年轻时期的火星曾拥有足够的水资源，可以将整个地表淹没至140米深的水下。然而，由于地势的差异，这些水可能汇聚成一片汪洋，占据火星几乎一半的北半球。如今的火星却已成为一片极度干旱的荒漠，比地球上最干旱的沙漠还要更加干旱。那么，在类似今天火星的环境中，生命需要具备哪些特殊能力才能生存呢？

华盛顿州立大学教授德克·舒尔策－马库赫（Dirk Schulze-Makuch）与德国同事基于地球上极端生命形态的研究，以及火星和土卫六泰坦（Titan）的环境特征，描绘了可能存在的外星生命形式。

火星上的生命适应机制

地球上的生命依赖独特的生化工具，如果能够进一步适应环境并获得新的能力，便有可能在火星这样的类地行星上生存。舒尔策－马库赫教授指出，首先，有机体必须找到一种方法从环境中获取水分，而这种环境可能比地球上最干旱寒冷的阿塔卡马沙漠还要极端。一种可能的适应能力是使用水和过氧化氢的混合液作为细胞内的液态物质，而非单纯使用水。

例如，地球上的放屁虫（bombardier beetle）能够分泌含过氧化氢的爆炸性化合物，用以抵御掠食者。在火星上，类似放屁虫的外星生命可能会利用这种化学反应将自己反推到空中，以便在干旱环境中迁移。

过氧化氢不仅是一种天然抗冻剂，能够帮助微生物在火星的严寒冬季存活，还具有吸湿性，可以从大气中吸收水分。白天，类似植物的微生物可以通过光合作用在火星地表合成过氧化氢；夜晚，它们能够利用储存的过氧化氢从空气中汲取水分，就像阿塔卡马沙漠中的微生物通过盐水吸收空气中的水分一样。

更复杂的外星生命可能类似于地球上的放屁虫，将这些微生物作为食物和水的来源，同时利用类似“火箭推进”的技术在孤立的微生物群落之间迁移。

土卫六泰坦是太阳系中除地球外唯一表面存在液态湖泊的星球，但这些湖泊中并非水，而是液态甲烷或乙烷。水在泰坦上会被冻得像石块一样坚硬，无法保持液态。

泰坦上的生命适应机制

如果生命存在于土卫六泰坦或类似的星球上，其细胞液必须使用水以外的物质。舒尔策－马库赫教授提出，一种可能性是甲烷或乙烷这样的液态碳氢化合物。无水基生命形式可能在泰坦表面的液态甲烷和乙烷湖泊中生存，就像地球上的生命生存在水中一样。

这些生命可能用氢取代氧，与大气中的高能乙炔反应，生成甲烷而非二氧化碳。在极寒环境中，这些有机体的细胞可能非常巨大，代谢速度极其缓慢。这种缓慢的新陈代谢可能意味着它们的演化和衰老速度远低于地球上的生命，从而显著延长个体的寿命。

舒尔策－马库赫教授总结道，“我们对地球上生命的多样性和适应策略的了解还只是冰山一角，而宇宙中其他地方存在生命的可能性甚至更加令人惊叹。”

相关研究成果已发表在学术期刊《生命》（Life）上。

参考文献

1. Dirk Schulze-Makuchet al. 2015. The Physical, Chemical and Physiological Limits of Life.Life5 (3), pp. 1472-1486; doi: 10.3390/life5031472