向外太空播種生命

□ 謝 懿/編譯

如果其他的行星上沒有生命，那就送一點兒去那里。

地球的第一次星際遠(yuǎn)征似乎是一場災(zāi)難。在漫長的旅途中，絕大多數(shù)的乘客都死于輻射病。當(dāng)太空船最終抵達(dá)目的地時，它一頭栽在了一個荒涼的行星表面。密封艙開裂，滲入的外星空氣又結(jié)果了許多剩下的遠(yuǎn)征隊員。在接下去的日子里，少數(shù)幸存者中一些死于了當(dāng)?shù)貥O端的溫度，而另一些也在飲用了酸性的池塘水之后斃命。

但有一個體格強(qiáng)壯的活了下來。不久又有甚至更好的消息傳來：我們的探險隊員分裂成了兩個個體。這是地球生命首次在外星球繁殖。其后代變異并開始適應(yīng)這個新家，最終遍及整顆行星，同時也演化成了新的生命形式。這對于一個細(xì)菌而言是一小步，但對于整個細(xì)菌界而言則是巨大的飛躍。

我是小小航天員

為什么要把人換成細(xì)菌呢？這是因為人類前往其他恒星的夢想雖然并非不可能，但卻極有可能不可行。

如果我們不能親自去，那我們可以招募我們的單細(xì)胞遠(yuǎn)親前往。現(xiàn)在人類正處于有能力把微生物送往其他星球的邊緣，往宇宙中播種出大量的生命也許可以賦予我們自己存在的意義。

這個把簡單生命形式從一顆行星送往另一顆行星的想法其實并不新鮮。從19世紀(jì)開始，科學(xué)家就已經(jīng)在爭論生命是否能在恒星間的長途旅行中幸存下來。20世紀(jì)70年代科學(xué)家再度開始關(guān)注這個問題。當(dāng)時正值冷戰(zhàn)和核軍備競賽的高潮，那個時候的問題是：人類是否能幸存下來？如果宇宙中只有地球擁有生命，那隨著地球最終被毀滅，所有的生命也會隨之而去。于是有人得出結(jié)論，解決的辦法是向宇宙播種生命。

方法是用太陽帆來驅(qū)動裝滿微生物的宇宙殖民艦隊。2009年日本發(fā)射了一個太陽帆航天器。根據(jù)計算，通過借助太陽的引力，它可以加速到每秒150千米的速度。

那么第一批先頭部隊該被派往哪兒呢？最顯然的目標(biāo)是和地球相似的年輕而溫暖的巖質(zhì)行星。雖然目前還沒有發(fā)現(xiàn)這類行星，但它們也許很快就會被美國航宇局2009年發(fā)射的開普勒空間望遠(yuǎn)鏡所發(fā)現(xiàn)。播種任務(wù)要把一艘飛船送入圍繞其宿主恒星的軌道，從那里它再向外發(fā)射數(shù)百萬個“種子膠囊”，其中一些最終會落到目標(biāo)行星上。

但這個任務(wù)并不容易。如此遙遠(yuǎn)的恒星目標(biāo)需要極為精確地制導(dǎo)。更為關(guān)鍵的是太空飛船需要減速才能進(jìn)入環(huán)繞目標(biāo)恒星的軌道。它可以利用目標(biāo)恒星的星光對太陽帆的作用來減速，但目前還不清楚在沒有主動導(dǎo)航系統(tǒng)的情況下是否能做到這一點，畢竟導(dǎo)航系統(tǒng)工作的時間很難達(dá)到幾萬年。

此時，一個較“軟”的目標(biāo)也許是更理想的選擇。例如距離地球63光年的繪架座β，在這顆年輕恒星的周圍有一個由氣體和塵埃組成的盤。接下去就是用“菌?！睉?zhàn)術(shù)。發(fā)射數(shù)十億艘小型殖民飛船，其中只有一小部分會最終抵達(dá)。每一艘飛船上裝有一個膠囊，其中有100,000個被干凍的細(xì)菌。這個膠囊的直徑只有40微米，其上方的太陽帆直徑則不大于4毫米。當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地時，氣體、塵埃盤中的氣體會使它們減速。隨著彗星和巖質(zhì)天體在這個盤中形成，這些種子就會夾雜到里面，其中的少數(shù)最終會落到行星的表面。

這一旅程要花很長很長的時間。即便以每秒150千米的速度，去往繪架座β也要花超過120,000年的時間?；铙w組織能經(jīng)得起這么長的太空旅行嗎？這是一個仍有待解答的大問題。

干凍細(xì)菌可能是生存能力最強(qiáng)的星際殖民者。在地球上的實驗室里它們經(jīng)常被用作長期保存。一些細(xì)菌可以使得自己脫水，變成堅硬的休眠形式，被稱為內(nèi)孢子。有人聲稱，在被從禁錮了4,000萬年的琥珀或者是2.5億年的鹽晶體中取出來之后，內(nèi)孢子仍可以復(fù)生。但即便某些細(xì)菌能在地球上休眠幾億年，它們似乎也不太可能在太空中幸存。

到達(dá)時的陣亡

一大威脅是宇宙線。它們是穿行于宇宙中的高能帶電粒子，可以擊碎脫氧核糖核酸（DNA）。地球大氣和太陽風(fēng)保護(hù)了我們免受絕大部分宇宙線的侵襲，但在星際空間種子膠囊中的微生物會在沒有保護(hù)的情況下面對它們。

蛇夫ρ星云是一個恒星形成區(qū)。它可以保證太空播種的命中率，但需要大量的種子膠囊

繪架β周圍氣體、塵埃盤的概念圖。在這個盤中正有行星在形成，是一個太空播種的理想目標(biāo)

