外星生命長(zhǎng)啥樣?

劉聲遠(yuǎn)

地球所在的宇宙可能是一個(gè)非?？褚?、非常奇妙之地。最近一系列天文學(xué)發(fā)現(xiàn)表明，僅我們所在的銀河系中就有幾十億顆類似地球的行星，而銀河系僅僅是宇宙中幾十億個(gè)星系當(dāng)中的一個(gè)而已。一些科學(xué)家估計(jì)，25%的恒星都有一顆大小和溫度與地球類似的行星環(huán)繞。許多科學(xué)家相信，這些行星及其衛(wèi)星中有一些存在生命。

探索系外行星

美國(guó)宇航局行星學(xué)家麥克凱說，有關(guān)宇宙中存在地外生命的猜想是基于兩個(gè)基本事實(shí)。首先，組成生命的化學(xué)元素（例如氮、氫和氧）遍布宇宙，組成地球生命的兩種關(guān)鍵化合物——液態(tài)水和有機(jī)碳在宇宙中也普遍存在。第二，科學(xué)家已知地球在其歷史之初（即地球剛剛形成后）就存在生命，這說明一旦條件適合生命就如雨后春筍般涌現(xiàn)。如果到處都有生命起源，那么復(fù)雜生命絕不鮮見。也就是說，我們終將發(fā)現(xiàn)高級(jí)生命，而不僅僅是單細(xì)胞微生物。但究竟是否如此？調(diào)查迫不及待。

一些科學(xué)家和企業(yè)家已經(jīng)在思考怎樣快速到達(dá)遙遠(yuǎn)恒星。例如，俄羅斯技術(shù)型企業(yè)家尤里在他的“突破攝星計(jì)劃”中提出，可以嘗試把微芯片裝到由地球表面強(qiáng)激光推動(dòng)的飛船上穿行廣袤太空。如果該設(shè)想行得通，那么前往距離地球最近的另一顆恒星——半人馬座阿爾法星的路途時(shí)間就會(huì)從10萬年縮短到區(qū)區(qū)20年。2019年5月，這種激光飛船設(shè)計(jì)經(jīng)歷首次測(cè)試，但結(jié)果尚未公布。

與此同時(shí)，美國(guó)宇航局計(jì)劃推進(jìn)兩項(xiàng)任務(wù)——TESS和JWST來探測(cè)環(huán)繞其他恒星的行星（即太陽系外的行星，簡(jiǎn)稱系外行星）的大氣層，嘗試由此確定可能存在的生命之地。其中，TESS任務(wù)定于2019年結(jié)束之前開始采集數(shù)據(jù)。另一項(xiàng)任務(wù)一詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（簡(jiǎn)稱JWST）預(yù)計(jì)在2021年發(fā)射。迄今為止，科學(xué)家對(duì)系外行星的實(shí)際狀況了解不多，但這兩項(xiàng)新任務(wù)也許會(huì)改變這一現(xiàn)狀。

想象再大膽些

一些科學(xué)家已經(jīng)對(duì)外星生命的可能模樣進(jìn)行大膽設(shè)想，他們的結(jié)論構(gòu)成了分別在1998年和2005年放映的科學(xué)紀(jì)錄片《外星人自然歷史》和《外星》的根基。這兩部影片激發(fā)人們?nèi)ニ妓髌渌行巧系纳问街g以及它們與地球生命形式之間的異同。事實(shí)上，一些科學(xué)家現(xiàn)在不僅相信生命在地球和太陽系之外會(huì)有不同呈現(xiàn)，而且在思考由不同化合物組成的外星和系外生命究竟有多么奇異。

在上述兩部影片中，外星生命與科幻影片中慣于出現(xiàn)的綠色外星人完全不同，畢竟綠色外星人的模樣其實(shí)根本沒有完全脫離地球人的基本模樣。這兩部電影里，在外星地質(zhì)學(xué)和行星科學(xué)的框架內(nèi)，進(jìn)化生物學(xué)家、生物機(jī)械學(xué)家和天體生物學(xué)家設(shè)想了可能的外星生命形態(tài)。許多科學(xué)家認(rèn)為，雖然這些設(shè)想中的生命形式及其行為特點(diǎn)在20年前一定會(huì)被認(rèn)為是天方夜譚，但今天可以說它們是合理（即便最終并不符合真相）的設(shè)想。不過，隨著2005年以來層出不窮的天文學(xué)發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家又在對(duì)外星生命形式的猜想中融入了一些新見解。

有科學(xué)家認(rèn)為，在宇宙中其他任何行星上，物理和化學(xué)定律應(yīng)該都與地球的一樣，畢竟只有有限的方式能改變基本物理，因此，就算在外太空，在那些類似地球的行星上，類似的物理和化學(xué)限制條件會(huì)導(dǎo)致這些行星上演化出與地球生命類似的生命。這一結(jié)論有兩個(gè)前提：一是能夠有效地看、聽、走、游和飛的方式是有限的;二是就像在地球上的情況那樣，自然選擇會(huì)清除大部分效率低下的生命形式。

