張唯誠

識別地球之外的生命并不那么容易，如果那個(gè)地方的生命組成不是我們熟悉的材料就會更加困難。在1967年的科幻電視劇《星際迷航》中，柯克船長和他的船員調(diào)查了嘉納斯六號星上的神秘謀殺者。那是一個(gè)名叫“奧爾塔”的巖石怪物，被界定為有生命的外星生物，與地球上的碳基生物很不相同。

確立生命的標(biāo)準(zhǔn)

在地球之外尋找生命的科學(xué)家被稱為天體生物學(xué)家。對他們來說，擺在面前的首要問題是給生命確立一個(gè)基本的定義。這樣，當(dāng)人們遇到外星生物時(shí)，他們就能夠毫不猶豫地向世人宣布，“它們是生物體”。

美國密歇根州立大學(xué)的理論物理學(xué)家克里斯多夫·阿達(dá)米就是這樣一位界定生命定義的科學(xué)家。阿達(dá)米也有他的硅基生物，他親眼看著它演化和發(fā)展，但這個(gè)生物不是真實(shí)的，而是一個(gè)計(jì)算機(jī)模擬的東西。阿達(dá)米說：“識別生命有時(shí)很容易。如果你發(fā)現(xiàn)有什么東西在你身邊晃來晃去，你就能很容易地判斷它是不是生命?！钡硪环N可能是，人類遇到的第一批外星生命并不是“小綠人”，而是擁有某種顏色或者根本就沒有顏色的微生物。

這樣看來，科學(xué)家首先需要弄清楚的是，他們要怎樣識別外星生物。如果那些生物是我們不熟悉的，那就真的很困難了。于是人們提出了一些區(qū)分生物與非生物的基本標(biāo)準(zhǔn)。許多人堅(jiān)持認(rèn)為，任何生命，包括外星生命，都必然具備某些共有的特性，例如活躍的新陳代謝、繁殖和進(jìn)化等。另一些人則主張，生命必須擁有足夠大的細(xì)胞來容納由蛋白質(zhì)制造的核糖體。

然而，這些定義有可能過于嚴(yán)格。美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校的卡羅爾·克萊蘭德說，為生命制定一些限定的條款有可能限制科學(xué)家的視野，從而使他們忽視宇宙中生命的多樣性。例如病毒。有科學(xué)家認(rèn)為它們不應(yīng)該被當(dāng)作生命，因?yàn)椴《臼且蕾囁拗骷?xì)胞進(jìn)行繁殖的，但阿達(dá)米認(rèn)為，病毒是生命應(yīng)該是“確定無疑的”。阿達(dá)米說：“病毒不攜帶它們生存所需的所有東西，但我們也是這樣?！彼J(rèn)為，病毒能將遺傳信息從這一代傳遞給下一代，這才是最重要的。他強(qiáng)調(diào)說，生命是一種能自我復(fù)制的信息。

克萊蘭德認(rèn)為，進(jìn)化不應(yīng)該成為識別生命的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)槿藗兛赡苡肋h(yuǎn)也不會有足夠的時(shí)間來判斷某個(gè)個(gè)體是否在進(jìn)化。除此之外，即使是對細(xì)胞的大小進(jìn)行限制也有可能把一些微生物排除在生命之外。美國佛羅里達(dá)州阿拉楚阿應(yīng)用分子進(jìn)化基金會的天體生物學(xué)家史蒂芬·本納說，一個(gè)因?yàn)樘《话颂求w的細(xì)胞是有可能以另一種方式運(yùn)作的。他推測，這種細(xì)胞有可能使用被稱為RNA的遺傳物質(zhì)進(jìn)行生化反應(yīng)，而不是依靠蛋白質(zhì)。

這樣看來，對生命來說，至少細(xì)胞是必要的，因?yàn)樗鼈兊脤⒁粋€(gè)有機(jī)體與另一個(gè)有機(jī)體分隔開來。但阿達(dá)米說，黏土層也可以做到這一點(diǎn)?？巳R蘭德甚至認(rèn)為，生命可以作為化學(xué)反應(yīng)的一部分而存在，這種化學(xué)反應(yīng)根本不需要任何分隔。這種觀點(diǎn)雖然只是猜想，但如果外星生命真的出現(xiàn)，它就有可能成為對認(rèn)識非同尋常的生命形式大有裨益的想法。

尋找“生物標(biāo)記”

