星際殖民，微生物的壯舉

張唯誠

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在 1907 年，瑞典化學家斯凡特·阿列紐斯提出了一個奇妙的想法：把地球上的微生物用特殊的方式，比如恒星光壓（即輻射壓，電磁輻射對所有暴露其下的物體表面所施加的壓力。）推動拋到遙遠的太空里，如果它們遇到了合適的環境，說不準就能在那里存活下來，并進化出高智慧生命。一些科學家推測，地球上的生命就是 40 億年前由彗星帶來的微生物孢子進化而來的。

最近，美國弗吉尼亞聯邦大學的邁克爾·毛特納發展了這個設想。

他認為，光帆太空船可以成為人類播撒生命種子的理想工具，裝著微生物的太空船可以在光帆的推動下飄向遙遠的行星。

乘坐神奇的光帆太空船

德國天文學家開普勒最早提出了依靠陽光的力量遨游太空的設想，英國物理學家麥克斯韋的光壓理論證明了這個想法的可行性。根據光壓理論，光照射到物體表面時，會對物體施加一定的壓力，如果航天器上有一張面積足夠大的帆，它就會在陽光的照射下對航天器產生一定的推力。由于航天器處于失重狀態，又無空氣阻力，所以，盡管這個推力很小，也可以加速前進，而且，這樣的加速會一直持續下去，最終達到極高的速度。 科學家認為，一旦技術成熟，這種既高效又節能的航天器將成為星際旅行的最理想選擇。

這些年來，許多國家都進行過光帆太空船的實驗，比較成功的是日本的“伊卡洛斯”光帆太空船，它成功地利用太陽光壓在太空飛行中實現了變速。毛特納估計，若能在盡可能地靠近太陽后再展開光帆太空船的帆，它的速度就能達到每秒 150 千米。

首批“微生物太空開拓者”的目標應該是那些類似地球的石質行星。它們年輕、溫度適中，又處在離中心恒星不近不遠的宜居帶上。我們可以讓太空船進入這種行星的軌道，然后讓太空船將數百萬個裝載著微生物的“小太空艙”播撒在軌道上。

“在太空中發射出幾十億個太空船， 總會有一些抵達目的地。每個太空船裝有 10 萬個 40 微米大小的小太空艙，里面裝上凍干的微生物，后面拖著一個小于 4毫米的小帆。 有這么多小太空艙，就算有很多會被撞毀，但總有幾個可能降落到適合生命存在的行星上。”毛特納說。

當太空船抵達目標位置時，可以通過控制光帆完成減速。不過，這操作起來很難，如果沒有成熟的主動制導系統，事情就很麻煩。更麻煩的是，前往系外行星的旅行極為漫長，主動制導系統能夠持續工作幾萬年嗎？

如果目標位于一個被氣體和塵埃包圍著的年輕恒星的周圍，著陸會不會容易一些？距離地球63 光年之外的繪架座β星，年齡只有 1200 萬年，其外側存在一個塵埃狀碎片盤。若針對這個碎片盤播撒微生物，似乎會簡單一些。當這些裝有生命種子的小太空艙到達目的地后，恒星系統中的塵埃狀碎片盤會迫使小太空艙減速，其中的一些便會最終降落到盤中可能存在的行星表面。

躲過危險的宇宙輻射

這趟旅行非常漫長，太空船即使以每秒 150 千米的速度前往繪架座β星，它在路上的時間也不會少于 12 萬年，那些微生物乘客能在太空中存活這么長時間嗎？或許可以用生命力最頑強的凍干微生物試試。這種微生物是一種特殊的休眠體，有極強的耐受性，通常可以在實驗室里存活很長時間，有些甚至能在極端條件下形成內生孢子。有科學家發現了一種孢子，它在琥珀中休眠了 4000 萬年。在美國新墨西哥州一個山洞里的鹽晶體中，有一種內生孢子，據說已存活了2.5億年！

2哈勃望遠鏡拍攝的繪駕座β星主要巖屑盤和第二層屑盤影像

不過，這些極端環境總不同于太空，太空中活躍的光子和帶電粒子能擊碎生命體中的 DNA。就目前所知的情況判斷，太空中的微生物僅能存活幾年。不過，英國倫敦大學的科學家劉易

斯·達內爾認為事情并非沒有轉機。他在研究微生物在火星上存活的可能性。他認為，如果在每個小太空艙中都放進足夠多的微生物，總會有一些能幸存下來。他估計，如果采用簡單的防護措施，100 萬年后，大約百萬分之一的凍干微生物依然活著；而按照毛特納對光帆太空船旅行速度的估計，光帆太空船在 100 萬年內可以航行 500 光年。

