宇宙生命漫談

鐘建業(yè)

在冥冥的宇宙之中，存在著無數(shù)個星系，而一個普通的星系也會有無數(shù)顆恒星。那么，究竟有多少顆恒星有自己的行星呢?而那些行星中又有多少擁有構(gòu)成生命所必需的元素及生命存在所必備的條件呢?擁有生存環(huán)境的行星又有多少真的有生命存在?而存在生命的行星是否真的只是微乎其微呢?雖然現(xiàn)代科學(xué)對這些問題還不能作出完滿的回答，但已有的知識告訴我們，生命并不是行星間共有的，也不是行星形成時自然產(chǎn)生的。

宇宙中擁有大量的行星

1995年，人們偶爾在佩加西－51號衛(wèi)星的軌道上發(fā)現(xiàn)了一個巨大的星體。從這以后，天文學(xué)家又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了24顆圍繞不同恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的大行星，其中的一些比木星還要大幾倍。這也就是說，人們在太陽系以外發(fā)現(xiàn)了比太陽系行星數(shù)量還要多得多的行星。正因?yàn)橛辛水?dāng)今現(xiàn)代化的探測方法，發(fā)現(xiàn)這些比木星體積還大的行星才可能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。近年來，還有12個潛在的行星系已被證實(shí)。雖然我們發(fā)現(xiàn)這些遙遠(yuǎn)的星系大多出于偶然，但它們的存在也確實(shí)說明了行星在宇宙間并不稀有，而是一種很普遍的天體。哈博望遠(yuǎn)鏡對獵戶座星云的觀測結(jié)果，有力地支持了以上理論。從獵戶座的星云圖上，我們可以看到大量的特征，如圓盤型的塵埃云環(huán)繞著年輕的恒星，可以肯定地說，在這孕育行星的搖籃中，新行星的形成正在如火如荼地進(jìn)行著。

構(gòu)成生命的要素

目前根據(jù)已經(jīng)掌握的其他行星系的豐富資料，我們可以設(shè)想，在所有大恒星軌道上的行星，一定會有體積大小與地球相似的行星。但是，這些行星是否擁有“生命要素”呢?正如我們所知，生命要存在，就要有形成生命所需的化合物以及維持生命所必需的物質(zhì)。不僅這些化合物必須存在，而且還必須有特定的環(huán)境使它們可以組合，由此為生命的起源奠定基礎(chǔ)。起初，在我們的宇宙間只存在氫和氦。分子量更大的元素，也是形成生命所必需的化合物的奠基石，如碳、氮、磷、氧以及硫等，它們都是在恒星不斷產(chǎn)生和毀滅的循環(huán)中產(chǎn)生的。這一過程或許以百萬到10億年為一周期重復(fù)地出現(xiàn)，而新合成的大分子量元素則相伴而生。只有在多少代恒星從生到死之后，擁有可以形成生命的含碳化合物的行星才有可能形成。環(huán)顧宇宙的星系，人們可以發(fā)現(xiàn)，生命所需的各種元素最初是均勻分布的。更進(jìn)一步的研究表明，我們已知星體內(nèi)的化學(xué)過程可以不斷地促進(jìn)無處不在的復(fù)雜的有機(jī)反應(yīng)。在雙原子物質(zhì)中，從已知的氫分子到氯化鋁，這類化合物可謂多種多樣。隨著分子中的原子數(shù)不斷增加，碳、氫、氧及氮的化合物逐漸取得了支配地位，以至在所有原子數(shù)大于等于7的化合物中不再有其他元素存在。結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的含碳化合物包括從氨基酸到諸如多環(huán)芳香族碳?xì)浠衔镞@類的耐高溫、耐腐蝕的復(fù)雜化合物?，F(xiàn)在，當(dāng)你探測宇宙時，你會發(fā)現(xiàn)生命所需的各種元素和化合物似乎到處存在，并滲透進(jìn)了宇宙的每一個地方。

