在我出生后不久的20世纪80年代初，美国公共广播电视台播出了纪录片《宇宙》。我的父母与数百万其他美国家庭一起收看了这一纪录片。一连13个星期天的晚上，爸爸妈妈坐在铺着棕色毛绒毯子的金色印花沙发上，将我和姐姐抱在怀里。他们反复调整显像管电视机的天线，直至屏幕上的图像变得清晰。在那个渴望色彩的年代，这是他们拥有的第一台彩色电视机。

这部纪录片由一位名叫卡尔·萨根（Carl Sagan）的年轻天文学家主讲，剧中他乘坐自己的“想象号”宇宙飞船畅游在宇宙奇观中。在大胆的特效帮助下，萨根的身体变成一道粉色激光，穿梭于星球之间，穿越“土星的雪球构成的星环”。他常常伴随着一段迷幻的旋律在时间中来回穿梭，在一个巨大的人类大脑中爬行，在树梢间飘过。我和妹妹总是一开始时睁大了双眼，但不久就开始打瞌睡，直至片尾开始滚动时，爸爸妈妈把我们抱回婴儿床上睡觉。

毫不夸张地讲，《宇宙》在当时是一部现象级的纪录片，萨根最终进入全球超过五亿观众的家中。虽然此前他已经通过写畅销书建立了自己的公众形象，但是《宇宙》真正让他为大家所熟知。他开始经常出现在约翰尼·卡森（Johnny Carson）的脱口秀节目中，周围聚集着名人。他狂吸大麻，还激怒了他的同事们。他是一个顽固的、随心所欲的科学预言家，非常乐于为大家签名。继珀西瓦尔·洛厄尔之后，第一次有另一个人成为火星科学的代表。在过去的40年里，没有人的名字比“萨根”更紧密地与火星联系在一起、与对生命的探索联系在一起。事实上，你很难找到另外一位现代科学家所描绘的景象像萨根一样远远超越了大众的想象力，并产生了如此深远的影响。

在《宇宙》播出数年之前，萨根表现出的超常自信就已经预示他将成为未来一颗冉冉升起的新星。他在当时提出了大胆的假设，认为在火星这颗红色星球上可能生存着类似乌龟的生物。1974年，萨根向《伊卡洛斯》杂志投递了一篇短文，在其中的总结部分他写道：“大型生物……在火星上不仅可能存在，而且可能数量可观。”这确实是一种认知上的巨大飞跃，但是跟其他很多远见者一样，萨根能够对他提出的这些可能性进行精确的描绘。他推测这些生物可能拥有坚硬的硅酸盐外壳，以保护自身免受紫外线的伤害。同时他也承认，由于到那时为止还没有在火星上发现肉眼可见的植物，因此还很难想象这些生物的食物来源是什么。即便如此，他还是提出这些生物中的一部分可以被称为crystophages[crystophages及下文的petrophages是卡尔·萨根自创的名词，分别表示火星上两种不同类型的生物，它们的主要区别是食物来源不同。]，它们可能是通过从永久冻土层中挖掘水来缓解干渴；而另一些可以被称为petrophages，它们可能正在从岩石中吸取含水矿物。萨根指出地球上曾经长期被认为没有大型动物生存的大片荒凉土地，现在却已被证实是北极熊及其同族的栖息地。他解释道，大型动物的大块头可以减少表面积与体积的比值，从而使得它们可以在火星寒冷、干燥的气候条件下依然保存身体内的热量和水分。一名来自《时代》杂志的摄影艺术家描绘了一只巨大的章鱼，借此来向公众形象地展示萨根的想象。毫无疑问，萨根自己也知道这些都是无稽之谈，但这并不是他的重点。他想表达的重点是，既然并没有证据能够证明这些被他称为macrobes[macrobes一词也是卡尔·萨根自创的名词，是对他想象中的火星上的大型生物的称呼，该词引申自microbes（微生物），将表示小的词根mic改为表示大的词根mac。]的大型生物是不存在的，那么人类为什么要限制自己的想象力呢？如同萨根一生中提出的其他很多观点一样，它们超出常规，却又鼓舞人心。这位天才后来展现出了与非科学家群体沟通的超凡天赋，这是他早期的一次崭露头角。

在那一时期，NASA正在筹备建造能够最终在火星表面着陆的探测器。他们计划通过1976年实施的“海盗号”任务将首批生命探测仪器运至火星。萨根是这次任务成像团队中的一员，他的工作是要确保两个孪生着陆器附近的所有东西都能够被彩色相机、黑白相机、红外相机，甚至是立体相机拍摄下来。当有记者指出快速运动着的生物只会以条痕形式出现在照片中时，萨根故伎重施，他反击道：“但是我们任何时候都可以观察它们的脚印。”

萨根一直都有着放纵的、无限的想象力。他在布鲁克林区的一个小公寓里长大。在埃德加·赖斯·巴勒斯的《火星公主》一书中，来自弗吉尼亚的英雄卡特上尉在晕厥后苏醒，惊奇地发现自己身处红色星球上。读过这本书后，萨根急忙头也不回地奔向附近的旷野，坚毅地伸出手臂，恳求任何他觉得可能来自火星的东西将他送去那里。这个10岁的孩子用大写字母勾勒了未来的新闻头条标题：《宇宙飞船抵达月球！！！》《在金星发现生命》，甚至还有一对宇航员为“星际航线”的航程做广告。

在整个青少年时期，萨根都如饥似渴地阅读通俗科幻杂志。15岁那年，他碰巧看到了一则关于亚瑟·查尔斯·克拉克（Arthur C. Clarke）[亚瑟·查尔斯·克拉克（Arthur C. Clarke，1917—2018），英国科幻作家，与阿西莫夫、海因莱因并称为现代科幻“三巨头”。其代表作包括《童年的终结》《2001：太空漫游》等。早在1945年克拉克便提出利用同步卫星实现全球通信的设想，由于他的这一伟大贡献，国际天文联合会将赤道上空的同步卫星轨道命名为克拉克轨道。]的《星际航行：航天学导论》一书的广告。不同于克拉克的其他科幻短篇小说，《星际航行：航天学导论》是一本简短的技术类型的书，对1950年人们已知的关于轨道动力学和火箭设计的所有知识进行了概述。克拉克在书中描绘了人类运送探测器去其他星球这件事甚至可能在不久的将来就能实现，萨根对此感到大吃一惊。

