自人類開啟太空探索以來，火星這顆“紅色星球”始終吸引著科學(xué)界的目光。從蘇聯(lián)在1960年發(fā)射首個(gè)火星探測(cè)器，到美國“毅力”號(hào)火星車完成鉆孔取樣，再到中國“天問一號(hào)”傳回高清影像，火星因其稀薄大氣中持續(xù)存在的微量甲烷，成為研究地外生命的焦點(diǎn)。這種由一個(gè)碳原子與四個(gè)氫原子構(gòu)成的簡(jiǎn)單分子，在地球大氣中的濃度約為1.9ppm，而在火星上卻僅有十億分之幾的濃度。科學(xué)家們不禁發(fā)問：火星的甲烷從何而來？是否意味著這顆星球曾存在或仍存在生命？

火星的甲烷現(xiàn)象更顯特殊。2004年，歐洲航天局的“火星快車”號(hào)首次探測(cè)到火星大氣中的甲烷，濃度約10至50ppbv，引發(fā)科學(xué)界震動(dòng)。為驗(yàn)證這一發(fā)現(xiàn)，后續(xù)探測(cè)任務(wù)持續(xù)觀測(cè)。2012年，美國“好奇”號(hào)火星車在蓋爾隕石坑著陸，其搭載的設(shè)備通過可調(diào)諧激光光譜儀精準(zhǔn)測(cè)量到甲烷成分。經(jīng)過數(shù)年觀測(cè)，“好奇”號(hào)不僅證實(shí)了甲烷的存在，還發(fā)現(xiàn)其濃度呈季節(jié)性波動(dòng)：北半球夏季濃度最高可達(dá)40ppbv以上，冬季則降至接近儀器檢測(cè)極限。這一規(guī)律性變化，結(jié)合甲烷在火星大氣中約320年的“壽命”（地球大氣中甲烷平均存在9至12年），暗示火星上必然存在持續(xù)產(chǎn)甲烷的源頭，且其“產(chǎn)量”隨季節(jié)變化。

地球上大部分甲烷源于生命活動(dòng)，科學(xué)家由此推測(cè)火星可能存在產(chǎn)甲烷的微生物。地球極端環(huán)境中的產(chǎn)甲烷古菌能在無氧條件下利用簡(jiǎn)單物質(zhì)合成甲烷，理論上火星地下也可能存在類似微生物。火星表面環(huán)境惡劣，白天最高溫約20℃，夜間可降至-80℃以下，大氣稀薄且干燥，缺乏液態(tài)水，但地下200米以下可能隔絕輻射、維持穩(wěn)定溫度，加之極地冰蓋與地下鹽水層可能提供液態(tài)水，為微生物生存創(chuàng)造了條件。然而，這一猜想面臨兩大難題：其一，火星地下若存在產(chǎn)甲烷古菌，需每年消耗約260噸有機(jī)物或等量氫氣與二氧化碳以維持現(xiàn)有甲烷濃度，但目前尚未發(fā)現(xiàn)如此規(guī)模的有機(jī)物；其二，甲烷從地下200米擴(kuò)散到地表需數(shù)千年甚至上萬年，但“好奇”號(hào)觀測(cè)到的濃度呈約2個(gè)地球年的周期性波動(dòng)，若甲烷擴(kuò)散如此緩慢，地表濃度應(yīng)保持穩(wěn)定，而非出現(xiàn)顯著季節(jié)變化。