探索地外生命

陳壯叔

地外文明，也許是人類文明史中所碰到的最激動人心的一個問題，雖然這與我們的衣、食、住、行無關(guān)，但卻有助于我們對自身起源的探索，同時這也是對人類心理上的一種滿足。

許多雜志談到了某些人碰上外星人的經(jīng)歷，但另一方面，沒有一個權(quán)威的科學(xué)機構(gòu)(更不用說政府當(dāng)局)發(fā)表過類似的消息。20世紀(jì)60年代以來，科學(xué)家利用射電望遠(yuǎn)鏡，一直在搜索地外智慧的信號，但始終毫無結(jié)果，不過科學(xué)界并不因此而氣餒。最近美國航空航天局(NASA)在這方面跨出了重要的一步。他們設(shè)置了一個專門研究地外生命的機構(gòu)，為尋找地外生命和地外文明提供系統(tǒng)的知識。

對生命起源的科學(xué)探索，始于20世紀(jì)50年代初。當(dāng)時美國科學(xué)家米勒等人做了一個著名實驗，企圖在試管中再現(xiàn)他們所認(rèn)為的地球初始條件。當(dāng)電極放電通過試管內(nèi)的甲烷、氨、水蒸氣和氫的混合物時，他們發(fā)現(xiàn)，此時形成的化學(xué)“淤泥”中有氨基酸的成分，而后者正是生命物質(zhì)蛋白質(zhì)的成分。一時間米勒實驗被人譽為實驗室內(nèi)走向創(chuàng)生(命)的第一步。其實這一實驗并不能說明生命是宇宙的必然。到目前為止，我們關(guān)于生命的惟一取樣僅來自地球，這種局面使人們對生命的存在是否具有普遍性這一點，既無法肯定，同樣也難以否定。近年來，一些科學(xué)家從量子論、信息論的角度，說明生命具有普遍性，這種看法已為日益增多的人們所接受。雖然沒有人相信外星人會來敲我們的大門，但是這種思想還是受到了最近天文觀測的鼓舞。天文界的研究表明，太陽系外確實存在行星，他們現(xiàn)在相信，生命也許存活在遙遠(yuǎn)的行星表面或它的海洋之中，甚至在星際空間。

這促使NASA改變了一個長期持有的看法：此領(lǐng)域無生物學(xué)家的用武之地，而今該局展開雙臂歡迎生物學(xué)家參與工作。最近局長高丁在第15次空間研討會上，向聚集在那里的1000位航空航天官員和資深專家說，他要求NASA的全體員工，都要學(xué)習(xí)生物科學(xué)方面的基本課程。他們已著手成立了一個空間生物研究所，一位參與籌建工作的著名科學(xué)家納爾遜說：“這是NASA建立以來的一個十分重要的事件?！奔{氏過去一直在國家研究院的太陽系開拓小組工作。他對前去采訪的《大眾機械》記者說：“對地外生命的研究，已不再是點綴門面的東西，它已日益成為社會感興趣的話題?！彼麄冋谘芯康囊粋€關(guān)鍵問題就是，外星生命長得像什么模樣。

想像外星生物的模樣，首先要放棄我們過去的想法，諸如小綠人等等。它們皆以地球生物為藍(lán)本，實際上，外星生物跟地球生物可能大不一樣。生物學(xué)家維亞說：“甚至有大量的地球生物，也跟我們原先想像的大異。”最近她在科學(xué)進(jìn)步美國人協(xié)會——AAAS(它擁有15萬名成員)上，對科學(xué)界講解了外星生命的可能形態(tài)。她說，我們地球在宇宙(其年齡為150億年)中已存在了46億年，其初期的環(huán)境對吸氧生命來說，是有害的。若把地球形成的時間比做午夜零時，那么“第一批細(xì)胞大約出現(xiàn)在凌晨3時，且它們新陳代謝的物質(zhì)是硫化氫一類。而人類的出現(xiàn)，則在晚上的23時59分40秒?！彼圆徽搹娜祟惓霈F(xiàn)的時間，或從繁多的生物種類來看，人類只能是生命樹上的一個小分支。

維亞希望天文生物學(xué)家要從化石記錄中吸取教訓(xùn)。生物考古學(xué)家往往以為，生命就是出于“那里”，但很可能大不相同，甚至比科幻作家的想像還要走得遠(yuǎn)。她說，對我們來說是一瓶香水，而對某個星球上的外星人，卻是一瓶毒液。我們并不知道外星生物吃的什么，甚至它們究竟有沒有嘴、喉嚨、胃等也不清楚。要想知道具體的情況是很困難的，現(xiàn)在所以要這樣說，為的是“不要找到了外星生命，卻又失去了它，原因是我們自己抱著偏見”。其實天文生物學(xué)家已極大地改變了原先的想法(關(guān)于地外生命)。為何他們有這種轉(zhuǎn)變呢?讓我們看一下：過去10年來，一個科學(xué)家小組在南極洲麥克馬杜干谷，對一個被冰封蓋著的湖泊做了考察，他們的探測可以說完全重寫了迄今人們對關(guān)于地球生命的看法。現(xiàn)在人們認(rèn)識到，生命有可能在很寬的溫度范圍(－5℃～240℃)內(nèi)繁衍，也能在強輻射場中存活。所有這些，都還是發(fā)生在我們地球的表面；而在其他星球上，則更難預(yù)料生命的情況。

哈佛—史密斯松寧天體物理中心的科學(xué)家萊森說：“你可以期待，在未來的幾年中將會發(fā)現(xiàn)數(shù)千顆新的行星。”萊森本人就是一顆行星的發(fā)現(xiàn)者。他說：“我看沒有理由說，每顆恒星不該有行星作伴?！蹦壳鞍l(fā)現(xiàn)的太陽系外行星已有二十多個，它們都可能為生命提供溫床。你借此可以想像外星生命的形式會有多么大的差異。