次年，萨根奔赴芝加哥大学学习，这一年他只有16岁。学校的要求很高，因此萨根必须进行高强度的学习。但是不久，他就开始遭受慢性疼痛的折磨，而这种疼痛将伴随他成年后的整个人生。他只能一小口一小口地吃东西，否则就会噎到，这令他感到十分难受。于是他独自开车行驶在高速路上，前往梅奥医学中心就医，被诊断为患有食道失弛缓症，从字面上可以理解为“无法松弛”。这是一种食道方面的疾病，会导致呼吸和吞咽困难，而发病原因据推测与萨根母亲的强迫症和神经症有关。医生们尝试去舒张他的食道，但是没有成功。数年后的手术治疗也没有成功，还导致他的肺腔大面积出血。

尽管如此，萨根却有着一种更深层次的韧性。尽管他有自我意识过剩和慢性疼痛，但他仍勇敢地同著名科学家们接触，向他们请教问题。通过这种自我挑战，他为自己找到了许多杰出的导师。他学习物理学，还在诺贝尔奖得主哈罗德·尤里（Harold Urey）的指导下完成了一篇关于生命起源的本科毕业论文。他在暑假期间同全国顶尖的科学家们一起工作，并最终决定继续留在芝加哥大学攻读天文学和天体物理学博士学位。他经常乘坐蓝白相间的纳什–哈德逊旅行车通勤于住处和学校位于威廉姆斯湾的天文台[即叶凯士天文台，建于1897年，坐落在威廉姆斯湾的日内瓦湖畔，隶属于芝加哥大学。（译者注）]之间。

尽管萨根最初的博士研究课题是行星物理性质，但是他很快就发现自己正身处新兴的外空生物学研究的中心[当萨根25岁居住在麦迪逊时，他交到了一个不太可能交到的朋友。乔舒亚·莱德伯格（Joshua Lederberg）是威斯康星大学的生物学教授，以将学生的论点撕成碎片而闻名。那时他即将前往斯德哥尔摩，并于次年在那里被授予诺贝尔奖。此外，他已经积累了如山一般的其他荣誉，正是他将卡尔·萨根带入了天体生物学讨论的中心。]，便又回到了宇宙生命起源、进化和存在的研究中。1957年秋天，萨根的导师之一邀请他去帮助美国国家科学院进行一些关于生物探测器概论咨询类的基础工作[1958年，美国国家科学院决定要更仔细地研究地外生命的概念。同年获得诺贝尔奖的生物学家乔舒亚·莱德伯格受邀共同领导一个地外生命研究小组。这个小组做出了起草一本天体生物学手册的决定后，莱德伯格提出了让NASA与年轻的萨根签订合同的建议，他描述萨根是一个“对天体生物学知识渊博、兴趣浓厚”的人。“这是一项重要的工作，”他写道，“但要找到一位既足够了解这一领域又十分有兴趣来做这项工作的人不是一件容易的事。幸运的是，卡尔·萨根先生这个暑假可能有几个月的时间，并且他在叶凯士天文台完成了他的天文学论文（关于天体大气）之后，也许还能再有几个月时间。”]。那时苏联刚刚发射了第一颗伴侣号人造卫星，并且在紧锣密鼓地筹备月球着陆器的建造。美国科学家们开始担心苏联进行的这项秘密项目，担心苏联人是否对着陆器杀菌等工作有足够的重视，担心这是否会是一次冒险，让人类失去研究地外生物的机会[“发送火箭撞击月球表面所需的技术是在我们目前掌握的范围内的，但是在月球表面检测样品所需的技术不是，”肖恩·哈钦森（Sean Hutchinson）说道，“卡尔·萨根在他为《科学》撰写的关于乔舒亚·莱德伯格提出的15个要点的文章中指出‘我们正处在一个尴尬的境地，早在我们有可能获得一些建设性的研究成果之前，我们也许已经破坏了这种可能性’。”]。NASA已经在制订保护月球免受人类探测器污染的计划，而且此时看起来也是一个开始考虑其他行星保护问题的好时机。

萨根走了一步好棋。他第一次接触到了领导美国太空计划的杰出人物，是使得他最终成为火星科学研究者的分水岭。火星生命探索的思路，从寻找能显现在照片上的生命，转向寻找可能无法显现的生命。这需要新的仪器和小型化设备，而且最重要的是，需要在火星表面进行真正的科学实验。但是想要登陆一个星球和在它附近掠过或者绕其轨道飞行是完全不同的。虽然我们能够从中了解更多，但这也必然意味着，对于参与其中的所有人，无论是从专业角度还是私人角度来讲，都不可避免地需要承担更大的风险。

美国国家科学院专家组一合并，就开始了火星科学研究的重新调整工作。包括年轻的博士萨根在内的参与者们被分为了东海岸研究组“EASTEX”和西海岸研究组“WESTEX”两个大组。专家组的首要任务是确定努力的方向。在EASTEX进行的头几次会议上，就有团队成员[那个成员是托马斯·戈尔德（Thomas Gold），康奈尔大学的天文学教授。]感叹道，到目前为止人类还没有发明出任何一种能够用于生命探测的仪器。他认为人类需要的是一种简单而精巧的装置，可以记录下“是的，这个样品上有生命！”或者“不，这里没有生命”。这是一个有说服力的、最终具有变革意义的提议。

第一个提出这项实验的人是一位友善温和的微生物学家，名叫沃尔夫·维什尼亚克（Wolf Vishniac）。维什尼亚克并不是他家族中第一位探索微观世界的人。他的父亲曾经被《纽约客》杂志称为“无疑是一位世界顶尖的微生物摄影家”，并且对于自己的职业有一种近乎救世主的观点。“自然抑或上帝，无论你如何称呼宇宙的造物者，”老维什尼亚克曾经表示，“你都能清晰而强烈地通过显微镜感受到他。在显微镜的放大下，人类之手制造的一切东西看起来都那么糟糕，它们拙劣、粗糙，而且不对称。但是在大自然中，每一个小生命都如此可爱。并且我们使用的放大倍数越大，细节就越清晰，构造就越完美，就像盒子里面还有无尽的盒子。”

