微曦

當(dāng)你仰望星空，是不是會(huì)思考一個(gè)問(wèn)題：在廣闊無(wú)垠的宇宙中，人類是不是唯一的智慧生物呢？如果真的存在外星人，為什么它們從不來(lái)拜訪地球呢？

本期，讓我們飛離地球，去遙遠(yuǎn)的外太空尋找生命存在的證據(jù)吧！

1976年，“海盜號(hào)”探測(cè)器從火星土壤中取樣，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)樣本中釋放出的甲烷含有碳14元素。他們由此推測(cè)，會(huì)不會(huì)是某種微生物代謝了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并排出了含碳的氣體。

20世紀(jì)60年代。人們?cè)诟窳职啵颂煳呐_(tái)放置了一架射電望遠(yuǎn)鏡，希.望能探測(cè)到外星智慧生命發(fā)出的宇宙電波信號(hào)。這是人類歷史上第一次對(duì)地外生命的探索。

尋找生命的跡象

人類為什么會(huì)認(rèn)為宇宙中有其他地外生命存在呢？

第一，宇宙太大啦，適合生命生存的區(qū)域很多，僅銀河系，疑似有生命存在的星球就有數(shù)億之多。

第二，地球生命含有的基本元素，如碳、氫、氧、氮等同樣遍布宇宙。也就是說(shuō)，建造生命的“磚塊”在宇宙中比比皆是。

第三，有機(jī)化合反應(yīng)在許多環(huán)境下都能進(jìn)行，而有機(jī)化合反應(yīng)正是生命存在最確切的證據(jù)。

隕石中的發(fā)現(xiàn)

1996年夏天，美國(guó)航天局的科學(xué)家聲稱他們?cè)谝粔K1.3萬(wàn)年前撞擊地球的火星隕石中發(fā)現(xiàn)了微生物化石。這塊隕石是1984年在南極發(fā)現(xiàn)的?；?dāng)中類似蠕蟲(chóng)狀的痕跡看起來(lái)和地球上的細(xì)菌非常相像。只不過(guò)，它們比細(xì)菌還要小很多。當(dāng)研究人員繼續(xù)對(duì)它們掃描時(shí)，發(fā)現(xiàn)它們的成分含有某種晶體，這種晶體由氧化鐵和硫化鐵組成。在地球上，這些物質(zhì)的確由細(xì)菌產(chǎn)生，但這并不能作為地外生命存在的確切證據(jù)，因?yàn)榉巧飬⑴c的化學(xué)變化也可能產(chǎn)生這些礦物質(zhì)。

搜尋標(biāo)準(zhǔn)

然而，科學(xué)家并未因此停止尋找地外生命的步伐。地外生命到底是什么呢？按照人類已掌握的知識(shí)來(lái)認(rèn)識(shí)地外生命，它們的化學(xué)特性必須具備以下兩點(diǎn)：一是能參與化學(xué)反應(yīng)的某種介質(zhì)；二是其原子在宇宙中普遍存在，并且有不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

搜尋范圍

我們知道，一般情況下，生命不可能在恒星上形成，但生命的誕生、存在和發(fā)展絕對(duì)離不開(kāi)恒星的光和熱以及各種能源。因此，我們尋找地外生命必須鎖定恒星周圍的那些行星。

搜尋方法

太空望遠(yuǎn)鏡

如今，人類確定發(fā)現(xiàn)的銀河系外行星已超過(guò)5000個(gè)，其中絕大多數(shù)都是由太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的。

空間探測(cè)器

20世紀(jì)70年代，美國(guó)的外太陽(yáng)系空間探測(cè)器“旅行者一號(hào)”發(fā)射升空。為了尋找外星生命，人類在探測(cè)器中放置了一個(gè)銅質(zhì)鍍金的磁盤(pán)唱片，里面除了錄制各國(guó)的音樂(lè)和問(wèn)候語(yǔ)，還存儲(chǔ)了太陽(yáng)系各行星以及地球自然景象的照片?？上У氖?，“旅行者一號(hào)”飛行40多年仍未飛出太陽(yáng)系。據(jù)此推算，它至少得經(jīng)歷數(shù)萬(wàn)年才能飛抵距離太陽(yáng)系最近的恒星。