這意味著，基于對(duì)進(jìn)化的生物學(xué)理解，并且基于對(duì)其他行星上地質(zhì)和氣候狀況的理解，科學(xué)家對(duì)外星生命形態(tài)（或者說模樣）可以做出有依據(jù)的猜測(cè)。一些科學(xué)家認(rèn)為，上述兩部紀(jì)錄片中對(duì)外星生命模樣的猜想不僅可能不算不著邊際，而且其猜想思路可能還算不上大膽。畢竟從整個(gè)宇宙來看，在各種各樣、數(shù)量極大的潛在生命之星上不僅生命數(shù)量巨大，而且生命形態(tài)也應(yīng)該精彩紛呈。事實(shí)上，隨著新發(fā)現(xiàn)越來越多，宇宙帶給我們的驚奇也越來越多，這不能不令人猜想，各種外星環(huán)境中不同的生命模樣在地球人看來將會(huì)多么具有“外星”特點(diǎn)。

科學(xué)家指出，任何生命都應(yīng)該遵循生態(tài)學(xué)基本規(guī)則，例如有獲得能量的方式，還有競(jìng)爭(zhēng)來促進(jìn)捕食和獵物的功能。但在這些規(guī)則外，我們可以盡情想象外星生命的模樣。換句話說，沒有理由斷定外星生命的樣子與地球生命很相似。

就算在地球上，生命形式也多彩多姿，有時(shí)候還會(huì)在不同時(shí)期、不同地方出現(xiàn)獨(dú)特生命形式。恐龍滅絕后，接踵而來的許多生命形態(tài)與恐龍大不相同。新西蘭有奇異鳥，但幾乎沒有陸地哺乳動(dòng)物。非洲塞倫蓋提大草原則截然不同，這里有大象和長(zhǎng)頸鹿。馬達(dá)加斯加又不同，那里有很獨(dú)特的狐猴。

說到地球上獨(dú)特的生命形式，只需看看海馬就夠。海馬和其他魚共享基本身體部分，但體形與其他魚大不相同，這意味著海馬經(jīng)歷了一條看起來非常不可能的演化路徑。在地球上，無論是在遙遠(yuǎn)過去還是在今天，的確發(fā)生過不少一次性的奇異事件。而在類似地球的外星上，情況可能更怪異。因?yàn)閼T于下大力氣找尋“我們所知的生命”，所以我們可能會(huì)把我們所不知道的外星生命形式不識(shí)別為生命。例如，外星動(dòng)物可能外表像地球上的植物，我們到時(shí)候就可能把這樣的動(dòng)物辨識(shí)成植物。

這聽起來很怪，其實(shí)卻不怪。所有生命形式都需要獲取能量，但它們“花費(fèi)”能量的方式難以預(yù)測(cè)。擔(dān)任同樣生態(tài)角色的外星動(dòng)物很可能與地球動(dòng)物的外形完全不同，這可能導(dǎo)致我們?nèi)绻怀浞盅芯亢痛竽懴胂缶蜔o法識(shí)別這些外星動(dòng)物。千里之行始于足下，科學(xué)家首先致力于找尋我們所知的地球上的生命指征，例如氧。他們也大力尋找與地球相似、可能存在液態(tài)水的巖石行星。一句話，他們首先還是得尋找所知的生命。雖然很可能存在與地球生命大相徑庭的外星生命形式，但依據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)我們還無法識(shí)別外星生命，畢竟我們根本不了解外星生命的化學(xué)組成。

幾天就是一季

除了化學(xué)組成之外，系外行星和系外衛(wèi)星上還有許多不同的條件可能影響那里的生命演化。以引力為例，在個(gè)頭、密度都更大的一顆行星上;引力更大，這就意味著生物會(huì)矮壯，可能有多條肢腿來提供結(jié)構(gòu)性支撐;而在一顆質(zhì)量較小、引力也較弱的行星上，生物可能更容易跳躍和滑翔，因而生物個(gè)頭高挑。

大氣的密度和化學(xué)組成也會(huì)影響生物飛上天的難度：如果空氣密度大，大氣就像“海洋”，動(dòng)物可在大氣中“游弋”，而富含氧的大氣會(huì)催生力量更強(qiáng)的動(dòng)物。此外，在不同行星上，季節(jié)性差異可能很大。許多行星的軌道周期（即一年時(shí)間）比地球的一年——365.25天短得多，這些行星的季節(jié)變換每幾周甚至每幾天就發(fā)生一次，而不像地球每幾個(gè)月才發(fā)生一次。一些行星的橢圓形軌道更扁，這讓它們的季節(jié)性更極端——極熱又短暫的夏季之后是漫長(zhǎng)而極冷的冬季。