年轻的维什尼亚克在柏林长大，他在家里自己培植海藻，然后用海藻饲养仙女虾，再用仙女虾饲养海马。1940年，他和家人及其他80名犹太难民乘坐美国出口航运公司的蒸汽轮船启航前往美国。尽管只能说一点点英语，但是他第二年就被布鲁克林学院录取，然后又进入斯坦福大学学习。在耶鲁大学任职期间，作为一名年轻的教授，他因为揭示了光合作用的一些细节和研究微生物如何利用硫作为其能量来源而一举成名。随后他又转到罗切斯特大学任职。

尽管维什尼亚克和萨根的科学主张有着很大不同，但是两人还是成了好朋友。他们接受的科学训练完全不同：萨根是一位天文学家，他使用相机和光谱仪器进行研究；而维什尼亚克是一位生物学家，他使用切片和试管进行研究。维什尼亚克有工程师的天赋，喜欢修补东西，而萨根则是笨手笨脚的。此外，他们的性格也十分不同。维什尼亚克天性安静，尽管他有时也会和当地的基瓦尼斯俱乐部[一个世界性的社会文化和教育团体。（译者注）]分部成员、警察局的人，以及其他午餐会团体成员交谈，却不像萨根一样，将整个世界当成自己的讲坛。但他们俩在各自的领域都有着惊人的想象力，而且都为火星探索做出了杰出的贡献。

1959年，大约是当萨根在伯克利开始他的博士后研究时，维什尼亚克获得了一笔数额为4485美元的研究经费。当时他戏谑自己的名字，将该项目戏称为“沃尔夫陷阱”。这一火星生命探测仪器是基于微生物在生长过程中会改变其所处环境的观点而设计的。用管子从土地里吸出土壤样品，然后将其浸入营养液中。按照维什尼亚克的设想，火星微生物的增殖会使培养基产生可以测量的变化，而这些变化就能让地球上的科学家们知道正在发生的情况。培养基酸度的变化可以通过pH计测量，预示微生物正在快速增殖的培养基浑浊度的增加可以通过光学传感器测量。这些测试结果可以相互印证，指数增长曲线的急剧上升尤其能证明微生物正在进行增殖。

不到2年的时间，维什尼亚克便完成了“沃尔夫陷阱”原理样机的制作[维什尼亚克最初开发这一仪器是为了证明“远程自动检测微生物生长情况的可行性……他想要证明这样一种仪器是能够被建造出来的”。1961年，他与鲍尔兄弟研究公司（Ball Brothers Research Corporation）签订了一份合同，决定开发一个更复杂的实验平台。]。这不仅是一项巨大的科学成就，也是对EASTEX提出的挑战惊人的快速回应。但是并不是所有人都对此印象深刻，其中就包括维什尼亚克的岳父。博士后期间，维什尼亚克与海伦·辛普森相爱并结婚。海伦的父亲是20世纪最有影响力的古生物学家和进化生物学家之一[即乔治·盖洛德·辛普森（George Gaylord Simpson，1902—1984）。（译者注）]。老辛普森对于生命探测毫不关心。他曾公开嘲讽那些赞同空间科学的首要任务是寻找外星生命的生物学家们，取笑他们研究的“有时被称为外空生物学的地外生命科学”，称其为“一项奇怪的科学发展，因为这门‘科学’还没有证明它所研究的对象是存在的！”

但是维什尼亚克继续坚持，慢慢地，又有其他微生物学家和生物化学家也加入进来，他们想出了把火星生命探测仪器小型化的新方法。

继“沃尔夫陷阱”之后取得进步最大的是一台被称为“格列佛”的仪器[该仪器的发明者吉尔·莱文（Gil Levin）是一位在公共卫生领域工作的环卫工程师。该仪器典型的测试过程基于一个简单的想法：将一种水样加入含有丰富营养物质的培养基中时，如果水样中含有潜在的危险细菌，就会有大量二氧化碳通过呼吸作用产生，但如果产生的二氧化碳低于某一阈值，则认为这一水样是安全的。然而典型的测试方法需要花费一周或者更长的时间，这使莱文非常苦恼，因为没有人会愿意在喝水或者游泳前等待一个星期。莱文也曾研究过另一种新的测试方法，这种方法利用了元素的放射性，可以将相同测试的灵敏度提高一千倍。这一方法通过监测一种具有放射性的碳的同位素来监测二氧化碳的释放。如果微生物存在并且消耗了由碳–14构成的营养物质，那么碳–14就会通过呼吸作用以二氧化碳的形式被释放到空气中，之后被价格低廉但灵敏度很高的盖革计数器记录。测试只需要一点点气体存在就可以进行，因而能够大幅缩短测试所需的时间。莱文每周五在乔治敦大学生物化学系一位教授的实验室里工作，他不断推动这项技术的进步，并发表了多篇关于这一课题的论文。尽管作为这种测试方法的一部分——放射性物质——放射性相比X射线是很小的，但是原子辐射的威胁仍笼罩着一切，没有人愿意碰触这种方法。然而1958年，莱文幸运地同新任NASA局长参加了同一场鸡尾酒会。莱文一边喝着马提尼酒，一边提出了将他开发的可以检测水中微生物污染物的仪器用于火星生命探测的设想。经过一系列会议后，莱文很快就获得了NASA的资助。]，人们给它取这个名字是为了向乔纳森·斯威夫特（Jonathan Swift）致敬，并巧妙地表达了寻找小人国生命的意义。“格列佛”由一名卫生系统设备的工程师设计，试图利用一种用以检测游泳池、大海、饮用水中微生物，尤其是粪便中的大肠杆菌这类污染物最常用的方法来进行火星微生物的探测。它的原理很简单，就是用碳–14示踪剂来监测培养基中二氧化碳的释放与否。早期设计方案中的设想是将极小的鱼叉像迫击炮一样从火星着陆器的底部发射出去，鱼叉被7.5米长的风筝线[一旦风筝线被密封在生长室里，装有有机营养成分的安瓿就会被打破。如果这些营养物质被代谢掉了，微生物呼出的气体就会被防震盖革计数器口部覆盖了化学涂层的薄膜捕获。]牵引着。风筝线表面会包覆一层硅油以吸附土壤颗粒，使土壤颗粒易于被带回仪器中进行分析。

