生物学对生命的定义是，由核酸和蛋白质等物质组成的多分子生物体系。该体系带有生命密码信息并具有自我执行生命密码的能力。它可以不断自我更新、繁衍后代并进化。生命体系与一般的物理系统不同，其自组织过程按照生命密码（DNA）设定的方向进行，利用物质产生能量运动，整个过程朝着熵减小的方向变化，具有局部的可逆性。

生命虽然千差万别，却具有共同的组成成分，主要有碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙等元素。生命的基本单位是细胞，细胞内的各结构单元（细胞器） 都有特定的结构和功能。在细胞这一层次之上还有组织、器官、系统、个体、种群、群落，每个层次都有各自特定的功能和结构。它们的协调活动构成了复杂的生命系统。各种生物编制基因程序的遗传密码是统一的，都遵循DNA RNA 蛋白质的中心法则。

DNA 是一个长有机分子，它能够以双重二进制的形式存储各种生物生长所必需的信息。通过一组精确的DNA 结构，我们可以精确地复制一个有机体。R N A 扮演着信息传递者的角色，把生命信息的片段从DNA 传到其他部位。氨基酸能建构或合成蛋白质。

在地球上，动物、植物、微生物及其生存环境组成了一个有机的生态系统。生命从周围环境中产生，并从周围环境中获取生存所需物质，再将剩余物质排泄出来。这些排泄物又和生态环境的其他成员相互作用，形成新的循环。该系统的生命体能够稳定地从外界获取物质和能量，并将体内产生的废物和多余的热量排放出去。

生命的诞生、生存、繁衍、竞存、进化，与它所在星球的物理、化学及生命学特性密切相关，比如，其表面的热环境、大气压、大气组成、液态水分布、阳光辐射强度以及大气逃逸速度等。

生命过程只能在适宜的大气环境中完成循环。大气压强过高或过低、缺乏合成生命体必需的成分、辐射过强、氧原子浓度过低，生命体都不可能产生；即使偶尔产生，也不可能持续生存下去。因而，拥有适宜生命生存的大气环境，是一个行星存在生命的必要条件。

合适的大气压力及恒星照在行星表面的辐射能量强度，可使行星表面的温度保持在允许大量液态水存在的范围，大气成分能够保证充分地进行以碳、氢、氧、氮为基础的化学反应。行星的重力加速度必须在地球的0.4 倍至2.4 倍，才能保证自身拥有适宜生命存在的大气压。

月球表面处于极高真空状态，大气压力为1 0-1 0帕，夜间平均温度为-1 7 3℃，而白天平均温度为1 2 7℃，无液态水，磁场很弱，太阳风可以直接吹到月球表面，辐射强度大，生命体无法生存。

火星表面平均大气压力为7 0 0帕， 约为地球大气压力的7‰；表面的平均温度为-5 8℃，在某些区域，夏季夜间温度为-9 3℃，白天中午为1 7℃，冬季两极的温度可降至-1 2 3℃；表面无液态水但有固态水冰，无雷雨，沙尘暴多。由于缺少厚的大气层以及磁场的保护，火星表面直接暴露在太阳紫外线和其他宇宙射线照射下，辐射强度比地球大，不适于生命生存。

生命如何产生

1 9 5 3年，美国生物化学家斯特纳·米勒把氨、氧和甲烷混合后装在一个含有水汽的容器中，用人工放电模拟自然界的雷电，在容器中放电。在这个过程中，容器里出现了氨基酸分子，这是构成蛋白质的基本单元，是所有生命有机体的共同成分。美国科学家西德尼·福克斯指出，在适当条件下，氨基酸会连接在一起构成类似蛋白质的分子——类蛋白质。它可以聚集为类似细胞的球体，这种球体具有生长和发生化学反应的能力。

不过，他们都没能在实验室中创造出生命，只是证明了生命有从与上述实验类似的反应过程中产生的可能性。但是，自然的寿命那么长，它可以持续地进行无数次实验，最小概率的事件也可能在无数次实验中发生。所以生命有机体魔术般地出现，也没什么不可能。巨大生命体系存在需要一些必要条件，比如，满足生命体系统运动时呼吸的足够大的大气总质量，能生成生命体系统（蛋白质）的环境条件和足够的化学元素，保证行星大气有适当的总质量、组成成分及逃逸寿命的适当的重力加速度，保证生命体能够长期繁衍的行星表面大气温度、液态水、辐射强度、臭氧环境等。

