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外星生命在哪里
（2008年06月03日 17:50:53）
来源：中国国家天文
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□作者: 李一良
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三.峰回路转，柳暗花明
如果说天体生物学是一场科学革命的话，我们会发现它不是在喝彩声中被揭幕的科学宠儿，而是产生于失望和绝望的灰烬中。最早可以追溯到1950年代,米勒-尤里的经典实验显示有机物质可以轻易地在试管中合成并模拟地球早期状态。科学家们认为他们已经站在解释生命起源的边缘。而且不久以后,人们在一个新坠落的陨石中发现了氨基酸,显示生命的配料已经存在于宇宙空间。射电望远镜观察也很快证实了这个猜测,发现在恒星际星云中存在这些分子。看起来组成生命的配料遍布宇宙。可以肯定地球以外的生命具有现实的可能性。
当“海盗”一号飞船于1976到达火星的时候,人们期望能够发现第一个地外生命---哪怕是一点点印迹。然而海盗号没有发现生命。事实上,它所发现的是一个对生命非常不友好的环境:极端寒冷,贫瘠的土壤和缺失水分。这些发现粉碎了许多人企图在太阳系的第二个星球上发现生命的期望。这是对处于萌芽状态的地外生命探索的一次毁灭性的打击。
使人失望的消息接踵而至:首次寻找太阳系以外的行星的大规模探索得到了一个完全否定的结果。监听外星人发来的联络信号的奥兹玛计划从1959年开始，在经历了四十余年的不懈努力之后，没有收到哪怕一个“嗨！”，从而不得不转成一个大众娱乐活动，叫做“在家里寻找外星人”。虽然许多天文学家深信在其它恒星周围出现行星是平常的事，但这最终成为一个猜测,因为通过地球上的天文望远镜观察没有发现太阳系以外的任何恒星周围有行星的迹象。到1980年代初,人们几乎不再对此报任何希望,因为天文学家们实在找不出更新的观察手段了。伟大的科幻小说家和科学预言家艾萨克·阿西莫夫在他1979年出版的《地球以外的文明世界》一书中断言，即使其它恒星周围有行星环绕，我们也将永远不能得知。
然而,就在此时一个看似毫不相干的新发现为天体生物学的建立另辟蹊径。1980年科学家宣布恐龙不是因为逐渐变化的气候而灭绝,而是由于 6500万年前的一个小行星撞击地球而灾难性地灭绝的。这个结论更加使人们担忧人类的命运。恐龙也许是迄今地球上最成功的动物。美国地质调查局的古生物学家估计应该至少有900余种的恐龙曾经生活在地球上。它们统治了地球上的海洋、陆地和天空。它们将自己的王朝延续了1亿5千万年。然而太阳系里一个小小的意外就使它们永远地退出了地球这个生命的大舞台。对恐龙灭绝事件的解释成了探讨生命在宇宙中起源与演化问题的一个分水岭。 从此，天文学家、地质学家和生物学家终于找到了一个需要进行认真探讨的话题。 不同领域的科学家现在面临一个共同的问题:小行星和彗星会引起生物灭绝吗? 我们才刚刚开始，我们的农业文明才9000年，而我们的技术文明才区区200多年的时间，却要面临一个如此不确定的未来。如果我们人类灭绝了，大猩猩会接过程序员手中的键盘继续编写空间站的指令程序吗？如果地球上的生命全部消失了，还有其它星球上的生命能够将行星的表面装点成绿色，用它们制造的氧气将天空变成蓝色吗？在伟大的科学发现所带来的短暂的兴奋之后，我们面临更多的孤独和对未来的不知所措。
没有在火星上发现生命加上寻找太阳系以外行星的失败确实使那些已经准备当天体生物学家的人感到沮丧。但该领域不仅研究宇宙空间,而且也研究地球上的生命---事实上正是回过头来对地球的重新审视使希望之火得以燎原。天体生物学能够死灰复燃不是来自于天文学观察,而是来自于人们发现我们地球自身的生命竟然起源于如此恶劣的环境，远远超出大多数人的想象。发现微生物竟然能够在深海和陆壳深部灼热的温度下生存使我们如醍醐灌顶:如果生命能够在如此恶劣的环境中幸存,为什么不能在其它行星上,其余的太阳系星球,或其它遥远星球的行星或它们的卫星上存在呢?