到了20世纪60年代初，NASA已经资助了近二十个生命探测的概念项目，但是这些仪器中没有一台是用于图像采集的，即便是“显微镜传教士”维什尼亚克设计的仪器也是如此。因为在火星上准备样品和寻找用于培养样品的载玻片是一项过于复杂的工作，并且传输图像需要耗费大量的数据带宽[人们考虑过显微成像的方法，但是摄像机传输图像的话，每张清晰度较差的图片需要105比特，相当于今天一条短信的大小；清晰度较高的图片则需要107比特，大约相当于第一款iPhone拍摄的一张照片的大小。考虑到如此大的数据传输要求以及样品准备和载玻片寻找会遇到的困难，人们便不再给予该仪器进一步的关注了。]，因而显微镜必须被放弃。随之，人类对生命的探测跨过了一个重要门槛：生命将第一次不再是我们看到的东西，而是在星际实验室中测量到的东西。[生命探测设备的原型机几乎全部聚焦于寻找微生物，因为微生物总是与更高级的生命形式联系在一起。微生物的繁殖力旺盛，它们无处不在，在地球上的任何地方都很难发现一桶没有充满微生物的泥土。鉴于生命探测设备的硬件在空间和重量上都高度受限，而对微生物的检测却可以在微观尺度上进行，这也成为微生物检测的一项优势。]

当水手四号任务从1965年开始陆续传回其观测结果的时候，新的外空生物学家们像世界上其他人一样感到震惊。极端干旱、寒冷和极低的大气压力都让人们对火星上生命能否存活产生了极度的怀疑，突然之间，他们所做的一切仿佛都是在浪费时间。在这些外空生物学家能够提出理论依据来解释在如此不适宜生存的地方生命如何存活之前，他们所有的辛勤工作都将被视为蠢事。

很自然地，萨根和维什尼亚克此时站了出来。为了回应这些坑坑洼洼的影像，维什尼亚克给参议院航空航天科学委员会主席写了一封感人至深的信，信中他提出，陨石坑甚至可能有助于环境的多样化，创造有利于生物繁殖的生态位，它们使生物能够进入到更深层的地质构造中，在这些阴影中免受辐射的伤害，并为必要元素的聚集提供机会。

与此同时，萨根仔细观察了数百张地球的照片，试图说明水手号的结果不足以支持做出火星不存在生命的结论。他首先观察了“泰罗斯一号”和“雨云号”气象卫星拍摄的照片，这些卫星才刚刚打开了天基遥感观测的大门。他宣称在1000米的分辨率下，他看不到纽约、莫斯科、巴黎和北京的任何道路及建筑物，看不到任何直线型的图案，更看不到生命。接下来，他又收集了1800张“阿波罗号”和“双子座号”宇航员拍摄的地球照片，这些照片的分辨率提高了10倍。在100米的分辨率下，仍然只在少数几张照片中才能观察到人类存在的痕迹。萨根指出，即使是在这种情况下，我们也必须知道自己在照片中寻找的是什么才行。对于不熟悉地球上的生命的观察者而言，耕田或狭长的小路没有任何意义，这样一位初来乍到者对于人类建造的所有东西都将视而不见，并且这1800张照片还可能使其得出地球上不存在生命的错误结论。我们自认为已经在地球留下了烙印，已经对地球上的物质世界产生了深刻的影响，但这些都是错觉。与之类似，我们认为如果生命存在于火星上，我们现在就一定会从照片上发现它们的假设也是错误的。毕竟，如果我们自身都无法从空中被发现，那么火星上的生命也是如此。

萨根并不是一位生物学家，他的专业是光谱学和成像学，但是他也开始涉足生命科学研究。基于曾在圣安东尼奥附近进行的鲜为人知的实验[最早的火星罐实验是在军事航天医学专家胡贝图斯·斯特拉格霍尔德（Hubertus Strughold）的实验室里进行的，但是这一事实已经被大部分人遗忘，部分原因是二战期间斯特拉格霍尔德在德国纳粹空军的航空医学研究项目中扮演的角色，其研究项目包括对人体进行致命的低压实验。科技研究学者乔丹·比姆（Jordan Bimm）对这一课题进行了引人入胜的研究。]，萨根开始建造用于模拟火星不利于生命生存的表面和大气环境的小实验室——“火星罐”。他在罐中装满了地球上的微生物，罐中的温度午夜时达到–80℃，正午时接近0℃，并施加了强烈的紫外线照射。实验的发现令他印象深刻，正如他在记录这项工作时写道的：“总有相当多种类的地球微生物不需要氧气也能存活，而当温度降至过低时它们会暂时停止活动，它们会躲在鹅卵石或薄薄的沙层下面躲避紫外线。”当他发现微生物在仅有极少量水存在的实验环境中也能繁殖时，他感到非常高兴。他总结道：“如果地球微生物在火星环境下能够存活，那么火星微生物的情况将会好得多，它们一定也能在火星上生存。”

与此同时，NASA自身也开始着手对生命能否在如此严酷、寒冷的条件下生存进行评估。NASA将科学家们派到南极干谷，这是这片广袤的白色大陆上一小片没有冰覆盖的区域，也是地球上和火星环境最相似的地方。科学家们在这里采集样品，并将样品分发给设计生命探测仪器的科学家们，供他们进行校准和测试。作为这项工作的一部分，一位名叫诺曼·霍洛维茨（Norman Horowitz）的像小猎犬一样的科学家尝试了各种方法去从这些样品中培养生命，但是在各种处理条件下都没有一种细菌被培养出来。霍洛维茨于1969年在《科学》上发表了一篇颠覆性的论文，他认为尽管寒冷贫瘠的南极干谷拥有丰富的作为生命体构造基石的含碳有机物分子，但是这片巨大的土地上却连一点生命的痕迹都没有。如果生命在南极都无法存活，又怎么能在火星存活下来呢？

这一发现为已经与外空生物学紧密联系在一起的霍洛维茨[除了在WESTEX担任职位外，霍洛维茨还一直帮助“格列佛”的研制。由于莱文没有博士学位，并且常被视为工程师而非科学家，因此NASA要求他从一个拥有博士学位的科学家名单中选择一位来和他共同进行实验，只有这样NASA才能继续为该仪器的开发提供支持。莱文不情愿地选择了霍洛维茨，然后很快便开始利用业余时间在约翰斯·霍普金斯大学攻读博士学位，并在短短三年后就获得了博士学位。]敲响了警钟。为此，他在最后一刻努力开发了一种基于新概念的仪器。这一仪器采用了与“格列佛”完全相同的检测原理，但是“格列佛”需要用水将土壤样品润湿，“沃尔夫陷阱”也需要让土壤完全湿透，而霍洛维茨的实验完全是干燥的。测试池里有一个小灯泡，一旦土壤样品中类似于简单藻类的有机体将碳–14示踪剂从池内的空气吸入自己体内，那么在进行样品池冲洗和样品烘烤时就能明显观察到变化。[他的想法不是关注微生物以二氧化碳的形式呼吸的碳，而是关注“固定”到细胞内的碳。高温足以破坏细胞，将土壤微生物中的任何碳重新转化为气体，盖革计数器显示正读数将成为活体微生物存在的有力指示。这就是热解释放（Pyrolysis Release，PR）实验。]

