尋找太陽系外生命

很多科學家認為，除地球外，太陽系中任何一個星球存在生命的可能性都不大，而在太陽系外找到生命的可能性很大。一些科學家通過計算發(fā)現(xiàn)，宇宙中存在大量與地球類似的行星。英國著名天文學家帕特里克摩爾爵士近期宣稱，科學家將會在50年內(nèi)找出證據(jù)，證明太陽系之外確實存在外星生物。他認為，太陽系外必定存在外星生命，但以人類目前的航天科技發(fā)展程度，尚無法有效與外星生命主動取得接觸。

太陽系內(nèi)存在生命可能性不大

科學家認為太陽系中火星、木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二和土星的衛(wèi)星土衛(wèi)六上可能存在某種形式的初級生命，但現(xiàn)在仍無所發(fā)現(xiàn)。如果考慮到生命存在所需要的基本條件，太陽系內(nèi)存在生命的機會都非常小。這是因為地球和其他星球存在大量多樣生命形式的關(guān)鍵是有光合作用。光合作用能夠吸收并轉(zhuǎn)化光能，用轉(zhuǎn)化后的能量完成生命所需的生化任務(wù)。如果生物曾經(jīng)在一個星球有過繁盛時期，光合作用將改變這個星球外層大氣成分，就像生命對地球大氣的改變一樣。而除地球外，太陽系內(nèi)其他星球的大氣都沒有類似改變。雖然生活在星球表面深層的初級生命可能通過化學反應(yīng)而不是光合作用存活，而這種存活方式也不會影響星球的大氣構(gòu)成，但是科學家要尋找的，是像地球上這樣的一種大規(guī)模的生命存在，它深刻地改變了其所在行星的地質(zhì)化學構(gòu)成，能夠遠距離觀測到。

從物理學定律判定太陽系外存在生命

根據(jù)物理學定律：宇宙各處均相同，引力、電場和磁場、量子理論等物理規(guī)律是普適的；原子和分子的物理結(jié)構(gòu)是一樣的，那么我們的地球在宇宙中應(yīng)該也不是唯一的。

銀河系直徑大約10萬光年，其中分布著大約2000億顆恒星。其中有行星環(huán)境的超過15%，那么在銀河系中至少有數(shù)百億顆行星。地球只不過是銀河系數(shù)百億同類環(huán)境之“一”而已，而宇宙中更是有千百億個這樣的世界。一位天文學家曾說：“銀河系中的行星就像蟲子一樣普遍，如果銀河系中的多數(shù)行星都像木星一般大，并且所有行星都無法孕育生命，那將是非常奇怪的事情，這太不合情理了?！?/p>

地球并非“得天獨厚”

長久以來，科學家相信，我們這個小小的世界除了擁有巖石地層和寬廣海洋之外，還具有其他一些特殊之處：比如有月球，這對穩(wěn)定氣候是不可或缺的；比如它在太陽系中的位置也是非常理想的；等等。大概正是將這萬千恩寵集于一身，地球才能夠成為生命的庇護所，同時這些限制條件也大大降低了在宇宙其他地方找到類似星球的可能性。然而近期科學家研究表明，這些認為地球是宇宙中得天獨厚的“特例”的觀點也許是錯誤的。比如科學家研究證實，沒有衛(wèi)星的行星也完全能夠適宜生命繁衍。最新計算表明，在過去10億年間如果沒有月亮，地球的自轉(zhuǎn)軸只會發(fā)生很小的角度變化，這根本不可能妨礙生命的形成。那種認為月球穩(wěn)定了地球運行的軌道，從而保障了它的溫和氣候的美麗說法是站不住腳的。

科學家曾擔心在其他星系中，對于生命至關(guān)重要的水可能是極其稀少的，1994年，當蘇梅克-列維彗星撞擊木星時，科學家發(fā)現(xiàn)，有大量水蒸氣出現(xiàn)，這說明，這顆彗星上帶有大量的固體水。蘇梅克-列維彗星在宇宙中是顆很平常的彗星，它們在宇宙中穿行，產(chǎn)生生命的可能性是極大的。在其他恒星系就像在太陽系中一樣，只要彗星或小行星撞上行星，就能為后者帶來水資源。如果擁有液態(tài)水的宜居行星在宇宙中比比皆是的話，那么生命也應(yīng)該是普遍存在的。這些證據(jù)都表明，與人們曾經(jīng)認為的相反，我們這顆小小的地球并未受到什么特別的眷顧。