研究火星表面大气环境下生命体存在的可能性，需要分析火星表面生命体的生成、生存、繁衍、进化等的环境适存性。

火星大气环境不支持生命产生

火星表面具有稀薄的大气， 大气压力从盆地底部的1 4 0 0帕到最高火山顶部的3 0 0帕，平均约为7 0 0帕。火星大气中构成生命要素的元素总量很小。地球大气总质量为5. 2 6×1 01 8千克，其中氧气、氮气、二氧化碳的总质量分别为1.1×1 01 8千克、4.1×1 01 8千克、1.7×1 01 5千克。火星大气总质量为2 . 9×1 01 6千克。其中氧气、氮气、二氧化碳的总质量分别为3.8×1 01 3千克、7.8×1 01 4千克、2.8×1 01 6千克。除二氧化碳的总质量是地球的1 6.5倍外，氧气、氮气的总质量均是地球的几万分之一，不具备维持大型生态体系存在的大气环境。氮气和氧气是构成生命体的要素，火星氮气的浓度约为地球大气的1/2 9，氧气的浓度仅为地球大气的1/1 6 1。浓度越低，发生元素间化学、物理及生命反应的几率越小，不容易生成氨基酸，也不能支持生命体的新陈代谢过程。

火星大气中的水汽含量仅为2 1 0毫克/ 千克，很难达到饱和状态，因而无雨、无雷电，某些高能密度下才能进行的生化反应无法进行。火星表面有过液态水，但在低气压状态下，液态水易蒸发，易形成饱和蒸汽，易凝结。它们晚上因低温而凝结成露，在白天便大量蒸发，因火星引力不够，这些水蒸气大量逃离火星。

火星表面水汽的逃逸寿命为6.5×1 07年，远小于火星的年龄（约4.5×109年）。即使火星初期有丰富的液态水，现在的存量也微乎其微。火星大气层中水的体积浓度很低，约为2 1 0毫克/ 升，而地球大气层中水汽所占的比例为1 0- 3至1 0- 1。火星大气中水汽的总质量为6.1×1 01 2千克，小于地球大气中水汽的平均含量1. 3×1 01 6千克。

火星大气的主要成分氮气和氧气在最高的温度环境下的逃逸半寿命分别为5×1 01 2年和3.3×1 02 0年，远大于火星的年龄。由于二氧化碳和氩气的分子量大于氮气和氧气，它们的逃逸半寿命更长，说明火星的稀薄大气是最初形成的，在此后的演变过程中也未能补充足够的大气。火星或许从未具备过生命体适存的大气环境。

2015年4月14日，EdwinKite 在《自然地球科学》的网络上发表了一篇论文，认为火星上存在尺寸较大的陨石坑是火星不存在浓密大气层的证据。

在火星赤道附近8 4 0 0 0平方千米的范围内，有3 0 0多个陨石坑，其中1 0%的直径为5 0米，1 0%的直径等于或小于2 1米。如果火星曾有密集的大气，小型天体在穿越大气层时必定会被分解，就像它们穿越地球大气层时经历的一样，不会被大部分完整无损地保留下来并留下较大的陨石坑。

由于火星没有浓厚的大气层和巨量液态水组成的海洋调节温度，火星表面昼夜温差大，冬季和夜间的平均温度低，生命体适应不了。

火星表面辐射不支持生命产生

生命体的耐辐射能力是很差的，而宇宙中的辐射很强。地球表面的岩石老化，剩余放射性很弱，又有浓厚的大气层的保护，特别是较强的地磁场俘获了大量带电粒子，在防辐射方面发挥着主要作用，所以地球表面是生命系统的天堂。

火星稀薄的大气不能有效阻挡宇宙射线，内部没有和地球一样的强力磁场，表面壳层的磁场又弱于地球表面的磁场，所以太阳风、太阳耀斑和宇宙射线都不能被有效阻挡，火星表面的辐射环境很不安全。

科学界用r e m 为单位评定人类生存环境的辐射水平。行星际年辐射剂量为5 7r em，火星表面的年辐射剂量为1 2rem。火星大气层使行星际辐射降低了约7 9 % 。比较之下，地球表面的年辐射剂量为0.3 6rem，是火星表面的1/3 3。在太空的宇航员承受的年平均辐射剂量小于3 8rem。火星表面的防辐射安全性虽然低，但比太空中的宇航员所处的环境还是要安全很多。

由于火星大气中的氧含量很低，因而形成的臭氧非常少，太阳紫外线可以直接到达火星表面。火星表面的紫外通量对DNA的破坏作用比地球高1 0 0 0倍。在火星紫外条件下进行的实验表明，7种细菌很快就失去了活性。火星大气不能有效地屏蔽太阳紫外辐射，即使生命产生，也不可能长期生存下去。而且，火星的重力加速度仅为地球的0.3 8倍，小于生命生存的最低值0.4。

所有这一切，决定了火星上不可能有生命体系。

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