很快，霍洛维茨的新实验仪器就被选为将执行海盗号任务的四台仪器之一，其他三台是改进版的格列佛[这是海盗号的标记释放（Labelled Release，LR）实验。]、沃尔夫陷阱和由万斯·欧亚马（Vance Oyama）设计的昵称为“鸡汤” [这是海盗号的气体交换（Gas Exchange，GEX）实验。]的一种仪器。最后一种仪器的原理是火星微生物获得的食物越多，能被测量到的呼吸作用就越多。欧亚马的仪器需要加入大量的水和多种营养物质，也就是鸡汤，然后观察由生命体新陈代谢活动引发的样品池中气体成分的变化。当时仪器已经选定，但是干谷的实验结果让霍洛维茨确信火星上存在生命的可能性是微乎其微的，这一概率低至甚至让霍洛维茨觉得对航天器进行灭菌操作都是毫无意义的。他的仪器，以及其他三台仪器都极有可能失败。

学术界越来越多的人开始对在火星生命探测这个领域做的所有努力表示怀疑。EASTEX和WESTEX吸引了许多科学界的重量级人物，但是他们大多是已经在各自领域取得了很大成就的科学家，并已被授予很多奖项和教授称号。外空生物学对于诺贝尔奖得主来说是一项安全的业余游戏，但是如果将一个人的职业生涯全部压在上面，那将有很大风险。萨根和维什尼亚克也发现了这条道路的艰难。

20世纪60年代初，在获得了哈佛大学的助理教授职位之后，萨根认为自己未来获得终身教授职位已经是板上钉钉的事情。他已经进行了多年开创性的研究，并且不仅仅是在外空生物学领域。他在金星大气层构成方面的开创性工作，以及认为金星的极端高温是由温室效应所导致的，都被1962年水手二号任务返回的数据证明是基本正确的。他撰写了几十篇学术论文，并且获得了NASA的资助。但是在他担任助理教授的第五年，也就是海盗号准备工作进行期间，他被突然告知将不会获得终身教授职位，并且没有解释原因。

萨根疯狂地奔向城市另一边的哈佛大学竞争对手——麻省理工学院，寻求获得终身教授职位的机会。尽管一开始地球、大气和行星科学系给予了他热烈回应，但是不知为何，他们的兴趣又突然消失了。萨根明白外空生物学的处境岌岌可危。维什尼亚克的岳父也是哈佛教职工中的一员，萨根的许多天文学同行和这位老科学家持有相同的怀疑态度。当他们握着咖啡杯穿过走廊时，会打趣说：“外空生物学的推论无法通过观察和实验证实，所以它根本就不是一门科学，它没有数据支持。它只是听起来像一门科学罢了。”但是萨根并非没有支持者，他的简历十分优秀，他的研究资金来源也很稳定，所以究竟发生了什么呢？

萨根不知道的是，他的星光之所以暗淡下来是因为他被相识时间最长也是最信任的导师之一抛弃了。他在芝加哥大学的本科毕业论文指导老师哈罗德·尤里给哈佛大学写了一封信，也给麻省理工学院写了类似的一封，信中他对萨根的工作进行了严厉的否定。他描述道：“卡尔·萨根根据多年以来从事的工作写成了很多冗长的、大部头的，却没有价值的文章。”他将萨根形容成那种浅尝辄止的行星业余爱好者，说他“在行星科学的所有领域——生命、生命起源、大气等等——横冲直撞”。当他回顾在芝加哥大学担任萨根导师的经历时，他落井下石道：“从一开始我就怀疑他的工作。他是个聪明的人，和他说话也很有趣。也许他在您所在学院会是一位有价值的教授。但是多年来，我一直被这种事情困扰……”

萨根完全不知道尤里将他当作业余爱好者，并且直到多年之后，他在康奈尔大学获得终身教授职位之后才知道这一点，这则消息随着一封道歉信突然出现在他的邮箱中。为了得到萨根的原谅并重建友谊，尤里在1973年9月17日写道：“我完全错了，我钦佩你所做的事情，以及你在回击人们时表现出的魄力。”虽然萨根十分宽宏大度地进行了回复，但是让他知道是自己信任的导师十余年前偷偷地破坏了他的职业生涯并因此感到后悔，这完全不能给他安慰。

事后看来，尤里似乎对于萨根科研工作的价值认识得太晚了。即使他的一些文章经历了曲折，但是萨根是一名勤奋的科研工作者，他的研究做出了重要贡献。尤里本应该是第一个，而不是最后一个认识到这一点的人。毕竟，当他对萨根的本科学位论文初稿进行了尖锐的批评后，萨根仔细地将整个论文重新做了一遍。作为一名博士生，在水手九号任务进行数年之前，萨根就勇敢地与自己的导师进行了关于暗流现象的讨论，他没有对数据置之不理，而是接受它，还提出了已知证据，更好地支持了扬尘和沉降现象这一正确观点[对于维什尼亚克来说，他有自己创造性的假设：也许火星植物的表面积聚了明亮的尘埃，然后被逐渐摇落到地面上，露出了尘埃下面深色的叶子。这一假设可能有些夸张，却扎根于证据和逻辑。维什尼亚克和萨根都能准确地分辨我们知道的和我们不知道的，并且都深深地认同证据的不可忽视性。但是在没有证据的情况下，他们也都认为有无限的可能性。]。萨根的博士生导师也不是一位普通的科学家，他是当时世界上最杰出的行星科学家杰拉德·库伊珀（Gerard Kuiper）。尤里没能够认识到萨根对科学献身的深度及他的才华，即便多年以后，依然对萨根冲击很大。这就是公开地支持一门新科学所带来的风险。