仅仅知道生命可以忍受极端环境条件还不足以使人们信服生命确实在那里生存。生命不仅要能够在火星、金星、欧罗巴、泰坦(土卫六)上生存,还应该能够在那里起源或安居。除非可以证实生命可以在极端环境中形成和生存, 不然我们仍然不能指望即使是最简单的生命是遍布宇宙的。好在我们有一些革命性的新发现提供给乐观主义者。基因学家最新的发现显示地球上最原始形式的生命恰恰是那些能够忍受异常极端环境的生命。这使一些生物学家认为地球上的生命起源于高温、缺氧的环境---这也正是宇宙空间中很常见的。这些发现使我们重新认为生命可能就是普遍存在的, 即使在其它行星上极其恶劣的环境中。
地球上的化石纪录也是一个主要的信息。大约在38亿年前我们已经拥有一个和现在很相似的海洋。在这个海洋中用2亿年的时间来产生以DNA为基础的生命是足够了。甚至有人认为只需要2000万年的时间就可以产生最初的生命了。也就是说一旦地球环境适合生命就开始孕育。地表许多古老岩石的化学印迹证明生命在大约39亿年前就开始了。因此在理论上讲生命尽可能早的时候就开始了。它的深刻意义是生命可以非常容易地从死寂的世界中产生。也许生命可以在任何一个行星上产生,一旦它的温度下降到氨基酸和蛋白质可以合成并通过化学键结合。在这个层次上看，生命一点都不偶然。
天空上也传来令人振奋的消息。1995年天文学家发现在一个远离我们太阳系的恒星周围有一颗行星，从此后几乎每个月都有新的行星发现。探测这些太阳系以外行星所用的理论是非常简单的，关键是观察技术有了实质性的突破。由于早期所用的技术的限制，观察到的所有行星都很大，都是那些类似木星或土星的、有着巨厚大气的行星。笔者2007年4月在香港大学的一次演讲中曾经预言不用很久就会发现类似地球大小的太阳系外行星。果不其然，不久以后，新闻媒体就公布了发现了大约只有地球5.5倍的太阳系外行星的消息。这是很少见的首先由媒体公布，然后再由严肃的科学杂志证实的科研成果。现在有全球联合的多项地面和空间观察计划加紧搜寻更多的太阳系外的类地行星。其明确的目标是探测这些行星大气里面与生命有关的蛛丝马迹。
这时, 有人甚至觉得我们已经找到了第一个地球以外生命的记录。在南极寒冷的冰盖上发现一块小小的陨石,它只是在这里发现的众多火星陨石中的一块,但它可能会载有细菌形状的地外生命的化石。这个1996年的发现如同重磅炸弹。美国总统亲自在白宫宣布了该科研成果,它也引发了一个新的寻找地外生命的热潮。但其证据, 至少来自这块特殊的陨石的证据仍然是非常有争议的。在这个用透射电子显微镜拍摄的图片中，那个细菌形状的被称为“纳米微生物”的磁铁矿大约在100纳米左右。一个简单的计算就可以知道，在那么小的空间里面容不下一个最简单的生命所必需的功能团如DNA、细胞膜、线粒体、蛋白质等。如果不是这个在科学杂志上发表的图片，微生物学家恐怕永远不会去计算一个最小的生命的大小应该是多少。然而，正是这个简单的计算，预言了在西伯利亚永冻土中的冰晶间隙的狭小空间足以使细菌生存，因为在那里会有数微米的液态的水存在。而在地下数千米的致密的沉积岩中狭小的空间也提供了细菌的另一个生存空间。
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文章作者:李一良
责任编辑:skylook
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