人類夢想成為一個星際物種，但我們太陽系中的其他行星目前都無法支持復雜的生命。為了使火星這樣的行星適合我們居住，我們將不得不對火星進行數(shù)十年的大規(guī)模改造。
許多使地球適宜居住的東西，如可呼吸的空氣、可忍受的溫度等等，都是來自地球早期歷史的微生物活動的結(jié)果。我們能利用微生物生命在火星上做同樣的改變嗎？
30億年前，地球?qū)θ祟悂碚f就不是那么令人向往了。它被活火山覆蓋，噴出二氧化碳和水蒸氣。單細胞生命靠硫磺勉強度日。大氣大部分由二氧化碳、甲烷和其他溫室氣體組成，空氣對我們和地球上大多數(shù)現(xiàn)代生命來說都是有毒的。
然后，大約25億年前，發(fā)生了一些事情。在地質(zhì)年代尺度上，隨著時間的推移，大氣中充滿了氧氣，這就是我們所說的“大氧化事件”(Great Oxygenation Event)。氧氣的豐富意味著新的、更多樣化的生命可以在這個年輕的星球上占據(jù)一席之地，比如真核生物。幾十億年后，像我們這樣復雜的多細胞生命正在這個星球上行走。
那么這些氧氣是從哪里來的呢？今天，我們認為地球上幾乎所有的氧氣都來自藍藻，這是一種微小的、藍綠色的單細胞生物，其創(chuàng)新是能利用陽光，同化水和二氧化碳制造有機物質(zhì)并釋放氧氣，也就是光合作用。不幸的是，對于藍藻來說，光合作用產(chǎn)生了不那么有用的副產(chǎn)物，它們將氧氣丟棄到周圍環(huán)境中。
我們的每一次呼吸都要歸功于藍藻，而這種流入我們環(huán)境的氧氣最終也是現(xiàn)代地球?qū)ι绱擞押玫脑蛩?。水可載舟，亦可覆舟。不管是因為氣候變化，核戰(zhàn)爭，全球大流行的疾病，還是某種未知的災難，我們最終都會想要一個新的家園。但離我們最近的，最有希望的新家園--火星--沒有氧氣。
科學家們希望重新創(chuàng)造火星上的大氧化事件，就像在地球上發(fā)生的一樣，通過利用微生物生命為我們營造環(huán)境。
用微生物改造火星
雖然火星可能在許多方面與早期地球不同，但它確實具有一些關(guān)鍵特征，這些特征可以使微生物造地工程起作用?；鹦堑拇髿鈱?5%的是二氧化碳，它提供了藍藻制造氧氣所需成分的一半。其他的成分--水，在紅色星球上確實是稀缺的，但是我們已經(jīng)看到了它存在的證據(jù)。我們知道火星兩極有大量的冰，如果我們?nèi)诨鼈?，火星就會被一個5.5米深的海洋所覆蓋。
火星地形形成過程的想象圖
可以肯定的是，火星上已經(jīng)存在著一些液態(tài)水，但數(shù)量非常少。我們已經(jīng)在火星上看到了被稱為周期性坡線的特征，這是在火星夏季沿著山腰向前移動的暗線，到了冬天就會逐漸消失。這些黑線被認為是隨季節(jié)而來和消逝的水流。
這張火星隕石坑側(cè)面的圖像顯示了反復出現(xiàn)的坡線。從火山口斜坡下降的暗線隨著季節(jié)而變化，這可能是流動的水。
所以，為了改造火星，我們將從我們知道液態(tài)水存在的區(qū)域開始，并在那里傾倒大量的藍藻。誠然，這將是一個更復雜的操作，而不是像聽起來這么簡單，但這就是這個想法的要旨。我們還希望包括一些產(chǎn)生溫室氣體的微生物。
火星有和地球相反的問題。我們想讓火星變得更熱，使它的大氣層變得更厚，這樣它的極地冰就可以融化了。更多的水意味著微生物有更多的機會去做它的工作?；鹦悄壳暗臏囟葘τ谌祟悂碚f太冷了，它的平均溫度約為零下27攝氏度，盡管溫度可能會有很大的變化。
利用微生物在火星上啟動一個地球形成工程的想法是非常有希望，以至于NASA已經(jīng)開始了初步的試驗。火星生態(tài)試驗臺就是一項提議，該裝置將被納入火星未來的機器人任務。它看起來就像一個里面有一個空心室的鉆頭。鉆孔機會把自己埋在火星的土壤里，最好是有液態(tài)水的地方。一個裝滿藍藻的容器將被釋放到空心室，傳感器將檢測微生物是否產(chǎn)生氧氣或其他副產(chǎn)品。
該項目的第一階段是在地球上模擬的火星環(huán)境中進行的，結(jié)果是積極的。但是，即使如此，如果我們想要在火星大規(guī)模地使用微生物，我們還必須面對一些重大的挑戰(zhàn)。
挑戰(zhàn)
火星缺乏生命行星非常必要的東西：磁層。火星在過去曾有一個磁場來保護這個星球。我們在其表面發(fā)現(xiàn)了磁化的巖石，表明磁場確實存在過，但在某個時候，磁場就消失了，我們不知道到底發(fā)生了什么。如果沒有磁層，地球表面將受到太陽輻射的轟擊，這將使更大、更復雜的生命難以維持。
“太陽風”吹走了火星的大氣層。因此，即使我們真的誘使微生物產(chǎn)生氧氣和其他氣體，其中的大部分也會漂浮到太空中。
這些圖像顯示了從火星大氣中逃逸的不同元素。圖像從左到右顯示了漂浮在太空中顯示碳、氧和氫。
幸運的是，這些挑戰(zhàn)并非不可克服。在短期內(nèi)，我們可能會建造類似穹頂?shù)臈⒌?，以保護我們，我們的藍藻，和我們的新大氣免受太陽風的影響。從長遠來看，美國宇航局的科學家提議在火星和太陽之間的固定軌道上放置一塊強大的磁鐵。這塊磁鐵將引導太陽風，保護火星大氣層。隨著微生物繼續(xù)向火星大氣層排放氧氣和溫室氣體，火星將變暖，冰蓋將融化成海洋，火星很可能成為我們的第二個家園。