好的方面是，萨根在康奈尔大学就职后，就离在罗切斯特大学的维什尼亚克不远了。他们两个不仅能在纽约州经常见面，而且各种会议将他们一起带到了东京、巴塞罗那、圣彼得堡和康斯坦茨等世界的遥远角落。这是两个志同道合的人之间的友谊，当然海盗号的生命探测工作也让他们兴奋。尽管他们认识到这项工作的科学价值可能被给予负面评价，也意识到这将使一个还没有被一群控制欲极强的生物体弄得“乱七八糟”的行星表面置于人类的支配之下，但他们还是十分希望海盗号能够取得成功，即便不能明确地发现生命，至少也能暗示生命存在的可能性。

然而，这项任务的工程量巨大。截止到20世纪70年代初，海盗号的花费已经超出预算数百万美元，并且离预定发射日期所剩时间不多了。其中，曾被誉为“科学史上最伟大的实验”的生物实验模块落后进度最多。仪器的自动化极具挑战：总共包含四万多个零件，其中半数的晶体管还未组装，再加上小烘箱、需要根据指令打碎的装有营养物质的安瓿、放射性气体钢瓶、盖革计数器和模拟太阳光的氙灯等。这些仪器及样品输送系统的接收终端必须全部被塞进一个只有一加仑牛奶盒大小、重达15千克的盒子里。此外，还必须找到空间来安放氦气、氪气和二氧化碳的储存容器，还有15米长的不锈钢管、加热器、冷却器、废弃物容器和传送带。

维什尼亚克很快就收到了坏消息。他起初被任命为生物小组的负责人，但似乎是因为维什尼亚克太包容每个人的意见，生物小组的进度严重落后，无法赶上严苛的最后期限，所以他被更具有个人权威的继任者取代。紧接着在没有任何警告的情况下，海盗号任务抛弃了整个沃尔夫陷阱实验。因为建造生命检测实验模块所需的经费由原本估计的1370万美元骤增到超过5900万美元，所以生物实验载荷必须被简化，至少有一种仪器需要被放弃，而团队最终选择放弃的正是维什尼亚克设计的光散射实验。他们认为浑浊的产生可能由微生物的增殖造成，但也可能由很小的土壤颗粒的分散导致，并且其他仪器都可以检测休眠中的微生物，而沃尔夫陷阱要求微生物必须进行增殖。它过于复杂，并且已经落后于项目计划。霍洛维茨在背后起到很大作用，他很有说服力地提出了“沃尔夫陷阱”像“鸡汤”一样，很可能将所有的火星生命都淹死。

知道这个消息时，维什尼亚克非常震惊。十余年来，他的整个科学生涯都专注于火星生命探测和海盗号任务。他的许多同行都认为这是愚蠢的选择。而现在，他永远都没有机会证明这些批评是错误的了。尽管他仍然留在海盗号团队，但是他的研究却不再得到NASA的资金支持。因此他努力从国家卫生研究院和国家科学基金会获得资助。“正如你所看到的，我在海盗号团队中境况的改变造成的影响即便不说是灾难性的，至少也是深远的，”他对负责其他任务项目科学家说，“我必须重新在学术界找到一席之地。”

由于维什尼亚克在1972年和1973年的时间比较充裕，他决定亲自前往南极洲。他感到如果现在不下定决心做点什么，那么他将一事无成。他的一只胳膊因出生时受伤而十分虚弱，行动不便。即便如此，他还是十几岁时就参加了冬季运动。他有口吃，却成了公众讲师和教授。他甚至没有通过葡萄糖耐量测试，这是前往南极洲需要进行的海军体检中的一个项目。但是由于懂得这项测试的化学原理，他想出一些方法帮助自己通过了第二次测试。他想要证明霍洛维茨是错的，生命在极端干旱的条件下是可以存活的，以及证明海盗号任务并不是完全没有希望的。

在1973年探险刚开始时，维什尼亚克将载有营养物质的载玻片小心翼翼地塞入阿斯加德山脉高处的土壤褶皱中，这里因是维京人信奉的诸神的故乡而得名。这个实验与萨根的火星罐实验很相似，但是它是在自然环境中进行的，并且是在地球上与火星最为相似的地方之一进行的。

1个月后，也就是圣诞节两周之前，维什尼亚克开始回收他的载玻片。尽管12月南极洲的太阳永不落山，但是他出去巡视时已经接近午夜。他的同事泽迪·鲍恩（Zeddie Bowen）留在营地等待物资补给飞机的到来。维什尼亚克经常独自外出，但总是在天气良好的情况下按照规划好的路线和时间表进行，那条路线并不危险。但是12个小时过去了，维什尼亚克还没有回来，鲍恩便出去找他。他以为维什尼亚克最多是脚踝骨折了，“我真正期望看到的是他被一些有趣的新发现分散了注意力”。但是鲍恩却在500英尺高的冰坡下，在悬崖底部发现了维什尼亚克的遗体。他追随着好奇心走了一条不一样的路线，然后踏错了一步。维什尼亚克的遗体由一架海军直升机救出，并运送回他在罗切斯特的家中。他留下了妻子海伦和两个十几岁的儿子，以及一个遭受重创的海盗号生物学实验团队。尽管他们不得已放弃了维什尼亚克的仪器，但是大家都非常敬重他，他们都在寒冷的纽约冬日里参加了为维什尼亚克举办的葬礼[萨根沉浸在悲痛中，写下了他的讣告，他一遍遍地回顾自己的草稿。其中，他强调了维什尼亚克是一个“多么诚实、善良、机智和深思熟虑的人”，以及他是如何“具有对生物学基本问题的深刻理解，并超出几乎同时代的所有其他科学家，认识到了寻找地外生命科学革命性的重要意义”。]。

在造价超出预算、工程挑战巨大，以及发生维什尼亚克意外死亡的可怕悲剧的情况下，海盗号生物学实验装置仍能在发射前准时交付简直就是个奇迹。沃尔夫陷阱的缺席是如此令人难忘，但这支痛苦不堪的团队仍然竭力完成他们的工作。如果维什尼亚克的仪器仍然是任务的一部分的话，他就不会去南极洲，而是会留下来和他们一起完成项目。

尽管如此，为两台火星着陆器准备的两个生物学实验载荷最终还是完成了。1975年3月7日，NASA研究中心致函海盗号项目办公室和承包公司，宣布简化后的海盗号生物学实验装置已经装箱，并终于准备好交付。

