人类最终踏上火星的日子正在迅速临近。目前，美国国家航空航天局（NASA）、中国国家航天局（CNSA）和太空探索技术公司（SpaceX）分别宣布了到“2040年”、“2033年”和“2030年”之前将宇航员送上火星的计划。这些任务将导致长期栖息地的创建，这将使返回任务和科学研究能够调查从火星地质演化到过去（甚至现在）生命可能存在的一切。这将创造的机会只反映在它们将带来的挑战上。

最大的挑战之一是确保工作人员能够获得水，这意味着任何栖息地都必须建立在地下水源附近。同样，科学家们预计，如果今天火星上仍然存在生命，它们很可能存在于地表下的“盐水斑块”中。所以，一个可能的解决方案是在火星上建立一个大规模的水采矿系统，以筛选生命形式。该提案被称为“不可知论生命发现（ALF）”系统，是美国宇航局创新先进概念（NIAC）计划今年为第一阶段开发选择的13个概念之一。

这个概念是由史蒂文·本纳（Steven Benner）和来自佛罗里达州Alachua的应用分子进化基金会（FfAME）的一个团队提出的。史蒂文·本纳是哈佛大学、苏黎世联邦理工学院和佛罗里达大学的前化学教授，在佛罗里达大学担任V.T.和路易丝·杰克逊杰出的化学教授。2005年，他创立了“应用分子进化基金会”（Foundation For Applied Molecular Evolution），在那里他和他的同事成为第一批合成基因的科学家，合成生物学领域由此诞生。

正如史蒂文·本纳和他的团队在他们的提案中解释的那样，ALF系统的设计是为了在任何载人任务到来之前，简化火星上的天体生物学研究。它的目的也是为了解决NASA在新墨西哥州卡尔斯巴德举行的2019年会议（火星上现存的生命：下一步是什么？）上提出的几个预料中的结论。在这次会议上，人们普遍认为，科学家们有充分的理由怀疑火星上的生命：

  • 火星上的生命起源于与地球上生命起源相同的地球有机化学物质。
  • 火星生命今天在火星上持续存在，存在于近地表的冰、低海拔和洞穴中，所有这些都有短暂的液态盐水，这些环境今天是地球上微生物生命的宿主。
  • 火星生命必须使用信息聚合物（比如DNA）；达尔文式的进化需要这些，而达尔文式的进化是物质组织形成生命的唯一方式。
  • 虽然火星人的“DNA”在化学上可能与人类的DNA不同（可能是根本不同），但“基因的聚电解质理论”限制了外星DNA结构的可能性。
  • 这些结构确保了火星的DNA可以从火星水中浓缩出来，即使被高度稀释，即使火星的“DNA”与地球的DNA不同。
  • 在火星上，正如今天所存在的那样，没有生命就无法产生信息聚合物（与甲烷等其他不太可靠的生物信号不同），这确保了如果生命不存在，就不会被“检测到”（“假阳性问题”）。

本纳和他的团队引用了SETI研究所高级科学家约翰·d·拉梅尔（John D. Rummel）和美国宇航局行星保护官员凯瑟琳·a·康利（Catherine A. Conley）之前的一项研究，指出在寻找火星生命现存证据的提议中存在一些谬论。在谈到太空研究委员会（COSPAR）的行星保护政策时，拉梅尔和康利得出结论，他们在寻找火星生命证据的计划中存在四个重大缺陷。首先，他们提出了一个论点，即适当水平的航天器清洁度是负担不起的。

其次，他们质疑了假设可以通过核酸序列比较来识别生命存在重大风险的说法，特别是如果这些序列是从被地球生命污染的“特殊地区”获得的。他们还质疑了这样一种论点，即“肮脏机器人”目前的探索比未来人类探索传播污染的可能性更可取，而且污染资源和环境对未来人类火星任务至关重要的潜在影响没有得到解决。基于这些考虑，拉梅尔和康利得出结论，科学家们并不认为探测火星上现存的生命是“高度优先事项”。

根据史蒂文·本纳和他的同事的说法，NIAC项目的目的是在载人任务到来之前改变这种观点，这无疑会使寻找火星本土生命变得复杂。因此，未来几十年的载人任务计划对寻找火星生命设定了非常严格的最后期限，但也提供了一个可以利用的机会。本纳和他的团队特别指出，任务建议如何强调就地资源利用（ISRU）的必要性，特别是在涉及近地表水冰的地方。他们写道：

“推进剂（甲烷和氧气）将由水和大气中的二氧化碳产生，用于返回地球。水冰的开采规模将达到数十到数百吨。此外，为了最大限度地提高机组人员安全返回地球的可能性，在第一批人类宇航员抵达之前，将进行机器人操作，开采数吨近地表水冰。因此，为人类到来做准备而开采的水被正确地视为一个极其大规模的天体生物样本，远远大于干燥的缓存岩石。”

他们声称，开采的水冰将包含火星沙尘暴长期沉积的尘埃，使科学家能够获得有关火星表面可达性的信息。因此，大量的水冰样本将有助于对火星表面进行高度敏感的调查，以寻找潜在的生命迹象。ALF系统将允许提取遗传聚合物 —— 无论是外星生物还是机器人任务污染的结果。ALF系统还提供了对任何在水中解离的聚合物（聚电解质）进行部分原位分析的工具。

根据本纳的说法，这个系统被称为“不可知论的”，因为它“利用了合成生物学教给我们的关于有限种类的达尔文遗传分子的知识”。由于它是一个附加系统，包括一个ALF系统在质量和能量方面对任何现有采矿作业来说都是微不足道的负担。尽管如此，它仍将允许科学行动，在人类在火星上定居之前，对火星表面可获得的生物材料数量设定严格的下限。

正如本纳和他的团队总结的那样，该系统也将对人类希望有朝一日探索生命迹象（并可能定居）的其他天体有用。“在智人成为多行星物种之前，我不会这么做。‘多行星’是正确的术语。这个附加的ALF系统可以用于所有将要开采水来寻找和分析生命的天体，无论是本土的还是外来的，类地球的还是外星的。这包括木卫二、恩克拉多斯、月球和地球上的奇异地点。”

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