射電望遠(yuǎn)鏡

射電望遠(yuǎn)鏡其實(shí)不是用來(lái)觀測(cè)外太空的，它的原理是接收信號(hào)。它就像一個(gè)結(jié)構(gòu)精密的大型收音機(jī)，能接收到來(lái)自宇宙深處的各種電波。

太空望遠(yuǎn)鏡+德雷克方程

地球上的天文望遠(yuǎn)鏡受地球大氣和地理?xiàng)l件的限制，探測(cè)范圍有限：而太空望遠(yuǎn)鏡可以在大氣層以外的外太空工作，具有更廣闊的觀測(cè)視野。美國(guó)天文學(xué)家法蘭克·德雷克在1960年首次提出使用無(wú)線電搜尋外星生命的“奧茲瑪計(jì)劃”。他還列出了著名的德雷克方程，用來(lái)計(jì)算可能與地球接觸的高等外星智慧文明的數(shù)量。

碳基生物

所有生活在地球上的生物，我們稱之為“碳基生物”。碳基生物是指以碳元素為有機(jī)物質(zhì)基礎(chǔ)的生物。一種生物只要具有生命形態(tài)，就必須從外界環(huán)境中收集、儲(chǔ)存和利用能量。碳基生物儲(chǔ)存能量所用到的最基本的化合物是碳水化合物。在碳水化合物中，碳原子經(jīng)過(guò)一系列重組和變化，最終會(huì)釋放能量，產(chǎn)生廢棄物。但是，碳基生命體的分子結(jié)構(gòu)很不穩(wěn)定，難以承受高溫、低寒、病菌的侵蝕和射線的照射。所以，在茫茫宇宙中，目前已知的存在碳基生物的星球，只有地球。

“愚笨的”和“聰明的”

尋找地外生命是天文學(xué)最宏大的項(xiàng)目之一，但搜尋工作的核心問(wèn)題是，我們要尋找什么樣的生命。在地球上，生命的形式各異，地球之外的生命大概也是如此吧。為了追蹤宇宙中的生命，我們大致可以將它們分為兩類：愚笨的生命和聰明的生命。“愚笨的生命”包括微生物和植物，它們能夠在行星上迅速繁殖，但不像人類有自我意識(shí)、有先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)?！奥斆鞯纳眲t是那些類似于人類的生物，擁有高度發(fā)達(dá)的文明。目前，我們的尋找方向大部分仍停留在發(fā)現(xiàn)“愚笨的生命”階段，因?yàn)橐苍S那些“聰明的生命”會(huì)給我們地球人帶來(lái)不可預(yù)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)。

碳基是唯一的生命形式嗎？

偌大的宇宙，環(huán)境條件千差萬(wàn)別，并非只有碳基生命才是宇宙唯一的生命形式?？茖W(xué)家認(rèn)為在宇宙中，或許存在著許多非碳基生物，比如烷基生物，它們活著根本不需要水，也不依賴于適宜的溫度。一些地外生命或高級(jí)智慧文明生物甚至連有機(jī)物也不是，它們的生命形態(tài)可能僅僅由一些含硅分子構(gòu)成，這就是硅基生物。硅基生物真的存在嗎？那可說(shuō)不準(zhǔn)。硅在宇宙中的儲(chǔ)量排名第八，各個(gè)行星上幾乎到處都是一一沙子的主要成分就是二氧化硅。

以上這些關(guān)于外星生命的推測(cè)都極具想象力。如果人類想在宇宙搜尋所謂的“生命”，想要發(fā)現(xiàn)“外星人”，和它們交朋友，就不能僅僅尋找地球人宜居的行星，因?yàn)橛行┤祟悷o(wú)法生存的宇宙區(qū)域興許是其他外星生物的“樂(lè)土”。