当仪器运抵佛罗里达时，卡纳维拉尔角几乎每天都有雷雨，但是距离发射日期所剩的时间不多了。尽管霍洛维茨认为担心地球微生物会在火星上繁殖和污染火星是愚蠢的，但是着陆器仍然被密封在烧蚀防护罩下面，像一个巨型蘑菇一样一点一点地被送入112℃的烘箱中进行杀菌。在那里，着陆器在灼热的氮气中沉浸了四十小时。组装和测试一直持续到1975年8月20日，当天孪生着陆器中的“海盗一号”搭乘“泰坦III–E”火箭升空。而仅仅三周之后，“海盗二号”就紧接着升空了。

第一台着陆器大张旗鼓地定于美国建国二百周年纪念日登陆火星表面。标记的着陆点位于靠近水手谷谷口的又深又宽的地形带上，这是一个洪泛平原，人们认为巨大峡谷中的水曾经从这里流出。在这里，有“黄金平原”之称的克里斯平原是几条古代运河的交汇处。着陆点的海拔远在火星的平均海拔之下，这里可能存在雪和冰，甚至可能有少量在较高大气压下不易挥发从而能够瞬时存在的液态水[我们现在有大量的证据表明火星表面短暂存在过液态卤水。]。

在火星的另一边是海盗二号的标记着陆点——塞东尼亚区。塞东尼亚区就在北极极帽的下边缘，距离冰层很近。因此人们预计那里的大气湿度会很高，甚至假设微生物可以从经过的云层中吸收水分。

从水手九号拍摄的照片中选中了这两个区域，是因为它们的地形看起来都非常平缓，人们还精心地把着陆点设置在陨石坑和峡谷之间。但是随着1976年6月轨道飞行器拍摄的第一批彩色照片开始从火星传回地球，人们发现那里的真实地形和团队所期望的完全不同。轨道飞行器被设计用来对火星进行拍照，目的是在发射着陆器之前帮助评估着陆地点，但是从照片中发现的岩石小丘、陡峭的斜坡和隐藏的小陨石坑突然成为人们关注的焦点。团队成员们意识到，即使1971年在火星上发生的大型沙尘暴已经平息，但是一定还有雾霾弥漫在空气中，给水手九号的照片加了滤镜，降低了图像的对比度，使得这一区域的地形在照片中看起来比真实情况更平缓。

这项任务的项目负责人在一封群发邮件中写道：“也许我们根本不了解火星。但是我想我们总能找到一个着陆的地方……”这封邮件将紧张不安的情绪传遍了整个喷气推进实验室。大家普遍认为在建国二百周年纪念日让探测器坠落在火星上不是一个好主意，因此7月4日的发射取消了，整个团队开始加紧寻找新的着陆点。这一次，时间同样非常紧张[海盗一号于1976年6月19日进入轨道，但是很快就确定了原定于7月4日的着陆是不可能的。海盗二号定于8月7日进入轨道。在一次周年纪念活动上，海盗号任务的负责人汤姆·杨（Tom Young）回忆起：“如果海盗一号的着陆时间推迟太久，那么在火星上将发生一起我们没有能力控制的交通事故。”]。着陆计划几乎一个接一个，通信网络很快就变得紧张起来。

因此在接下来的两个星期里，轨道飞行器一直在火星表面巡视，寻找安全的着陆点。着陆点必须位于地势较低的地区，以便着陆器巨大的降落伞能够捕捉到足够多的大气来减慢太空舱的速度。这一降落伞宽度达16米，是团队能够制作的最大尺寸的降落伞。着陆点不能超出轨道飞行器的通信范围，气温也不能太低，以保证仪器的正常运行。因此人们排除了绝大部分高纬度地区。另外，着陆点必须非常平坦，否则可能会以一定角度着陆，导致机械臂在地面“无助地摆动”。还必须避免坚硬的熔岩地区，因为那里没有可供机械臂收集和进行进一步分析的土壤。

最终，第一个着陆器的着陆点确定了。虽然不靠近古代运河的交汇点，但是这一着陆点也位于克里斯平原。7月20日，海盗一号分解为两部分，下降舱像炮弹一样按照弹道轨迹冲向火星表面，而轨道飞行器则继续环绕火星飞行。在距离地面约6千米时，下降舱的时速达到900千米。这时，降落伞打开了。距离地面1.5千米时，在下降舱的外壳被抛弃及腿部伸展开来后，降落伞被切断，反牵引火箭[着陆器本身对其在行星表面的科学发现的准确性会产生影响，反牵引火箭所用的燃料是肼，分子式是N2H4，肼燃烧后不会形成有机物，这样就可以降低这一风险。]启动。几秒钟后，甲壳虫形状的着陆器就轻轻地降落在火星表面。整个喷气推进实验室都爆发出欢呼声。一艘人类建造的航天器可以在另一颗行星上着陆，这一事实本身就很了不起，更何况它是用牛皮纸和记事本就完成了的[在2016年举办的“海盗号40年”研讨会上，喷气推进实验室的罗伯特·曼宁（Robert Manning）评论说：“海盗号是一项惊人的成就。我们这些现在从事这项工作的人，真的很难想象在电脑还没有真正普及之前，你们是如何设计和建造海盗号的。你们仅靠手、牛皮纸和记事本就完成了这项工作。”]。

水手九号从1500千米的高空拍摄，它看不到任何比玫瑰碗体育场[约10公顷。（译者注）]小的物体。与之相比，海盗号轨道飞行器拍摄的着陆点的照片有了巨大的进步。但是即便是覆盖范围更广的海盗号轨道飞行器，也只能分辨出尺寸大于100米的物体。由于没有人知道火星表面到底是什么样子，因此着陆器拍摄的第一张照片是它自己的脚，而这仅仅是为了确认火星表面是固体的。

下一张照片显示的是明亮的蓝色天空下的一片岩石区域。一看到这张照片，一位科学家便开始在喷气推进实验室的走廊里踱步，高兴地唱着：“蓝天，嗒嗒嗒……”[可能是欧文·柏林的那首歌，歌词是：“蓝天，对我微笑；我看到的只有蓝天。”]包括萨根在内的团队中的很多人都曾预测，由于大气非常稀薄，火星上方的天空将是黑色的，而地平线附近则显示稍明亮一些的蓝黑色，因为在那里视线将穿过更多的大气层。然而奇怪的是，照片中的天空竟然如此明亮。