近年來，人們在太陽系外發(fā)現(xiàn)了1000多顆行星。隨著這些行星的發(fā)現(xiàn)，找到外星生命的可能性就比以往任何時(shí)候都大了。然而，即使是最強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡也無法看清遙遠(yuǎn)的生命，尤其是當(dāng)它們只有在顯微鏡下才能顯露真形的時(shí)候。如果科學(xué)家能夠直接觸摸遙遠(yuǎn)的星球，找到這種微小生命的機(jī)會就會大很多。這意味著要發(fā)現(xiàn)外星生命，目前最現(xiàn)實(shí)的途徑還是在太陽系內(nèi)尋找。羅伯特· 海森是華盛頓卡內(nèi)基科學(xué)研究所的一位礦物科學(xué)家，他認(rèn)為，要在太陽系內(nèi)尋找生命，我們需要一個(gè)可以在外星球上分析化學(xué)物質(zhì)的探測器?，F(xiàn)在，這樣的探測器正在火星上采集樣本，“卡西尼”號也在寒冷的土衛(wèi)二上探測了間歇泉。也許，這些機(jī)器人探索者會在某一天傳回生命的跡象，但那可能只是很細(xì)微的跡象，科學(xué)家稱之為“生物標(biāo)記”。

行星地質(zhì)學(xué)家凱西·托馬斯·科普塔曾是美國航空航天局約翰遜航天中心一個(gè)研究小組的成員，當(dāng)時(shí)這個(gè)研究小組由凱普塔已故的同事大衛(wèi)·麥凱領(lǐng)導(dǎo)。1996年，這個(gè)研究小組聲稱，他們在一塊火星隕石中看到了疑似生物標(biāo)記的東西。這塊隕石名為ALH84001，是1984年在南極洲的艾倫山冰原（Allan Hills ice field）上找到的。他們發(fā)現(xiàn)，那嵌在隕石中的碳酸鹽小球看起來有點(diǎn)像地球上的微生物?？破账€發(fā)現(xiàn)了微小的磁鐵礦晶體與小球的重疊。這些晶體看起來和地球上的某些細(xì)菌制造的晶體很相似。他們最后得出結(jié)論說，這塊隕石是一件火星生物的化石。

然而，其他科學(xué)家并不同意他們的看法。批評人士說，那些小球和晶體也有可能通過其他過程形成，并非一定是生命的結(jié)果?；鹦巧锘挠^點(diǎn)沒有得到科學(xué)界的認(rèn)同。

但是，尋找外星生命并不一定非要放眼遙遠(yuǎn)的星球，我們在地球上就可以做同樣的事情?？巳R蘭德提到了一種名為“沙漠清漆”（desert varnish）的東西。它們是一些巖石向陽面在極端干燥的氣候下產(chǎn)生的暗斑。一些科學(xué)家認(rèn)為，某些細(xì)菌或真菌可能是這些暗斑的始作俑者。令人不可思議的是，一些微生物可以從這些巖石中吸取能量，并用這些能量制造堅(jiān)硬的外殼。這種生物將鐵和錳“粘”在黏土和硅酸鹽的顆粒上，從而產(chǎn)生了“清漆”。奇怪的是，一些科學(xué)家試圖在實(shí)驗(yàn)室里使用真菌和細(xì)菌重現(xiàn)這種“清漆”，但他們都失敗了。

在野生環(huán)境中，這種“清漆”用了幾千年才最終形成。有人認(rèn)為，如果微生物在此過程中創(chuàng)造了某種東西，這樣的速度就太慢了。但克萊蘭德反問道：“我們怎么確定它就太慢呢？我們慣于假設(shè)地球上的生命是以某種速度生長和繁衍的，但有些不活躍的生物可能會生長得非常緩慢。”

為了找到生命并正確地進(jìn)行分類，科學(xué)家將目標(biāo)轉(zhuǎn)移到一些非同尋常的事物上。海森就做著這樣的工作，他利用礦物方面的信息尋找生命。在自然界里，礦物的分布并不均勻。他說，地球上有4933種公認(rèn)的礦物， 而他們已經(jīng)對4831種礦物的位置進(jìn)行了確認(rèn)，其中22%只存在于一個(gè)地區(qū)，接近12%的礦物分布在兩個(gè)地區(qū)。

這種偏斜的分布是生命造成的，生命利用當(dāng)?shù)氐馁Y源，把它們變成了新的礦物。以海森礦為例（是的，這個(gè)礦物是以海森的名字命名的），這種基于磷酸鹽的礦物就只在加利福尼亞州的莫諾湖（Mono Lake）被發(fā)現(xiàn)。生活在那里的微生物是它們僅有的來源。海森的團(tuán)隊(duì)推測，其他物種可能也創(chuàng)造了類似的罕見礦物。

這就是說，在其他行星或衛(wèi)星上發(fā)現(xiàn)類似的礦物分布可能也表明生命存在于那里，或者曾經(jīng)存在過。鑒于此，海森已經(jīng)向美國航空航天局提交了一項(xiàng)關(guān)于火星探測器如何利用礦物線索識別生命跡象的建議。

