另類外星人

如果僅僅以人類或者地球上的其他生命為藍本，在宇宙中將會錯過太多的驚奇

在最新動漫電影大片《變形金剛》中，人類最初發現被意外冷凍在北極冰原里的“威震天”的時候，并沒有把它當做一種生物來對待，而是給了它一個代號——NBE1（非生物外星人，non-biological extraterrestrial）。

這個機器人的兇殘和野心，卻幾乎與人類所有暴君并無二致。或許，它在以奇幻的方式提出了一個人類不得不去面對的問題：生命難道只有一種形式？多年以來，這樣的話題已經被眾多科幻小說家反復演繹，卻一直被看成一種并非科學意義上的奇思妙想而已。

如今，情況發生了微妙的變化。它甚至以嚴肅的方式擺上了美國航空航天局（NASA）的討論席，以重新定義人類去探索地外生命的可能途徑。

就在剛剛過去的7月，美國國家科學院（National Academy of Sciences）正式發表了題為《行星系統中有機生命的限制》的研究報告。在這份引人注目的報告中，來自十幾所大學和研究機構的天體生物、生物化學以及天文學家指出，隨著對太陽系內生命的探索逐步推進，人類有必要真正了解自己到底在尋找什么。因為人類過去在尋找外星生命上，顯得過于以地球為中心了。

實際上，在溫度、壓力、物質基礎以及能源供給方式，或許都與地球迥異的地外行星上，如果存在生命，它們完全沒有必要以地球生命的形式存在。

在這份報告的扉頁上，寫著這樣一句話：“這份報告獻給所有不像人的生命形式，不管他們是什么”。

水是生命之源？

今年5月21日，預定在火星上工作時間僅剩幾個月的“勇氣”號和“機遇”號，在登陸火星近三年后傳回了最后一批信號。

這次它們給人類帶來了巨大的驚喜，因為在古謝夫環形山的一塊土壤中，發現了豐富的硅石。根據目前的科學常識，要產生如此大量的硅石沉淀物，必須有水存在，這也是迄今為止對于火星上曾經有水的最有力的證據。

一直以來，水始終被認為是生命的基石。以人類自身為例，成年人大約七成的體重都由水組成，剛出生的嬰兒這一比重甚至達到了八成。

就我們所知的生命本質而言，實際上是一系列水生化學反應的集合。水之所以如此重要，是因為水的特殊結構。由于氧原子和氫原子所形成的共價鍵屬于極性鍵，氧原子和氫原子共用的電子對偏向氧原子一方，導致水分子在氧原子一方擁有負電荷、氫原子一方擁有正電荷。

水的這種極性，使得它可以充當大多數無機鹽和葡萄糖等極性分子的溶劑，但無法與油和脂肪類分子相互混合。正是利用不同生物分子的親水、厭水性質，生命過程中的許多關鍵反應才得以完成。

以傳遞生命遺傳信息的DNA和RNA分子為例，由于其親水特性，使得它們無法跨越厭水的細胞膜，厭水的堿基也被束縛在雙螺旋之內，這些都確保了不至于在復制過程中喪失遺傳信息。

這一系列生化反應所構成的大圖景是可以想像的：當構成人體的基本單元——細胞死亡的時候，細胞間的水流動也歸于停止；同樣，一旦細胞脫水（失去水分），就會導致作為遺傳物質的DNA（脫氧核糖核酸）的破碎以及蛋白質的結晶，從而為其生命畫上一個休止符。

正是因為液態水對于地球上已知的生命存在顯得如此不可或缺，在過去數十年中，尋找液態水，一直被NASA以及主流科學家看成是尋找外星生命所遵循的最重要原則。

美國航空航天局科學項目理事會資深天體生物學家約翰隆美爾（John Rummel）接受《財經》記者采訪時承認，尋找外星生命的第一步，就是尋找有水的地方，這也是人類正在做的。截止到目前，火星和歐羅巴（木衛二）上都顯示曾經有水，或者現在仍有水存在的跡象。

畢竟，我們只知道一種生命形式，就是我們自己，這也是用來比照任何其它生命的一面最自然而然的鏡子。這樣的生命需要液態水、光或其他化學能，以及氮，磷，硫，鐵等70多種必要的元素。

然而，如果生命的存在條件真如我們所知的那樣苛刻的話，也許真正能像地球一樣存在生命的，肯定十分渺茫。

孕育外星生命的搖籃

不過，在很多科學家看來，也許水遠非生命存在的惟一基石。

美國國家科學院最新這份報告的編寫委員會成員之一、美國海洋生物國家實驗室研究院米歇爾索金（Mitchell Sogin）對《財經》記者表示，水對于廣義上的生命來說，并不是充分條件，因為它還需要一定的物質條件和能量條件；同樣，水也不是必要條件，外星生命完全可以不是地球上的形式。

隆美爾博士在接受《財經》記者采訪時也指出，盡管目前對于我們了解到的所有生命而言，水都是必需的；但是從很多化學實驗中，科學家發現還有其他溶劑，存在一些明顯的可以支撐生命活動的特性。

比如液態甲烷，就可以完成很多有趣的化學過程。早在2006年7月，圍繞土星運行的“卡西尼”號探測器就發現，在土衛六（泰坦）的北極，存在幾個巨大的充滿液態甲烷或乙烷的湖泊。觀測數據顯示，泰坦表面溫度極低，約為零下180攝氏度上下，其大氣主要由氮氣（占98.4％）和甲烷（占1.6％）組成。