图像处理实验室对照片的太阳角度、不均匀阴影和曲率畸变等进行了校正，并慢慢地开始意识到，第一张照片对大气外观的记录是不正确的。就像传真机一样，着陆器相机的颜色必须经过校准，通过光谱数据以数字的方式重现色彩。工程师们很快就发现火星的天空并不是明亮的蓝色，但奇怪的是，天空的颜色也不是蓝黑色。它充满了亮光和橙色，像奶油糖果的颜色，这是光线被空气中数十亿颗微小尘埃颗粒反射的结果。

这幅图像很快就被修正，随着更多的图像从火星传回来，萨根开始急切地研究它们，并且情绪高度乐观。他敏锐地意识到，实际上，这些相机是唯一有可能在单次观测中证明火星上存在生命的工具。他曾哀叹，寻找着陆点的过程可能会把海盗号探测器拖到火星上最无聊的地方。他说：“我们虽然知道选择了无聊的地点，但我们还可以抱有希望。”最后他发现，照片上最有趣的物体是“大乔”——一块距离着陆点几米远的巨石。在这次火星探测任务开始第十一天时的一次新闻发布会上，萨根和围拢过来的记者们开着玩笑说，没有一块石头被搬动或被移走[尽管设计了专门的计算机技术来揭示场景中物体的移动或变化，并寻找在夜间发光的物体，但是结果很明显，目前还没有发现火星上有大型生物漫步。没有硅基长颈鹿，天空中也什么都没有。1年后，《地球物理研究》杂志上的一篇文章总结说：“没有任何直接或间接证据证明火星上存在大型生物。”]，至少现在还没有。

尽管地面一片平静，但生物学实验表明，在克里斯平原发生了非常令人兴奋的事情。初始土壤样本是用伸缩臂从一块名为“影子”的岩石前的裸露土壤中挖出来的。在被传送到像电动火车上的漏斗一样的小桶后，它们慢慢地进入着陆器内部，被三个生命探测仪器，以及另外两个评估样本的化学和矿物组成的仪器进行分析。该团队准备等待数天或数周来对样品进行孵育以得到分析结果。然而神奇的是，欧亚马的鸡汤实验仅在几小时内就产生了气体，这可能反映了一种异常快速的新陈代谢。“格列佛”还检测到了放射性标记的二氧化碳排放。于是整个团队欣喜若狂。“我们非常兴奋，出去买了香槟和雪茄。”“格列佛”的负责人回忆说。然后，他和他的同事们庄严地坐下来，签署并确认打印出来的数据，感受到他们所做的工作的重要性。在他看来，这些仪器已经满足了生命探测的任务要求。

但实验很快就陷入了混乱。就好像仪器先是获取了过度的生命信号，之后又什么都没有了。仪器上的读数一闪而过，之后彻底消失。团队意识到，仪器记录到的样本的反应速度比地球上最肥沃的土壤样本还快，而且在营养素加入之前，鸡汤实验就产生了迅速激增的气体。他们开始怀疑实验中引入的水是否会引发一系列强烈的化学反应。也许检测到的并不是生命信号，而是土壤里含有的某些腐蚀性化学物质呢？

宣告实验失败的致命一击来自气相色谱仪的检测结果，这是一种用来检测碳基有机分子的化学仪器。因为铲子卡住了，检测结果推迟了好几天才得到。但当实验最终进行时，却没有发现任何有机物。即使在没有生命的月球上也存在有机物，一些简单的有机物分子从太空中的彗星和陨石上像雨一样落到月球表面。

几周以后，类似的结果又从5000千米以外海盗二号火星探测器的着陆点——乌托邦平原上传来。生物研究小组尝试了他们所能想到的所有办法：时间更短的实验、时间更长的实验及不同的组合。最后，几乎所有人都得出结论，最开始的检测肯定是假阳性的。没有任何有机分子，没有任何构成生命的基础，又怎么可能有生命呢？霍洛维茨宣称，几乎可以肯定地球是我们银河系范围内唯一有生命的星球，因为我们发现火星几乎一片荒芜。“我们从一场梦中醒来……”在他看来，海盗号不仅没有在火星上发现生命，而且回答了为什么那里会没有生命：这个星球上没有水，而且到处都是宇宙射线，这二者都足以导致火星表面寸草不生。他得出结论，由于亿万年的强烈辐射，类似过氧化氢这样的氧化物遍布于火星土壤的每个角落。其后果是到处都是具有腐蚀性的自由基，带着未成对电子的活性原子和分子四处游荡——数量多到让复杂的化学物质不断受到攻击而难以稳定存在。

可以预见的是，学术界的一些人把他们的沮丧归咎于萨根，批评他可笑的乐观主义，认为他只会使公众失望。萨根曾开玩笑地警告过记者，这些实验可能会无果而终，而同时火星生物们则在着陆器外“安静地咀嚼着锆涂料”。他甚至建议在着陆器上安装摄像头、诱饵和照明系统以吸引火星生命前来。事实上，这项建议已经有所进展，他们在大沙丘国家保护区[位于美国科罗拉多州，拥有北美洲最高的沙丘，由远古时代格兰德河的沉积物在圣路易斯谷推叠而成。（译者注）]里用一条蛇、两只乌龟和一条变色龙做了实验。但是当时当然没有硅基长颈鹿，而假定有这种生物是多么不负责任。在萨根身上，他们看到的是一个表演者、一个推销员、一个超级巨星。这件事激怒了他们。

至于萨根，他仍然梳理了海盗号所收集的数千张轨道图像中的大部分，以寻找生命的迹象。他和他的学生快速查阅一个又一个图像，一个又一个象限，但没有发现任何有价值的东西。这次任务的结果让他和其他大多数火星科学家都清醒了。毫无疑问，“科学史上最伟大的实验”失败了，所以当海盗号火星探测团队停止使用单缝扫描仪探测火星表面的运动时，就连萨根也无法提出反对，虽然这是他最强烈要求纳入探测任务中的仪器。海盗号的数据就如呈现的那样，将是火星研究团体在未来20年里需要处理的所有数据，因为在这之前可能不会有下一个探测器再到达火星了。外空生物学像火柴一样突然燃烧起来，然后很快就熄灭了。