最新的研究還顯示，即使那些微小的太空乘客真的沒能活著到達目的地，它們依然能夠完成傳播地球生命的使命。加拿大亨茨伯格天體物理研究院的科學家保羅·韋森提出了一種名為“死亡胚種論”的新理論。這位科學家認為，即使太空中的微生物已經死去，DNA 只剩下一些片段和生物分子，它們依然能進行自我重建。韋森指出，死亡的有機物質會在一個環境適宜的新地方逐漸復蘇。地球上的生命很有可能就是由這種已經死亡的微生物有機體帶來的。它們搭乘彗星來到地球，在旅途中，那些微生物事實上早就被宇宙射線殺死了；但到了地球后，它們又 “死而復生” ，進化出了生機勃勃的地球生命。

即使這種“死而復生”的理論不能成立，科學家也有辦法使微生物的 DNA 不至于完全被破壞。他們可以不時地“喚醒”那些沉睡的“乘客”，使它們的DNA 在完全遭受損害之前得到修復。只是這個辦法很復雜，需要更大的航天器，估計多半難以實現。人類只能選擇相對便宜且不太費事的方式實施這種計劃，不能為一個幾十億年后才可能有結果的計劃投入大量金錢。

艱難的著陸

事實上，難題還有一些，例如，即使是讓太空船準確地“命中”離我們最近的系外行星系統，也有很大困難。可能需要在計劃實施前花幾十年時間發射一組太空望遠鏡陣列，對其進行精密的觀測。美國航空航天局推進裝置物理學家馬克·米利斯說：“命中星際目標是很難的，若使用的只是被動的航天系統，沒有主動導航的能力，那肯定就更難了。”

只能尋找更大的目標，例如心宿增四星云，它是一個恒星形成區，離我們 500 光年，這是一個大目標，命中它沒有問題。只是，這樣一來，和前往單個行星或正在形成行星的“圓盤”相比，“小太空艙”的數量就需要增加數百萬倍，而且，它們到達那片星云需要飄幾百萬年。這樣的旅行還需要提高速度，才能大大降低微生物遭受宇宙射線傷害的程度，但要達到這個目的，僅靠太陽光就不行了。有人提出，在地球軌道上設置一些大型激光發射裝置，讓激光推動光帆達到理想的速度，同時提高目標命中率，若還能同時使用一些先進的機器人實施導航，那這些微生物乘客抵達它們新家的旅程就更有保障了。

微生物的星際首航看上去更像是一場災難。在漫長的旅途中，大多數微生物被宇宙射線殺死了，少數幸運地活下來的微生物墜落在一個荒涼而貧瘠的星球上，又被異域的空氣殺死了一部分，而另一些則在接下來的日子里死于極端的溫度和嚴酷的干旱。

也許，有一些能存活下來，它們開始分裂和復制，在另一個“太陽”的照耀下繁殖它們的后代。那些后代逐漸改變和適應它們的新家，蔓延到整個星球并且進化出新的生命形態。

我們有權力這樣做嗎？

人類有權力將地球上的微生物播撒到別的世界嗎？若那個世界已經有了它們自己的生命，人類的“微生物殖民者”就可能打亂它們的生命進化過程，甚至將那里的生物消滅掉。

英國天體生物學家巴里·迪格雷里奧質問道：“想想我們自己吧，假若有另外一個星球的文明將它們的微生物直接發送到地球上，破壞了地球生物圈的正常發展，我們會作何感想？”所以，在人類還不能肯定這些微生物不會傷害到目的地的本地生物時，不應該貿然實施這樣的計劃，除非地球生命即將毀滅。

對于迪格雷里奧的擔憂，有些人不以為然。他們認為，本地生物總是處于強勢的，外來的地球微生物不會在與本地生物的競爭中取得優勢，對其本土生命的影響是微弱的。

在實施這種計劃之前，在其他星球上尋找生命跡象是一個相對安全的措施。雖然這種尋找并不能告訴我們某個行星的生命已經發展到了什么樣的程度，卻能讓我們知道那里的生物圈是否已經形成。假如答案是否定的，那就表明生命并沒有在那樣的地方邁出它們的第一步，人類派出的“微生物殖民者”便可能是受歡迎的。

現在，有很多科學家同意卡爾·薩根在 1966 年提出的一種猜測。薩根認為，在幾十億年以前，宇宙中的另外一個文明產生了和今天的我們相同的想法，并且成功實施了那個想法，那就是將它們的“生命種子”播撒在銀河系里。那些種子至少在一個星球上獲得了成功，那就是地球，它們是一切地球生命的祖先。

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