。托克遜，中國海拔最低的地方，海拔約為-152米，那裏又熱又幹；若羌，與塔克拉瑪幹沙漠的南緣平行，熱但相對濕潤；索爾庫裏，青藏高原上的一個高海拔沙漠，海拔在2500米到3000米之間，它包含了兩種環境：冷而幹燥，以及冷而濕潤。
“有一種微生物群落還沒有被很好地研究，就是生活在中國沙漠中那些半透明石頭上的藍藻。”金百莉說。所謂“半透明石頭”，指的是石英岩這樣的石塊。強烈的陽光可以刺透這些石頭，照射到生活在另外一麵的藍藻身上，為藍藻進行光合作用提供了日光。
研究過程中，金百莉等人首先會在他們選擇好的地點架設其氣候探測設備，詳細考察當地的氣候條件，包括降水情況、日照強度和土壤相對濕度、溫度等等。這些探測是一種長期工作，需要持續多年，以便獲得長期數據。
接下來，研究人員在選定的範圍內測出所有生活在岩石上的微生物群落的空間位置和特性。最後，研究人員還會把一些石頭帶回到實驗室中，進一步研究微生物的基因差異、形態，以及這些微生物是如何製造糖分來抵禦幹旱的。“我們的研究結果顯示出，水源的不同——比如降雨和融雪——決定了微生物如何在它所處的環境中生存。”金百莉的導師、美國宇航局艾姆斯研究中心首席科學家克裏斯·麥克伊(Chris McKay)說。
比如，研究人員發現，在最幹旱的沙漠裏，微生物傾向於在較大的石塊下生存，而不選擇較小的石塊。他們認為，微生物的這種生存策略為它們提供了最大的“濕度利益”，因為較大的石塊能夠聚集更多由地下蒸發上來的濕氣，比小塊的石頭更能保持較低的溫度，也更能長時間地保持水分。對於微生物來說，一個石塊就像是一座大山，不同位置的“氣候”是大為不同的。選擇大石頭為那些在多年無雨或一年隻下一兩次雨的沙漠中生活的微生物提供了幫助。
2004年，美國宇航局的火星探測器發現了火星曾存在液態海洋的強有力證據。科學家猜測，現在，火星上的那些水一部分已經蒸發，而另一部分可能滲入了火星的地下。假如情況真的如此，那麽火星上也許會有一些頑強的微生物仍在地表之下生存著，等待著人們去發現。
金百莉說，她在研究中最為感興趣的是，當環境所能提供的水量或溫度達到生命極限時會發生什麽。“理解這些條件如何在地球上對生物產生影響，不僅有助於我們在其他星球上——比如火星上——尋找生命，並且有助於我們理解生物在這些環境下的生存策略。”她說。
在三個研究地點的不同環境組合中，研究人員發現，冷而幹的環境對生命存在著最大的衝擊。在索爾庫裏又寒冷又幹燥的地方，微生物的數量和種類是所有幾個地點中最少的。“這個發現特別重要，因為在全世界範圍內，隻有在中國才能找到這種既冷又幹的環境。”金百莉說，“這是模擬火星環境所必不可少的條件。”相比之下，南極洲雖然是世界上最寒冷的地方，但相對來說它最為幹燥的地方還是過於濕潤了。
火星的召喚
“非常漂亮的工作。”美國南加州大學細胞與神經生物學博士喬·米勒(JoeMiller)評價金百莉等人的研究，“假如能看看這一環境中是否存在產甲烷生物，將會是非常有趣的事情。”米勒沒有參與金百莉等人的研究。
對於火星上存在極端微生物的想法，一個重要但一直處於爭議之中的證據是，歐洲空間局的“火星快車”探測器在2004年探測到了火星大氣中的甲烷。“的確，微生物的生命活動會釋放出甲烷，但發現甲烷是否一定意味著有生命存在？”劉雙江思考了一下說，“這我不敢肯定。”
是的，除了生命活動外，甲烷的另一種來源是火山爆發。科學家之所以把“火星快車”的發現看作一個可能的突破，是因為沒有任何觀測表明火星上存在火山活動，所以這一來源很可能是根本不存在的。
這是甲烷通常的兩種來源，排除了其一，是否意味著剩下的一種便是惟一可能呢？美國印第安納大學的一組科學家在“火星快車”發布它的甲烷發現之後半年，宣布他們在實驗室中的研究可能證實了另外一種奇思妙想。有一種理論認為，火星和地球內部自兩個星球形成之初就蘊含著大量甲烷。這一理論假如是正確的，將意味著地球內部蘊藏著比現在所認為的多得多的石油，而它的正確性到目前還處於爭議之中。
劉雙江說，他和金百莉正在籌劃著在中國沙漠中開展更多的微生物研究。金百莉研究中國的環境和生態已經有10年之久了。“在我對索爾庫裏的最初幾次考察中，有一次我被一場巨大的沙塵暴所困。我看著那沙塵如一堵巨大的移動的黑牆一樣從西邊過來，我被這種力量和效果所深深震撼了。”金百莉說，“最重要的是，它讓我開始思考，大風如何影響微生物的區域和全球分布。”她打算在未來開展這方麵的研究。而人們早就知道，在火星上，強大的塵暴能在極短的時間裏席卷全球。
沒有人知道，人類究竟會在什麽時候什麽地點發現火星上的生命，抑或那裏根本就沒有生命？現在科學家所做的，是在努力為問題的答案尋找點滴線索。