“我們無法預測，在泰坦零下180度左右的低溫下，是否會存在古怪的生命。”他補充說。

實際上，如果不考慮溫度而僅僅考慮其大氣構成的話，其目前的環境與約40億年前生命誕生時的地球極為相似。因此，即使“土衛六”上目前沒有生命存在，也不能排除20億年后出現生命的可能性。

即便我們承認極性溶劑是生命形成必須的，實際上也存在更多的選擇。比如液氨就具有許多和水類似的性質，可以完成水所支持的大多數生命功能。

甚至人類聞之色變的硫酸，也可能維持另類生命。在密度為地球大氣的100倍的金星大氣層中，就存在一層厚達40公里到70公里的濃硫酸云；而且這里的溫度條件可以支持碳－碳共價鍵的穩定存在，這也被認為是生命存在的重要前提之一。

早在1967年，著名科普作家、人類搜尋地外生命的先驅卡爾薩根（Carl Sagan）就在英國《自然》雜志發表了“金星云中的生命”一文，設想金星上的生命可以擁有含有氫氣的鰾，像地球上的魚類一樣利用浮力支撐身體。

可能的候選者中，還有甲酰胺這樣陌生的名字。在火星表面之下，存在大量的甲酰胺，它是氫氰酸和水的反應產物。它同樣可以完成大多數水可以完成的生命功能，并且比水更耐高溫。

從目前的觀測事實上看，火星上的溫度不可能允許液態水的存在，但并不排除甲酰胺；而科學家通過在地球上的實驗已經發現，在甲酰胺中可以合成大多數生命所需要的多肽、核苷、核苷酸和RNA，甚至ATP（三磷酸腺苷）。

甚至像液態氦、超臨界的液態氫，在科學家眼里也存在支持生命的可能。氣體行星土星、天王星和海王星存在大量的這種液體；如果它們作為溶劑的話，有機物在其中的活動或許與在水中一樣活躍。

上面提到的種種液體，都有可能代替水，成為蘊育外星生命的搖籃。

打破陳規

不過，迄今為止，人類正在進行以及正在策劃中的尋找類地行星計劃，包括法國的COROT計劃、美國的開普勒計劃、歐洲空間局的愛丁頓計劃以及達爾文計劃，仍然把目光瞄準了體積、質量同地球相似的行星。

而《行星系統中有機生命的限制》報告批評說，這些耗資巨大的搜索計劃中，顯然過于以地球為中心——如果外星生命和地球生命不同源，具有不同的結構，那么這些探測計劃很可能“視而不見”。

實際上，人類也是在不斷探索太空的過程中，一點點開始放棄生命領域的“地球中心論”的。

早在1976年，美國就試圖在“海盜號”火星探測器上培養地球上的微生物，看這種環境是否適合生命生存。但是后來科學家意識到，地球上99％的微生物是無法用這種技術來培養的。所以，目前人類搜尋地外生命的方法，都集中在尋找生命的分子、化學特性，而不是嘗試去培養地球生命。

根據廣義的理解，任何生命存活的必要條件，是它必須完成一系列能量、化學反應，并可以動態地維持其結構和成分。所以，NASA今后的任務，將注重尋找生命的分子特征；而其中很大一部分工作，很可能要在地球上或者實驗室中進行。

美國科羅拉多大學細胞與發育生物學系教授謝莉科普利（Shelley Copley）對《財經》記者表示，碳基生物最大的局限，是溫度不可能超過300多攝氏度。在科學家看來，廣義上的生物，不管是否以碳為基礎，都應該具備幾個易于觀測的顯著特征，而手性和熱力學不平衡是其中兩個最重要的特性。

1969年9月28日，澳大利亞墨爾本以北約100公里處的默奇遜小鎮上，一大批隕石碎片從天而降。通過對隕石碎片的研究，科學家不僅驚喜地發現了地球上沒有的氨基酸和糖，而且也發現了一個有趣的現象，那就是這些分子結構的手性比例，也明顯呈現和地球生物類似的特征——左手型的占多數。

早在1848年，法國著名微生物學家巴斯德首先發現了化學性質相同、結構上鏡像對稱、彼此旋光性相反的兩種酒石酸。而后，英國物理學家開爾文勛爵將物質的這種特性，命名為“手性”（chirality）。在自然狀態下的化學反應中產生出的兩種手性分子應該一樣多；但地球上的多數氨基酸，卻都是左手型占多數，多數的糖則以右手型為多數。

在北京航空航天大學生物科學與工程研究所所長莊逢源教授看來，目前可以通過分析有機物質的吸收譜，尋找有機物質形成的機制。因為通過觀察吸收紅外光譜的偏振情況，就可以分析左旋和右旋的選擇性。如果發現某種手性分子的多數，則可以看做是生命存在的一個重要特征。

“歐洲的達爾文計劃，就有針對這一點的設計；他們正在邀請中國參與，不過中國是否參與，目前還不好說。”莊逢源對《財經》記者表示。

另一方面，因為生命在于運動，這就意味著存在一系列化學自由能呈階梯狀分布的物質分子，即分子之間呈現熱力學不平衡，以便保持新陳代謝過程的持續進行。這就意味著，通過探測化學能的不平衡，尤其是在高溫狀態下，也可能發現生命存在的征兆。

NASA以及其它太空探索機構能在尋求生命的“天問”中走多遠，尚不得而知。但在美國航空航天局資深天體生物學家約翰隆美爾看來，在擁有了很多新的認識之后，NASA今后的搜尋范圍不僅會更廣泛，“也會更準確”。