外星生命長啥樣?

劉聲遠

地球所在的宇宙可能是一個非?？褚啊⒎浅Ｆ婷钪?。最近一系列天文學發現表明，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星系當中的一個而已。一些科學家估計，25%的恒星都有一顆大小和溫度與地球類似的行星環繞。許多科學家相信，這些行星及其衛星中有一些存在生命。

探索系外行星

美國宇航局行星學家麥克凱說，有關宇宙中存在地外生命的猜想是基于兩個基本事實。首先，組成生命的化學元素（例如氮、氫和氧）遍布宇宙，組成地球生命的兩種關鍵化合物——液態水和有機碳在宇宙中也普遍存在。第二，科學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。如果到處都有生命起源，那么復雜生命絕不鮮見。也就是說，我們終將發現高級生命，而不僅僅是單細胞微生物。但究竟是否如此？調查迫不及待。

一些科學家和企業家已經在思考怎樣快速到達遙遠恒星。例如，俄羅斯技術型企業家尤里在他的“突破攝星計劃”中提出，可以嘗試把微芯片裝到由地球表面強激光推動的飛船上穿行廣袤太空。如果該設想行得通，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間就會從10萬年縮短到區區20年。2019年5月，這種激光飛船設計經歷首次測試，但結果尚未公布。

與此同時，美國宇航局計劃推進兩項任務——TESS和JWST來探測環繞其他恒星的行星（即太陽系外的行星，簡稱系外行星）的大氣層，嘗試由此確定可能存在的生命之地。其中，TESS任務定于2019年結束之前開始采集數據。另一項任務一詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（簡稱JWST）預計在2021年發射。迄今為止，科學家對系外行星的實際狀況了解不多，但這兩項新任務也許會改變這一現狀。

想象再大膽些

一些科學家已經對外星生命的可能模樣進行大膽設想，他們的結論構成了分別在1998年和2005年放映的科學紀錄片《外星人自然歷史》和《外星》的根基。這兩部影片激發人們去思索其他行星上的生命形式之間以及它們與地球生命形式之間的異同。事實上，一些科學家現在不僅相信生命在地球和太陽系之外會有不同呈現，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的綠色外星人完全不同，畢竟綠色外星人的模樣其實根本沒有完全脫離地球人的基本模樣。這兩部電影里，在外星地質學和行星科學的框架內，進化生物學家、生物機械學家和天體生物學家設想了可能的外星生命形態。許多科學家認為，雖然這些設想中的生命形式及其行為特點在20年前一定會被認為是天方夜譚，但今天可以說它們是合理（即便最終并不符合真相）的設想。不過，隨著2005年以來層出不窮的天文學發現，科學家又在對外星生命形式的猜想中融入了一些新見解。

有科學家認為，在宇宙中其他任何行星上，物理和化學定律應該都與地球的一樣，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，類似的物理和化學限制條件會導致這些行星上演化出與地球生命類似的生命。這一結論有兩個前提：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，自然選擇會清除大部分效率低下的生命形式。

這意味著，基于對進化的生物學理解，并且基于對其他行星上地質和氣候狀況的理解，科學家對外星生命形態（或者說模樣）可以做出有依據的猜測。一些科學家認為，上述兩部紀錄片中對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。畢竟從整個宇宙來看，在各種各樣、數量極大的潛在生命之星上不僅生命數量巨大，而且生命形態也應該精彩紛呈。事實上，隨著新發現越來越多，宇宙帶給我們的驚奇也越來越多，這不能不令人猜想，各種外星環境中不同的生命模樣在地球人看來將會多么具有“外星”特點。

科學家指出，任何生命都應該遵循生態學基本規則，例如有獲得能量的方式，還有競爭來促進捕食和獵物的功能。但在這些規則外，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，有時候還會在不同時期、不同地方出現獨特生命形式?？铸垳缃^后，接踵而來的許多生命形態與恐龍大不相同。新西蘭有奇異鳥，但幾乎沒有陸地哺乳動物。非洲塞倫蓋提大草原則截然不同，這里有大象和長頸鹿。馬達加斯加又不同，那里有很獨特的狐猴。

