发现过程
1984年12月27日,当罗伯特·斯科尔开着电动雪撬穿越南极洲的冰川时,她注意到了有一块不同寻常的石头,其大小和形状犹如一张相片。当时,斯科尔是国家自然科学基金会陨石搜寻小组的成员。尽管觉得这块石头看起来“有点怪”,她还是拣起了它,希望它能增加到在该地区所搜寻到的陨石集中。由于南极大陆的绝大部分都被几英里厚的冰雪所覆盖,因此,在该大陆表面上所发现的石头有很高的比例都被当成陨石。科学家给该4磅重的石块编号为ALH84001(ALH指南极洲的阿兰山,84指1984年,001指当年编号的第一块陨石)。2
“根据科学家已经为其建立好的令人兴奋的传记档案,ALH84001是在13000年前被地球俘获的。当时,它尖啸着穿过地球的大气层,坠落在南极洲的冰天雪地上。最近的冰层运动,又将其带上了地表。在坠落之前,它一直以紊乱的轨道环绕太阳1600万年了(根据一项对其宇宙射线暴露情况的研究)。在此之前,它经历了一次火星撞击事件,但它没有遭受到使其临近石块变得粉碎的直接撞击、并在被推起时免遭了整个爆炸力的毁坏。 1994年,紧随ALH84001由“奇怪”状态到以成员身份登堂入室进入火星陨石集之后,它即得到了进一步的认证,并被划分为12块陨石中年代最久远者。实际上,它是现在已知的来自所有行星包括地球上的石头中的最古老者。 哈维和田纳西大学的哈里·麦可斯温在《自然》杂志上发表了一篇分析性文章,根据他们所掌握的事实得出了该陨石包含的是非水生物质的结论。不用说,这类结论很少能引起传媒的关注。 一个月之后,麦肯的9名科学家小组在《科学》杂志上的一篇研究性文章中公布了与其完全不同的结论。文章的作者们声称,“它们就是早期火星上的原始生命的证明”。当该文章的内容于1996年8月7日泄露出去之后,这一块看起来有些怪的小石头一下子就开始忙碌起来了,它不但占据了报纸和晚间新闻的头条、影响到几十亿美元的预算决策,还得到了国会领袖们和总统的极大关注。一开始以为这块陨石是来自4 Vesta小行星的,但后来证实是来自火星的。因为科学家从这块陨石中发现了微生物化石,引起了人们对地外生命的强烈讨论和探 索。当时的美国总统克林顿听到这个消息之后专门发表了一个发布会,引发了探索地外生命为主体的热潮。
ALH 84001被认为是太阳系最古老的石头,形成于45亿年之前,在39-40亿年之前受到很严重的撞击,但仍然还在火星表面,大概在1.5亿年之前再次受撞击脱离火星,在经历漫长的星际旅行之后,在13000年之前到达地球。3
假想的生物特征1996年8月6日,当美国宇航局的David S. McKay的科学文章发表,宣称ALH84001陨石可能含有火星生命痕迹,变得具有新闻价值。
在电子显微镜扫描下,有些科学家将ALH 84001解释为类似细菌的生命形态的化石。在ALH84001上发现的结构直径为20-100纳米,其尺寸与理论纳米细菌相似,但小于其发现时已知的任何细胞寿命。如果这些结构是化石生命体,如所谓生物学假说的形成所提出的那样,它们将成为存在外星生命的第一个有力证据,除了其起源是陆地污染的机会之外。
宣布可能的外星生命引起了相当大的争议。当这个发现被宣布时,很多人立即猜测,化石是世界各地地球上生命头条新闻的第一个真实证据,甚至促使美国总统比尔·克林顿正式电视公告来纪念这个事件。
NASA的David S. McKay认为,在其他火星陨星中发现的微生物地球污染物可能与ALH84001中的微观形状不相似。特别是,ALH84001中的形状看起来是内生的或嵌入本土的材料,而很可能是污染。虽然还没有最终证明陨石的特征是如何形成的,但实验室已经重新创建了类似的特征,没有由D.C. Golden领导的团队的生物投入。大卫·麦凯(David McKay)表示,这些结果是以不切实际的纯原料为起点获得的,“不会解释我们在ALH84001中描述的许多特征。”据McKay说,一个合理的无机模型“必须同时解释我们和其他人建议的这种陨石可能的生物物质的所有属性。”科学界的其他人不同意McKay的意见。
在2009年11月,包括麦凯在内的约翰逊航天中心的一个科学家团队认为,自从原始论文发表以来,生物基因假设“被其他火星陨石中存在丰富的化石样结构”进一步加强。“需要]然而,科学的共识是,“形态本身不能被明确地用作原始生命检测的工具”。形态的解释是众所周知的主观性,其单独使用导致了许多错误的解释。4
RNA世界假说关于1999年微生物尺寸极限的研讨会发现,尽管现代纳米细菌的体积不能比直径250±50nm的球体内部更小,但可能是基于单一聚合物体系的原始微生物。他们引用了基于RNA的生命的例子,核酶(催化RNA)取代了更大的核糖体作为细胞复制的酶。细胞也不会有蛋白质,并且不需要将DNA翻译成mRNA。结果可能是直径小于50nm的球体的细胞。这些RNA世界细胞是弥合非生物化学与现代细胞之间差距的建议之一。
他们给出的主要建议可以解释小尺寸问题:
死亡后细胞可能收缩;
化石可能是较大生物的碎片的遗骸;
它们可以是取决于宿主的病原体或共生体;
他们可以生活在不能独立生存的较小细胞的财团;
它们可以基于与我们所理解的生物系统不同(例如RNA世界细胞)。
RNA世界假说仍在考虑之中,史蒂芬·本纳(着名作为第一人在许多其他成就中合成基因)和保罗·戴维斯(Paul Davies)在2012年发表、由剑桥大学出版社出版的《天体生物学前沿》一书中“迈向生活理论”一章中支持RNA世界假说。5