地外生命究竟在哪里？

宇宙到底有多大呢？目前科學(xué)的解釋是無(wú)限大。在茫茫宇宙中尋找一個(gè)存在生命的星球，難度要比你在學(xué)校找一顆丟失的紐扣大得多。然而，科學(xué)家們面對(duì)這樣的難題顯得樂(lè)此不疲。人類最先用來(lái)觀測(cè)宇宙的裝備當(dāng)然是天文望遠(yuǎn)鏡。開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡是世界首個(gè)用于探測(cè)太陽(yáng)系外類地行星的飛行器，它也是美國(guó)航天局發(fā)射的首顆探測(cè)類地行星的探測(cè)器。在為期至少3年半的任務(wù)期內(nèi)，開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡將對(duì)天鵝座和天琴座中大約10萬(wàn)個(gè)恒星系統(tǒng)展開(kāi)觀測(cè)，以尋找類地行星和生命存在的跡象。但是，僅僅依靠它來(lái)尋找地外生命，無(wú)異于妄想通過(guò)一根吸管去窺探整片森林。想要更深入“森林”，還需要一些更“硬核”的方法。

鎖定兩顆行星

在人類目前探測(cè)過(guò)的所有天體里面，最有存在生命體“嫌疑”的并不是月球，而是干燥、寒冷且荒涼的火星和裹著厚厚的冰殼的木衛(wèi)二。根據(jù)目前的科學(xué)論斷，生命誕生所需的條件是適宜的溫度、液態(tài)水、合理的大氣成分和元素構(gòu)架。根據(jù)各種探測(cè)器帶回來(lái)的情報(bào)，火星和木衛(wèi)二符合以上條件的可能性最高。

被“打擾”多次的火星

人類使用空間探測(cè)器進(jìn)行火星探測(cè)的歷史幾乎貫穿整個(gè)人類航天史。就在人類剛剛有能力掙脫地球引力、飛向太空的時(shí)候，第一個(gè)火星探測(cè)器也開(kāi)始了它的旅程。美國(guó)航天局通過(guò)分析火星探測(cè)衛(wèi)星發(fā)回的多張圖片驚喜地發(fā)現(xiàn)：火星上存在著大量液態(tài)水曾經(jīng)流淌的痕跡。人類的火星車“好奇號(hào)”曾在火星的“蓋爾撞擊坑”底部發(fā)現(xiàn)大量鵝卵石，這也許表明火星上曾經(jīng)存在過(guò)海洋、河流和湖泊。

此外，火星上還有許多的火山。

其中，奧林帕斯山的高度是珠穆朗瑪峰的3倍之多。我們都知道，大氣層中的很多成分都來(lái)源于火山噴發(fā)。如果能夠證明火星上曾經(jīng)發(fā)生過(guò)劇烈的火山爆發(fā)，就可以推測(cè)這顆星球上有過(guò)厚厚的大氣層，這無(wú)疑是生命形成的必要因素。

“冰殼球”本衛(wèi)二

木衛(wèi)二是木星的衛(wèi)星，它的表面包裹著一層幾十千米厚的冰殼，冰殼下面是一個(gè)被潮汐力加熱的巨大海洋。這片海洋并不像表面看上去那樣“風(fēng)平浪靜”，它的底部實(shí)則“暗流涌動(dòng)”。

木衛(wèi)二還有一個(gè)稀薄的氧氣大氣層。這可能是宇宙射線轟擊其表面冰層而形成的。

氧氣是地球生命起源的重要組成部分，也可能催發(fā)木衛(wèi)二上生命的萌芽。

基于以上幾點(diǎn)，科學(xué)家們對(duì)木衛(wèi)二產(chǎn)生了濃厚的興趣。歐洲空間局的“木星冰月”探測(cè)器計(jì)劃于2031年飛抵木星。它是一架可以低空飛行的航天器，不僅可以掠過(guò)木衛(wèi)二表面，還會(huì)盡可能地調(diào)查其地下環(huán)境。就讓我們盡情期待“木星冰月”為我們帶來(lái)“重磅消息”吧。