說到地球上獨特的生命形式，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，無論是在遙遠過去還是在今天，的確發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。因為慣于下大力氣找尋“我們所知的生命”，所以我們可能會把我們所不知道的外星生命形式不識別為生命。例如，外星動物可能外表像地球上的植物，我們到時候就可能把這樣的動物辨識成植物。

這聽起來很怪，其實卻不怪。所有生命形式都需要獲取能量，但它們“花費”能量的方式難以預測。擔任同樣生態角色的外星動物很可能與地球動物的外形完全不同，這可能導致我們如果不充分研究和大膽想象就無法識別這些外星動物。千里之行始于足下，科學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，但依據現有數據我們還無法識別外星生命，畢竟我們根本不了解外星生命的化學組成。

幾天就是一季

除了化學組成之外，系外行星和系外衛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，在個頭、密度都更大的一顆行星上;引力更大，這就意味著生物會矮壯，可能有多條肢腿來提供結構性支撐;而在一顆質量較小、引力也較弱的行星上，生物可能更容易跳躍和滑翔，因而生物個頭高挑。

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

行星所環繞的恒星類型和恒星數量，以及行星與自己所環繞的恒星之間的距離，也會影響行星從恒星那里得到的能量和輻射數量，還會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合成——使用來自無機化合物反應的能量，而非使用恒星光能量。絕大多數恒星是紅矮星，它們的能量不如太陽，但它們比太陽存在的時間長，因而它們能為生命演化提供更長久時間。但在這些恒星演化初期，它們發射的巨量輻射可能對生命和行星大氣層有害，甚至會摧毀大氣層和生命。電影《外星》中設想這類恒星周圍行星上的動物長得就像地球植物，當出現恒星耀斑時這些動物就把自己折疊起來以避開耀斑傷害。該片中還設想了樣子有點像恐龍、但頭頂上有第三只眼睛的外星動物，這讓它們能看見尚未到達的耀斑輻射，并提前準備好規避輻射傷害。

先在附近找找

在相對靠近地球的地方，科學家希望在自己生命期內能發現外星生命，比較有可能發現生命的地方是土星和木星的含冰衛星，例如恩克拉多斯（土衛二）和歐羅巴（木衛二）。有科學家甚至非常樂觀地預測未來20年內就能找到外星生命，哪怕只是微生物。他們預測，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。總之，太陽系中不乏可能存在生命的其他地方。美國宇航局準備在2023～2024年發射飛船探測歐羅巴，該局還正在資助一家私企嘗試用飛船探測恩克拉多斯及其生命跡象。歐洲航天局（簡稱歐空局）計劃在2022年發射飛船探測木星及其衛星蓋尼美得（木衛三）、卡利斯托（木衛四）和歐羅巴。

已有一些證據表明，這些木衛的厚厚冰殼下面存在液態水，甚至存在海洋。這就自然而然讓人聯想到這些液態水中可能存在生命。就連地球海底地熱噴口周圍的極端環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》中設想了歐羅巴深海地熱噴口周圍的整個生態系統：噴口噴出的熱量和養分支撐起由細菌組成的一座座高塔，魚通過吸食細菌塔的材料獲取養分，擁有流線型體形的鯊魚樣動物捕食魚。

理論上說，這種設想是可行的。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雜生命體，它們的個頭也應該比相應的地球海洋動物小得多。例如，地下海洋中“鯊魚”的身長可能只有5厘米，但這些“鯊魚”的行為應該與地球海洋中鯊魚的行為相似。不過，并非所有科學家都相信在這樣的地下海洋中存在復雜生命。一些科學家推測，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整體來看的話，宇宙中大部分生命也可能只是微生物，一個重要理由是——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。

但這并不意味著宇宙中其他地方不可能存在復雜的智慧生命。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，雖然動物基因彼此很相似，但動物形態千差萬別。有科學家大膽想象：如果真的存在高度發達的外星智慧生命，它們就有可能是以機器為根基的。換句話說，宇宙中絕大多數高度發達的智慧生命就像頂級人工智能，或者是機器學與生物學的有機融合體，而不像軟塌塌、黏糊糊的地球動物。影片《外星人自然歷史》中就設想了這樣的機器智慧生命，它們穿行宇宙，分析行星，它們適應行星條件的速度比任何純生物學生命都快得多。

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怎樣，許多科學家卻相信它們很可能存在。從統計學意義上講，這種可能性幾乎達百分之百，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）