行星所環(huán)繞的恒星類型和恒星數(shù)量，以及行星與自己所環(huán)繞的恒星之間的距離，也會(huì)影響行星從恒星那里得到的能量和輻射數(shù)量，還會(huì)決定行星上是否存在光合作用，或者行星生命是否不得不依賴化學(xué)合成——使用來自無機(jī)化合物反應(yīng)的能量，而非使用恒星光能量。絕大多數(shù)恒星是紅矮星，它們的能量不如太陽，但它們比太陽存在的時(shí)間長(zhǎng)，因而它們能為生命演化提供更長(zhǎng)久時(shí)間。但在這些恒星演化初期，它們發(fā)射的巨量輻射可能對(duì)生命和行星大氣層有害，甚至?xí)輾Т髿鈱雍蜕?。電影《外星》中設(shè)想這類恒星周圍行星上的動(dòng)物長(zhǎng)得就像地球植物，當(dāng)出現(xiàn)恒星耀斑時(shí)這些動(dòng)物就把自己折疊起來以避開耀斑傷害。該片中還設(shè)想了樣子有點(diǎn)像恐龍、但頭頂上有第三只眼睛的外星動(dòng)物，這讓它們能看見尚未到達(dá)的耀斑輻射，并提前準(zhǔn)備好規(guī)避輻射傷害。

先在附近找找

在相對(duì)靠近地球的地方，科學(xué)家希望在自己生命期內(nèi)能發(fā)現(xiàn)外星生命，比較有可能發(fā)現(xiàn)生命的地方是土星和木星的含冰衛(wèi)星，例如恩克拉多斯（土衛(wèi)二）和歐羅巴（木衛(wèi)二）。有科學(xué)家甚至非常樂觀地預(yù)測(cè)未來20年內(nèi)就能找到外星生命，哪怕只是微生物。他們預(yù)測(cè)，這樣的微生物在恩克拉多斯和歐羅巴上存在，而且在火星表面沙層下也可能存在?？傊?，太陽系中不乏可能存在生命的其他地方。美國(guó)宇航局準(zhǔn)備在2023～2024年發(fā)射飛船探測(cè)歐羅巴，該局還正在資助一家私企嘗試用飛船探測(cè)恩克拉多斯及其生命跡象。歐洲航天局（簡(jiǎn)稱歐空局）計(jì)劃在2022年發(fā)射飛船探測(cè)木星及其衛(wèi)星蓋尼美得（木衛(wèi)三）、卡利斯托（木衛(wèi)四）和歐羅巴。

已有一些證據(jù)表明，這些木衛(wèi)的厚厚冰殼下面存在液態(tài)水，甚至存在海洋。這就自然而然讓人聯(lián)想到這些液態(tài)水中可能存在生命。就連地球海底地?zé)釃娍谥車臉O端環(huán)境中也存在異乎尋常的生命形式，那么怎么能否定外星海洋中存在生命的可能性？影片《外星人自然歷史》中設(shè)想了歐羅巴深海地?zé)釃娍谥車恼麄€(gè)生態(tài)系統(tǒng)：噴口噴出的熱量和養(yǎng)分支撐起由細(xì)菌組成的一座座高塔，魚通過吸食細(xì)菌塔的材料獲取養(yǎng)分，擁有流線型體形的鯊魚樣動(dòng)物捕食魚。

理論上說，這種設(shè)想是可行的。但在黑暗的地下海洋中可得的能量較少，因此就算在這樣的海洋中存在復(fù)雜生命體，它們的個(gè)頭也應(yīng)該比相應(yīng)的地球海洋動(dòng)物小得多。例如，地下海洋中“鯊魚”的身長(zhǎng)可能只有5厘米，但這些“鯊魚”的行為應(yīng)該與地球海洋中鯊魚的行為相似。不過，并非所有科學(xué)家都相信在這樣的地下海洋中存在復(fù)雜生命。一些科學(xué)家推測(cè)，就算太陽系中除了地球之外的其他地方存在生命，充其量也只是微生物。甚至把宇宙作為一個(gè)整體來看的話，宇宙中大部分生命也可能只是微生物，一個(gè)重要理由是——在地球生命歷史中絕大部分生命都是微生物。因此有科學(xué)家說：典型的外星生命是什么樣子？可能只是在顯微鏡下才看得見的斑點(diǎn)。

但這并不意味著宇宙中其他地方不可能存在復(fù)雜的智慧生命。然而，外星智慧生命的模樣可能并不是我們能想象到的——就算在地球上，雖然動(dòng)物基因彼此很相似，但動(dòng)物形態(tài)千差萬別。有科學(xué)家大膽想象：如果真的存在高度發(fā)達(dá)的外星智慧生命，它們就有可能是以機(jī)器為根基的。換句話說，宇宙中絕大多數(shù)高度發(fā)達(dá)的智慧生命就像頂級(jí)人工智能，或者是機(jī)器學(xué)與生物學(xué)的有機(jī)融合體，而不像軟塌塌、黏糊糊的地球動(dòng)物。影片《外星人自然歷史》中就設(shè)想了這樣的機(jī)器智慧生命，它們穿行宇宙，分析行星，它們適應(yīng)行星條件的速度比任何純生物學(xué)生命都快得多。

盡管外星生命迄今為止僅僅存在于人們想象中，也不管它們的模樣究竟會(huì)怎樣，許多科學(xué)家卻相信它們很可能存在。從統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上講，這種可能性幾乎達(dá)百分之百，因此，要想知道外星生命的模樣，尋找就不能停止。

（本文選自：大自然探索 2020年01期）