我們知道，微生物在這種環(huán)境下至少可以存活幾年。在國際空間站外細(xì)菌存活了超過18個月。更長時間暴露在宇宙線下將會是更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，但也許并非會致命。如果每個膠囊里有足量的微生物，它們就能以數(shù)量取勝。雖說其中的大多數(shù)會在路上死于輻射，但總有一小部分會幸存下來。在沒有防護(hù)的情況下度過100萬年之后，大約只會有一百萬分之一的干凍細(xì)菌依然存活。以每秒150千米的速度，太陽帆在100萬年里足以航行500光年。

然而，新的研究發(fā)現(xiàn)，抵達(dá)時細(xì)菌的生死也許并不重要。就算是微生物的殘骸，哪怕是DNA和其他生物分子的碎片，也能幫助生命起源。

作為一種選擇，太空船可以裝上幾米厚的防護(hù)層來隔絕大量的宇宙線?；蛘呖梢詴r不時地喚醒這些微生物，讓它們及時地自我修復(fù)受損的DNA。但這些舉措都需要大得多的太空船，令播種外太空的成本變得極為高昂。畢竟一個耗時幾十億年且成功與否可能永遠(yuǎn)也不可知的項目幾乎是不可能獲得資助的。

而之前的低技術(shù)方案的成本也取決于許多因素。例如，有多少個膠囊必須要落到一顆年輕的行星上才能使得其中的細(xì)菌有足夠的幾率存活下來。有人提出100個，但反對者認(rèn)為這個數(shù)字過于樂觀。他們認(rèn)為這個概率極低，只有數(shù)十億的種子膠囊才能奏效。

這個數(shù)字并沒有被夸大。即便是距離太陽最近的行星系統(tǒng)也是非常小的目標(biāo)，擊中這樣的星際目標(biāo)很難，而用被動的太陽帆來做這件事情則是難上加難。絕大多數(shù)的膠囊都會錯過目標(biāo)，這就需要幾十億甚至上百億個才能保證命中率。此外，這些行星系統(tǒng)也并非是靜止不動的，因此在沒有導(dǎo)航系統(tǒng)的星際殖民艦隊出發(fā)前，必須要對它們的運動情況做極為精確的測量。這需要未來幾十年里空間望遠(yuǎn)鏡陣列的幫助。

不過，瞄準(zhǔn)也許并不是一個大問題。定點的方式不行，干脆來個大面積的，往包含有幾十顆恒星的恒星形成區(qū)——例如，距離地球太陽500光年的蛇夫ρ星云——播種。這么大的目標(biāo)絕對可以保證命中。但缺點是，這么大范圍的地毯式轟炸所需要的種子膠囊數(shù)可能會比針對單個行星或者行星盤的高出幾百萬倍。

如果簡單的太空船艦隊無法勝任這個任務(wù)，那就需要更為復(fù)雜的方法。由地球軌道上的巨大激光而非太陽光驅(qū)動的光帆在理論上可以達(dá)到每秒數(shù)千千米的速度，大幅縮短了星際旅行和暴露在宇宙線下的時間，同時還能以更高的精度瞄準(zhǔn)目標(biāo)。先進(jìn)的飛船甚至還能指引微生物殖民者前往更有希望的目標(biāo)。

雖然挑戰(zhàn)巨大，但毫無疑問派細(xì)菌出征比派人要容易得多。盡管它們是我們極為遙遠(yuǎn)的遠(yuǎn)親，但畢竟是一家人。生命是一個大家庭，其目的就是傳播。如果我們成功地在幾百顆行星上播種，就能開啟許多演化之路。其中一些就會進(jìn)化成智慧生物。

完全湮滅

然而，向外太空播種也存在風(fēng)險。地球殖民者的到來也許會從一開始就扼殺了當(dāng)?shù)匦滦问缴某霈F(xiàn)。更糟糕的是，它們還有可能會殺死原生的生命形式。

考慮到這一情況，有天體生物學(xué)家指出，如果無法確信來自地球的微生物是否會禍害業(yè)已存在的生命，那我們就不該把它們送出去。在有些科學(xué)家看來，只有當(dāng)?shù)厍蛎媾R著被迫近的太陽風(fēng)暴、小行星或者彗星完全摧毀時，向外太空播種才能作為最后一步。

另一些人則對此不以為然。他們認(rèn)為本土的生物已經(jīng)更好地適應(yīng)了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，會比外來物種更有優(yōu)勢。不過他們也承認(rèn)實際情況可能并非總是這樣。

提議中的空間望遠(yuǎn)鏡，例如美國航宇局的類地行星搜索者，將會在殖民艦隊出發(fā)前探測其他行星上的生命跡象。雖然無法探測到處于早期階段的生命，但是它們應(yīng)該能夠識別出那里是否已經(jīng)具備了完好的生物圈。如果這些搜尋沒有找到任何的跡象，這就說明那里的生命還沒有出現(xiàn)，要幫它們一把。

反過來，如果發(fā)現(xiàn)了大量的生命跡象，那就無需再往外太空播種。與此同時，如果在一個星系中出現(xiàn)了大量的生命，這也許本身就是生命能穩(wěn)健地演化或者是生命在恒星間可以快速自然傳播的征兆。就如1966年天文學(xué)家卡爾·薩根所提出的，另一個文明在幾十億年前興許也有了同樣的想法，并成功地把他們的種子播撒遍了銀河系。我們祖先是否也是遠(yuǎn)離家鄉(xiāng)、在長途旅行之后唯一活下來的幸存者呢？