然而，到了1984年3月，我们已经把手头的磁带资料研究完了，也没有新的测量数据需要讨论，所以，确定火星“编年史”成为当时的主要任务——

包括证实火星过去的环境是适宜居住的。

因此，我在计算机会议上作了一系列名为“关于火星气候的一些思考”的发言，对火星的地质与气候史，以及它过去的历史是如何为火星“智慧生命”的起源与发展提供条件的进行了设想。

与此同时，约翰·布兰登堡成功地找到了全部可能得到的1976年“海盗号”拍摄的赛多尼亚地区照片，包括4张全新的低分辨率照片，覆盖面积是35A72与70A13的10倍。

3月5日，我们讨论其中4张照片的时候，兰伯特·多尔芬说，SRI的地质学家比尔·比蒂“看过所有存在争议的照片，而且读过相关书目推荐的所有与火星有关的著作，他认为那些异常地物有5%的可能性是人造的……”多尔芬接着表示，他本人“根据我目前见到的资料，认为有25%到30%的可能”。显然，新照片的发现以及通过它们确定了“火星脸”对称性的事实在某种程度上增强了他的信心。

对于这个问题，我认为我必须公开坦承：

我认为它们是人造的可能性有80%（那时候我的研究已经进行了6个月，而且做了大量的测量工作）。

我的话让布兰登堡当天发表了如下观点：

……我发现我已经不由自主地倾向于得出一个非常肯定（虽然只是初步提出）的结论……根据我的判断，这个地物（“火星脸”）……是人造的东西。看过我们掌握的最确切的数据后，我认为有极高的可能性。

比布兰登堡的结论更重要的是他得出该结论所采用的方法：逐条列出各种因素。其中一条因素吸引了我的注意：

……火星表面存在大量的氧化亚铁和赤铁矿，使它呈现红色。与黑色的三价铁不同，二价铁只能在含有或者曾经含有大量自由氧元素的环境中才能找到。地球上的二价铁存在于前寒武纪后期的岩层中，早期的岩层里则没有。地质学家认为，这标志着地球大气从原始状态过渡到含氧状态，最初氧气的来源是水藻。

布兰登堡的这段话是火星独立研究在地球化学方面的突破。

虽然完全消化吸收这段话所讲的重点需要用好几天时间……但是当我做到这点的时候，真切地体会到它属于天才的灵光一现。

布兰登堡首先提出的问题就与火星过去是否存在有机生命有关：

为什么火星是红色的？

后来我在3月12日的发言中说：

我认为我们刚刚经过了本次研究的一个关键“分水岭”：火星上的氧化痕迹（加上我们曾经讨论的各种异常地物）有力地说明这颗行星表面一度存在某种生态系统——自然而然会产生自由氧元素（前提是存在液态水与二氧化碳），进而与四处分布在行星表面的玄武质熔岩产生氧化反应。

由于上述概念可能变成驳斥与我们相反观点的关键论据——我们可以要求反对者从地质学角度解释，为什么火星环境到处都是高度氧化的痕迹。

因此……该概念为我们的研究开辟了全新的途径。

……祝贺你，约翰，很高兴看到我们每个人都能为此次研究作出关键性的贡献，找到解决谜题的最终方案。

现在，伙计们，我有一个新问题：

火星上的氮气去了哪里？

下面是一段简单的倒叙……

1976年7月20日黎明前，“海盗号”第一着陆器冲进火星平流层，准备最终降落在红色的“火星沙漠”之中。我们聚集在喷气推进实验室的冯·卡尔曼礼堂，紧张地等待着着陆器完成着陆——虽然帮不上什么忙，只能坐在那里咬指甲……

距离火星表面20英里的高空，着陆器准备抛掉还在散发热量的挡热板，打开降落伞。此时它上面的传感器在这个高度竟检测到了微量的化学分子，接着着陆器便从火星轨道加速进入了火星大气层。与此同时，母舰“海盗号”第一轨道器接收到一条微弱的无线电数据，然后通过自身携带的更加强大的发射器将信号转播到地球。

即使登陆失败，这条关键数据也会平安抵达喷气推进实验室控制台的计算机——

给太空时代的火星研究又增加一条亟待破解的谜题……

火星上究竟有没有氮气？

地球大气的75%都是氮气。从人们浪漫地以为火星是一颗“充满生命的星球”开始，大家就觉得火星上的氮气含量一定也像地球上的这么丰富。

1965年，人类终于获得了真实数据。

由于地球上的分光镜无法检测火星大气中是否存在氮气（因为地球大气可以吸收紫外线以及氮气生成的光线），所以只好等到第一艘太空船“水手4号”飞临火星才能知道结果。“水手号”向火星大气发射无线电波，根据火星大气中主要气体对无线电波的反应，由地球上的行星学家远程测量这些气体的平均“分子质量”——

然后推测出火星大气的可能成分。

人们在地球上就已经知道火星那稀薄大气的主要成分是二氧化碳，但是1965年，“水手4号”在火星轨道上测得的读数让所有人震惊：二氧化碳竟占火星大气的95%多，而氮气要么根本没有，要么极其微量。

看起来，氮元素能够称霸地球并且创造出适合生命起源与进化的宜居条件，可能是人类偶然的侥幸（后来人类发射的金星探测器，包括前苏联的一架无人探测器进一步证明，地球充足的氮气含量在太阳系中具有独特性）。

那么，为什么氮气如此重要？

因为它在有机分子的形成过程中扮演关键角色。有机分子包括氨基酸和蛋白质，它们是地球生物不可或缺的基本成分。而在氮气比地球少很多的火星上，有没有出现生命的可能性呢？这也是投资上亿美元的“海盗号”计划想要解决的主要问题之一。