生命的奧秘

生物化學(xué)的知識告訴我們，有機(jī)化合物具有光學(xué)異構(gòu)體，它們分為左旋和右旋兩種。一般自然界的普通物質(zhì)都是光學(xué)異構(gòu)體的混合物：既有左旋又有右旋。但生命物質(zhì)則不同，它們要么是左旋構(gòu)型。要么為右旋構(gòu)型，這對于它們參與生命活動以及它們所組成物質(zhì)的穩(wěn)定性非常重要。手偏利性是生物化學(xué)的一個術(shù)語，表達(dá)了只有左旋或只有右旋構(gòu)型的現(xiàn)象。生命的核心秘密之一在于組成它的化學(xué)物質(zhì)必須具有手偏利性，因此產(chǎn)生具有立體結(jié)構(gòu)特異性的有機(jī)分子是地球生命的特征。左旋的氨基酸分子(蛋白質(zhì)的組成部分)和右旋的糖分子是生命物質(zhì)的基礎(chǔ)。在科學(xué)界中，對于這種生命特性的起源仍未定論。手偏利性這一特點(diǎn)，是在生命起源時就存在還是由進(jìn)化而來的呢?答案似乎可以從地球以外的其他星球找到。1998年，美國兩位科學(xué)家對一塊隕石中的氨基酸進(jìn)行了左旋與右旋比例的測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)左旋氨基酸分子偏多。這表明當(dāng)?shù)厍蛐纬蓵r，在它鄰近區(qū)域內(nèi)的有機(jī)化合物中，已存在著左旋構(gòu)型多于右旋構(gòu)型的現(xiàn)象，以后在地球上，有機(jī)化合物氨基酸的分子慢慢演變?yōu)橹挥凶笮龢?gòu)型。此外，許多合成地球上的有機(jī)化合物所必需的元素都來自外太陽系，并且形成早于太陽系。也就是說，我們地球的生物化學(xué)應(yīng)該是以左旋型為主，這是因?yàn)樗鼈兪前殡S著分子云中的左旋型分子產(chǎn)生而產(chǎn)生的，而這些分子云是由大量行星爆炸殘骸的碎片組成的。最近在獵戶座OMC－1行星形成區(qū)發(fā)現(xiàn)的橢圓型偏極有力地證明了以上觀點(diǎn)，它也似乎證明了，當(dāng)分子云中的有機(jī)化合物擁有良好的條件時，它們可以在類似地球的星體上存在并發(fā)展。

生命產(chǎn)生容易嗎

在一定的意義上說，地球上的生命形成是非常迅速的。地球形成后，激烈的震蕩大約在39億年前才平息下來。在這種震蕩逐漸消失后，地球上開始形成了海洋。4億年過去之后，地球出現(xiàn)了微生物群，也就是有機(jī)物群。化學(xué)家們認(rèn)為，看一看構(gòu)成生命所必需的復(fù)雜化合物是如此穩(wěn)定，可以斷定，生命產(chǎn)生是不難的，而這一時間也不算長。

一旦地球有了自己的海洋，就可能形成生命，事實(shí)上也是如此。在我們的太陽系中，還有其他4個星體上可能存在液態(tài)水：火星、金星、木星的衛(wèi)星－歐羅巴(Europa)以及卡利斯托(Callisto)。在太陽系的九大行星中，地球已經(jīng)存在生命，因而可以推測其他4個星體上有可能具備形成生命的早期條件，并可能形成生命。

人類的希望

當(dāng)人們抬頭欣賞夜晚的天空時，所看到的星星距離地球大多在80光年以內(nèi)。多數(shù)的恒星燃燒得太亮或是運(yùn)行的太快，使得液態(tài)水無法在它的行星表面長期存在，可以肯定，其存在的時間不可能長到維持生命的產(chǎn)生及生存。除去那些即生即滅的恒星，在80光年的半徑內(nèi)還有近1000顆穩(wěn)定的星體，它們分布在銀河的附近。如果在類似地球的星體上存在生命的可能性達(dá)到1／1000，那么我們就一定會有“鄰居”，或許我們還無法訪問它們，但我們或許可以看到它們。

雖然我們已經(jīng)可以做到在太陽系間進(jìn)行宇宙飛行，但在短時間內(nèi)，我們?nèi)匀粺o法做到去太陽系外的鄰近星球上訪問。或許，20年以后我們就可以實(shí)現(xiàn)這個愿望。