對遙遠(yuǎn)外星生命的猜想

火星曾經(jīng)是濕潤的，它現(xiàn)在還可能有少量的液態(tài)水，這表明它曾經(jīng)有可能承載過生命。本納甚至認(rèn)為，正是火星把生命帶到了地球。當(dāng)然，這個(gè)想法能否站得住腳，還要看人們是否能在火星上找到生命。不過本納似乎并不擔(dān)心，他說：“如果人們在火星上找不到生命，我反而會感到驚訝?！绷硪晃惶祗w生物學(xué)家也對在火星上找到生命充滿信心，他就是美國華盛頓州立大學(xué)的德克·舒爾茨·馬庫奇。他相信，現(xiàn)在的太空任務(wù)已能很容易地把宇航員送上火星，這樣，人們就能證明此前的一些猜想了。馬庫奇開玩笑說：“如果有人用顯微鏡看到了微生物，看到它就在那里搖擺和舞動，那人們就不得不相信事實(shí)了?！?/p>

但在更加遙遠(yuǎn)和陌生的地方發(fā)現(xiàn)生命就可能非常困難了。目前，這樣的地方主要是指木星和土星的衛(wèi)星?？茖W(xué)家已經(jīng)把目標(biāo)鎖定在木衛(wèi)二和土衛(wèi)二上，普遍認(rèn)為在它們冰冷的外殼之下都有一個(gè)液態(tài)的海洋，而液態(tài)水正是人們認(rèn)為的、支持生命化學(xué)反應(yīng)的必要條件。

但馬庫奇指出，在構(gòu)建可承載生命的復(fù)雜分子方面，水是一種糟糕的溶劑。他認(rèn)為，外星生命更有可能在土星最大的衛(wèi)星——土衛(wèi)六上被找到，那些生命很有可能存在于土衛(wèi)六碳?xì)浜钐幍臒狳c(diǎn)地區(qū)。他說：“在目前，大自然究竟擅長用什么方法制造生命，我們并不清楚?！?/p>

但科學(xué)家知道，在土衛(wèi)六上，最大的挑戰(zhàn)是極寒。美國康奈爾大學(xué)的化學(xué)工程師波萊特·克蘭西介紹說，這顆衛(wèi)星極其寒冷，它上面的甲烷是一種黏稠的、幾乎凍結(jié)的液體，水則同石頭一般堅(jiān)硬。因此他認(rèn)為，具有地球化學(xué)性質(zhì)的生物體在土衛(wèi)六上不會有機(jī)會存在，因?yàn)樵谀菢拥沫h(huán)境下，地球生物體的細(xì)胞膜已經(jīng)無法正常工作了。

克蘭西及其同事模擬了土衛(wèi)六上的環(huán)境后發(fā)現(xiàn)，某些短尾分子會自發(fā)地形成穩(wěn)定的氣泡，而那種氣泡就具有類似細(xì)胞膜的功能。有科學(xué)家推測，土衛(wèi)六上的生命有可能存在于一種含氮的結(jié)構(gòu)中。由于缺乏陽光和熱量，土衛(wèi)六上的化學(xué)反應(yīng)可能非常緩慢，生命體的壽命非常長，甚至長達(dá)數(shù)百萬年，它們很可能每千年才繁殖一次，甚至呼吸一次！

克蘭西預(yù)測，既然有這么多可能，在太陽系的有些行星和衛(wèi)星上找到生命就是有可能的了。不少研究人員樂觀地認(rèn)為，外星生命是可以找到的。將來，天體生物學(xué)家很有可能與它們面對面，并說出它們是什么。

延伸閱讀

2017年年底，美國航空航天局傳出消息說，他們計(jì)劃展開一連串的星際任務(wù)，尋找太陽系外的生命蹤跡。

據(jù)悉，美國航空航天局計(jì)劃于2069年，也就是人類首次登月100周年時(shí)，發(fā)射一艘機(jī)器人宇宙飛船，探索鄰近的半人馬座α星系。

半人馬座α星系位于南天的半人馬座，是一個(gè)三合星系統(tǒng)，也是距離太陽最近的恒星系統(tǒng)，因此又被稱為比鄰星。在天文學(xué)家眼中，幾乎可以肯定的是，半人馬座α星系的類地小行星可以支持外星生命的生存。

不過，要抵達(dá)半人馬座α星系，宇宙飛船的速度必須達(dá)到光速的10%，即每秒3000萬米。然而，即便我們的技術(shù)跨過了這道門檻，這趟旅程仍需耗費(fèi)44年，意味著這艘宇宙飛船要到2113年才能抵達(dá)半人馬座α星系。

當(dāng)然，美國航空航天局也在探討不同的探測方式，包括由激光、核反應(yīng)或正反物質(zhì)碰撞驅(qū)動的微小探測器。理論上，這些探測器的速度可達(dá)1/4 光速。