所有的環(huán)境條件都會影響生命的存在形式，即使是微不足道的引力，它也將改變生命的形態(tài)。若在一顆密度較大的行星上空覆蓋著大氣，由于引力較大，這意味著這層大氣也將變得稠密。這樣，若有生物(如鳥類)穿過這一較厚的空氣，那么它將在這層大氣上層飛行，或以較小的翼滑翔，因為這二種方式飛行都將使飛鳥節(jié)省能源。

考慮到五花八門的生物形態(tài)，天文生物學(xué)家期望找到一個適用于整個宇宙的生物學(xué)規(guī)律。這一思想源于物理學(xué)和化學(xué)。觀測遙遠(yuǎn)天體的運動和光信號后，科學(xué)家相信，適用于地球的物理和化學(xué)規(guī)律也適于整個宇宙，但有小的差異。維亞說，外星也應(yīng)有類似的生物學(xué)，多半包含著一個普遍的規(guī)律，即生命形態(tài)的進(jìn)化性。

若在火星土壤中哪怕找到一小撮細(xì)菌，這也將強烈地暗示在別的地方有可能已演化出十分高級的生物。生物演進(jìn)的可能性，極大地擴大了生物存在的可能形態(tài)(范圍)。

生物形態(tài)看來很復(fù)雜，但它們都是演化(規(guī)律)的結(jié)果，重視這一點，也就簡化了對外星生命的尋找。例如，大自然遵守著一條規(guī)則，即雙邊對稱性(對稱的臂、腿、眼、耳等)。這些，我們從人類自身和高等動物中皆可清楚地看到，這種對稱性甚至可追溯到低等動物(如絳蟲)。生物機體的基本相似性，使我們在尋找外星生命方面，得出了一條重要的思路。

既然萬物(生物)皆有相似性，那么就應(yīng)去尋找出宇宙萬物中最基本的東西，它就是氫元素?？茖W(xué)家稱：“宇宙中最豐富的元素就是氫，它也是最輕和最簡單的原子。兩顆氫原子結(jié)合起來，就能成為最輕、最簡單的一個(氫)分子?！?/p>

150年前，天文學(xué)家已認(rèn)識到星際空間彌漫著稀疏的塵粒，它們的大小不到人頭發(fā)的寬度。在星際空間，氫分子起著兩大作用：第一，它通過帶走部分熱量，有助于恒星的形成，這些熱量是塵粒沖向未來恒星的中心時產(chǎn)生的，而溫度太高將使得塵粒不易積聚；第二，氫分子有助于形成其他更復(fù)雜的分子，而后者正是生命的組成成分。

我們知道，地球上所有的生命都是由復(fù)雜分子構(gòu)成的。按化學(xué)規(guī)律，科學(xué)家假定這樣的過程也在其他的行星上發(fā)生。為了證實這一點，物理學(xué)家維特立已在他的實驗室里進(jìn)行著最基本的實驗。他說：“星際塵粒是由什么組成的，這方面我們的知識是模糊的。”為了搞清這個問題，他建造了相當(dāng)完整的設(shè)施，用來模仿星際空間的下列條件：極度的寒冷——10K(相當(dāng)于－260℃)，極度的真空——只有地球大氣密度的1／1012。他說，這些實驗使他們相信，在近乎虛無的星際空間，兩個氫原子偶爾相碰，并不能合成一個氫分子，“而是需要一個表面，以供這種合成的化學(xué)反應(yīng)?！边@一發(fā)現(xiàn)將有助于科學(xué)家重新檢查氫分子和其他分子究竟是通過什么途徑和條件在星際空間形成的。有機化學(xué)在宇宙中是十分普遍的，它又是生命的關(guān)鍵。在前一生命期，碳基物質(zhì)在星際空間已十分豐富，這意味著生命遍布宇宙的可能性。

這些新的知識鼓舞著空間生物學(xué)家。維特立說：“我們知道，關(guān)于宇宙演化和我們起源的新知識，都跟復(fù)雜的分子有關(guān)，這一點已顯現(xiàn)在空間。”

美國航空航天局的艾麥斯研究中心一直在進(jìn)行模擬空間條件下的有機化學(xué)實驗，下一關(guān)鍵性的一步是把空間有機化學(xué)引向生命，因為“地球生命的起源是跟這些碳水化合物的形成歷史相聯(lián)系的”。在實驗中，他們把一些碳水化合物置放在冰層上，然后用紫外線和宇宙射線對其輻照，此后再加熱。這一過程完全模擬彗星在太陽系中旅行的經(jīng)歷。

負(fù)責(zé)該實驗的艾蘭杜拉說，他們發(fā)現(xiàn)有兩點非常重要：首先，從開始時的簡單混合物變成了對生命至關(guān)重要的化合物；第二，更令人驚訝的是，出現(xiàn)了自組織過程，它們生成了類薄膜的壁，包圍著處在中心的細(xì)小結(jié)構(gòu)，這一點十分類似于細(xì)胞。他稱：“這些中心結(jié)構(gòu)內(nèi)的能量接收器，被認(rèn)為是走向原始生命的關(guān)鍵，因為它為前一細(xì)胞的供能提供了一種手段?！?/p>

如果有機化學(xué)在宇宙中具有普遍性，那么上述實驗中的類似過程也將在宇宙的其他地方發(fā)生，這樣，宇宙中勢必充滿原始生命，甚至是更加先進(jìn)的生命。這并非聳人聽聞之說，要知道100年前，整個醫(yī)藥界不知道抗菌藥為何物，因為當(dāng)時人們還沒有看到過細(xì)菌。