1976年的那个夏夜，虽然有若干分钟令人窒息的延迟，“海盗号”以光速传回的信号像美妙的音乐一样在喷气推进实验室礼堂中回响，响声中包含着困扰大家已久的那个问题的答案——

火星上究竟有没有氮气？

几个小时之后，经过解码，科学家宣布了首份火星大气取样的检验结果，答案是：是的——但是……

但是，火星大气的氮气含量只有大约2.5%。

虽然火星历史上曾发生过地质剧变，导致大气二氧化碳含量超高，但是氮气的含量却远远不到地球的一半。

科学家们纷纷开始追问“为什么”，有人甚至提出一个非常新颖的猜测——火星氮气消失在宇宙空间里了。然而，近十年过去了，没有人真的找到原因。

直到约翰·布兰登堡指出，“火星是红色的”。

我冲到计算机终端旁边，输入下列文字：

……基于我们目前对火星曾经的地质化学变化的探讨，我认为也可以从生物学角度解释氮气消失的原因：

火星上的氮元素可能被蓝藻（正是它们的光合作用产生了自由氧元素）固化在火星的沉积岩层中，目前正隐藏在远离地表的地下深处，因此“海盗号”获取不到样本。

如果上述推断正确，则证明火星上曾经存在有机生命体，因为氮元素是氨基酸和蛋白质的重要组成部分，而且，可以根据目前火星大气中的氮含量推测生物活动持续影响了火星大气多长时间。

除了可以大致检测火星大气的成分外，“海盗号”还能辨别其中的同位素。某种元素及其同位素的质量不同，所以大气中测得的原子质量也会有细微不同——火星上也是这样。

“海盗号”所进行的同位素分析是人类唯一有能力实现的火星表面测量工作，它的分析结果成为我们对“火星编年史”的关键讨论依据，讨论内容包括火星生物的相似性，以及更为天马行空地设想它们是如何消亡的。

哈佛大学的迈克·麦克尔罗伊博士也是“海盗号”项目组的成员之一。他曾经公布过一份火星大气分析材料，其中的数据表明火星大气中含有较重的同位素，如氮15。麦克尔罗伊博士的结论是：火星历史早期的大气层比现在厚得多，是由火山喷发释放出的气体形成的。多个世代过去之后，太阳风影响到火星大气的表层，致使其中较轻的同位素氮14加速逸出，而较重的氮15逸出速度慢一些。根据麦克尔罗伊博士的说法，“这就是与地球上的两种氮同位素的含量相比，火星上较重的同位素含量多一些的原因”。

换言之，在几亿年的时间里，火星大气受到日冕（虽然是很薄的一层，但是温度相当高）泄露物质的影响，使得较轻的氮元素被有选择性地“踢出”了火星大气，因为它的质量仅是氮15的38%。

麦克尔罗伊博士初次在喷气推进实验室提出上述观点时，确实让人耳目一新。而现在当约翰·布兰登堡对火星的颜色提出质疑，认为火星过去曾经存在生物活动的时候，我不禁想知道，太阳运动导致的火星氮同位素异常会不会也受到生物活动的影响呢？

相对于较重的氮15而言，会不会有微生物将氮14留存在火星上呢？假如没有出现过留存氮14的生物，与地球充足的氮含量相比，火星上流失的氮元素又去了哪里呢？

火星氮元素消失，会不会是因为火星过去的生物活动消耗了过多的氮，而同时火山活动的停止无法补充大气层中流失的氮气而造成的呢？

受到布兰登堡“火星为什么是红色的”这一突破性问题的启发，多尔芬也向比尔·比蒂提出相同的问题。他们得出的结论是，根据地球的经验来看，蓝藻能够释放氧气，导致岩石中的铁被氧化而变红，说明过去火星上存在类似蓝藻的生物。

上述结论进一步说明，现在火星上缺少氮元素的原因也许同样是过去的生物活动导致的。

有趣的是，这种讲故事一样的讨论方式使我们的注意力没有落在“海盗号”轨道器拍摄的火星照片上，反而更加重视“海盗号”着陆器在火星表面收集的科学数据——大量反映火星现状的发现，包括火星表面土壤与沙尘的基本组成的关键数据，这些都有助于验证火星过去是否“存在生态圈，而且气候比现在湿润”。

把这些资料与“海盗号”轨道器拍摄的同样重要的照片综合在一起可以看出，火星历史上的确出现过显著的环境变化，而且之前可能有生物存在。

这时布兰登堡又有了新的重大发现，他从“海盗号”任务结束后学者们发表的大量论文中找到一篇关于“海盗号”的火星表面化学分析的报告，并且在报告中加入了一段简单概括：

……土壤中含有丰富的磁赤铁矿、稀有元素（地球上只有红色大洋黏土中才有）和红色的氧化亚铁……还包含镁、铝和黄黏土，这些成分来自受到侵蚀的玄武岩。与地球对应的矿藏包括：绿脱石、高岭石、皂石、硫酸镁石……地球上的绿脱石一般出现在深海之中……H.马苏尔斯基等人认为，过去火星表面有大量流动水，近几个世代起开始断流。令人费解的记录。“没有滩涂就没有海洋”，过去需要更高的大气压才能使水流……

这段评论让我印象深刻的地方是，布兰登堡几乎是不经意地指出，火星上的富铁黏土是由“海盗号”着陆器取样发现的，而且它们通常存在于地球的深海中。

火星上的难解谜题似乎在突然之间都凑到了一起。