尋找太陽系外生命的方法

天文學家已經(jīng)提出了兩種尋找太陽系外生命的方法：其一，捕捉外星生命發(fā)來的訊息。目前在太空中走得最遠的人類文明“使者”——美國“旅行者1號”探測器，正在向太陽系邊界逼近。但現(xiàn)在還沒有能夠飛到太陽系外行星的探測器，不可能對那些行星地下的生命或細菌加以實地觀測。其二，通過對系外行星大氣層的化學構(gòu)成加以分析來檢驗外星生命的存在。天文學家堅信這樣一個觀點：就像地球上的生物通過光合作用維持著大氣中的氧氣含量一樣，任何生命都要使用能量、排出廢物，從而必然會改變所居住行星的化學平衡。而實現(xiàn)第二種尋找生命的方法需要滿足兩個條件：第一是等待行星從其恒星面前經(jīng)過，第二是擁有功能強大、能夠分辨其大氣層透射的微弱光線的望遠鏡。首先，科學家以離我們最近的恒星為探測目標，發(fā)現(xiàn)盡可能多的宜居行星，計算出它們的運行軌道，以便在它們從自己的恒星面前經(jīng)過時加以觀測，然后用精密的天文望遠鏡對該行星大氣層透射的光線加以分析，從而確定該行星大氣層的吸收光譜，推算出它的化學構(gòu)成。迄今為止，天文學家已經(jīng)能夠借助天文望遠鏡了解一顆太陽系外行星的大小、質(zhì)量、距母恒星的距離等，而天文學家們的下一步計劃，將是發(fā)現(xiàn)這些類地行星的當?shù)貧夂驙顩r——包括是否擁有大氣層、磁場、氣候是否適合生命繁衍以及這些行星上是否存在微生物等。新一代天文望遠鏡將于幾年后發(fā)射升空，它們將可以通過太陽系外行星大氣層中的一些“生物標記”——譬如水、甲烷和二氧化碳等信號，來判斷這些行星上是否存在生命。

太陽系外的生命可能不同于地球生命

太陽系外的生命與我們地球生命一樣嗎？宇宙生命可能不以人想象的形式存在，也可能根本不具有地球生命的生存方式。生物學定律是否放之宇宙而皆準？或許地球生命只是龐大的生命系統(tǒng)中某一個細小分支而已，還存在著數(shù)以百計的其他生命形式。

科學家認為，宇宙各處生命的物理極限是基本相同的。生命的定義應(yīng)是：可以自我復制，有能夠通過自然選擇進化的機制，可能是碳基分子構(gòu)成的。參照地球生命，宇宙中生命存在的溫度范圍應(yīng)在零下50℃到零上150℃之間。

科學家認為，水是生命所不可少的條件。只要有液態(tài)或氣態(tài)水，同時有甲烷、氨和紫外線，生命就可以發(fā)生。

氧并不是所有生物呼吸所必須的，例如地球生物酵母菌的呼吸就不需要氧。植物也有無氧呼吸的，只是在無氧的狀態(tài)下，植物的氧化基質(zhì)不會被完全氧化而已。倘若地球真的無氧，也許地球生物可以進化為適宜無氧狀態(tài)下的生命形式。

地球生物的界面有陸地（包括地下）、海洋、天空。那么，宇宙星球的生命界面可以在任何一個適宜的環(huán)境中，不一定在星球表面，也可能在星球內(nèi)部，或在距離星球數(shù)百千米的大氣層中。

在常人看來，適宜生命生存的大氣壓為760毫米高的汞柱，即一個標準大氣壓。然而，地球上的海洋生物支持的大氣壓可以是標準大氣壓的上百倍。高空中的大氣壓則又不同程度地低于標準大氣壓，但生命依然正常存在。那么，宇宙生命可能根據(jù)環(huán)境的需要，進化成適應(yīng)更高或更低的大氣壓。

外星生物什么樣？

美國科學家亨里克·斯塔布對外星生命的模樣進行了大膽猜測：如果太陽系外“超級地球”也像地球一樣長滿了各種植物，那么這些植物的形狀和顏色將和地球上的植物毫不相似。因為其他許多恒星的發(fā)光并不和我們的太陽完全一樣，紅矮星是銀河系中最常見的星體，而紅矮星發(fā)射的大多數(shù)是紅外光，而一顆熾熱的白色或藍色恒星，通常會散發(fā)出大量紫外線。位于這些恒星系統(tǒng)的“超級地球”上的植物，它們的光合作用必須適應(yīng)和利用這些不同類型的光。地球上的植物都長著綠葉子，因為它們會吸收太陽的黃、紅、藍三種光，并反射對它們毫無用處的綠光。而在一顆光照能量很弱的紅矮星系統(tǒng)，那兒的植物必須有效利用所有波段的光線，所以它們將不會反射任何光線，因此那些植物的顏色將大多是黑色的。

科學家預測，如果一顆太陽系外類地行星的大小和質(zhì)量都比地球小，它也可能會孕育生命，只要它有適當濃度的大氣層的話。如果這顆天外行星的重力只有地球的一半，那么該星球上的動物將可能會長到8層樓那么高，而該星球上的植物和樹木的高度則可能會超過50米！譬如一種類似長頸鹿的外星生物，就可能會長到25米高！如果該行星上的大氣層很稀薄，那么白天和黑夜的溫差將會非常大，該行星上的動物為了適應(yīng)這一巨大的日夜溫差，必定會進化出一種非常奇怪的生理適應(yīng)機制。

相反，對于那些重力是地球兩倍的“超級地球”來說，如果它們上面也擁有生命，那么該星球上的陸地動物都將長得非常結(jié)實矮小，并且肌肉強壯，大型動物可能只有在海洋中才能生存。而該行星上的樹木將會長得像灌木叢一樣矮小，你在整顆行星上都不可能看到一棵參天大樹。