大氣中的微生物可以幫助我們找到外星生命？

勻琳

微生物的高速公路——地球大氣

科學(xué)家一直致力于研究大氣層生物與地表相互作用的規(guī)律，NASA加州埃姆斯研究中心的研究員大衛(wèi)·史密斯就是其中之一。2020年12月14日，在美國(guó)地球物理協(xié)會(huì)年度秋季會(huì)議的一次虛擬圓桌討論會(huì)中，史密斯說(shuō)：“我們用NASA的飛機(jī)和氣球進(jìn)行采樣時(shí)發(fā)現(xiàn)，不管是在哪里采樣，我們都可以在樣本中發(fā)現(xiàn)微生物的生命特征。”

到目前為止，地球大氣中的生命似乎都是微生物，它們與地球表面的生命息息相關(guān)，而不是一個(gè)獨(dú)立的生態(tài)系統(tǒng)。當(dāng)?shù)厍虼髿馀c地面接觸時(shí)，這些微小但強(qiáng)壯的生物在空氣動(dòng)力作用下被揚(yáng)起到高空，最終被帶進(jìn)大氣層的下層。

“基于我們已經(jīng)知道的信息，這些微生物只是大氣層中的過客。”羅格斯大學(xué)微生物學(xué)家凱文·狄龍?jiān)谟懻撝姓f(shuō)道，“大氣層對(duì)于微生物來(lái)說(shuō)，就像高速公路一樣，微生物在大氣中自由漂浮，有時(shí)還可以躲進(jìn)云層搭便車。”

微生物最終會(huì)落在兩層大氣層中。埃姆斯研究中心的研究科學(xué)家戴安娜·金特里在討論中認(rèn)為，在對(duì)流層低層，微生物很大程度上面臨著被“風(fēng)干”的危險(xiǎn)。這時(shí)候，云層就可以體現(xiàn)出它的優(yōu)勢(shì)。“如果被風(fēng)揚(yáng)起，懸浮在大氣中的話，微生物可能會(huì)很快流失所有水分。”金特里說(shuō)，“因此，較低的云層具有明顯優(yōu)勢(shì)——它們就好比微生物的流動(dòng)補(bǔ)水站。當(dāng)微生物在大氣中漂浮時(shí)，云層可以幫助它們保持濕潤(rùn)。”在對(duì)流層中，有些微生物甚至可以正常生存。

而在更上層的平流層，環(huán)境惡劣，更干燥、酸性更高。在這里，微生物通常會(huì)蜷縮起來(lái)，進(jìn)入休眠狀態(tài)，等回到地球表面的時(shí)候再蘇醒過來(lái)。當(dāng)然，有的微生物會(huì)在這里死去，有的在被卷入大氣層之前已經(jīng)死去。

就好比海底熱液生物群落的發(fā)現(xiàn)，讓宇宙生物學(xué)家不由得開始猜想在冰凍衛(wèi)星的深處是否也蘊(yùn)藏著生命一樣，基于以上發(fā)現(xiàn)，如今科學(xué)家也開始猜想，地球上的極端大氣生命是否可以作為一個(gè)模板，用來(lái)確定太陽(yáng)系的其他地方是否也有類似的生命存在？

太陽(yáng)系中的生命

盡管我們已經(jīng)充分了解地球表面是微生物生存的天堂，就算浩渺空曠的大氣層也是如此，但是太陽(yáng)系中其他行星的表面環(huán)境對(duì)已知的生命形式卻十分不友好。

有些科學(xué)家認(rèn)為，金星上的環(huán)境雖然既炎熱，酸性又高，但是在金星表面48公里到60公里的高空，那里的液滴可以作為潛在生命的避風(fēng)港。

這種殘酷的條件也意味著，在金星這樣的星球上，任何生命形式一輩子都只能生活在大氣層中，而不像地球上的微生物，只是去大氣層游走一番。這樣的“一輩子”意味著科學(xué)家們必須弄清楚一些問題，比如——微生物漂浮在大氣中時(shí)是否可以繁殖？

科學(xué)家認(rèn)為，重力會(huì)不斷地將可能存在的微生物拖曳出舒適的大氣層，因而大氣層中的生命面臨的一個(gè)重大挑戰(zhàn)是，如果它們想要在大氣環(huán)境中長(zhǎng)期存在，就必須能夠快速地繁殖，才能避免滅絕。

其次還有水的問題。地球上的云層很特殊，它們是太陽(yáng)系中唯一一個(gè)主要由水蒸氣構(gòu)成的現(xiàn)代大氣云層，因此科學(xué)家也更有希望在這里尋找到生命。然而，金星上的云層主要由硫酸構(gòu)成；火星則被濃濃的二氧化碳籠罩著；海王星的衛(wèi)星海衛(wèi)一上的云層都是氮?dú)狻?duì)于大氣中的微生物而言，沒有水，也是一大難題。

金特里認(rèn)為宇宙生物學(xué)的一個(gè)重要主題是“哪里有水，就去哪里”，因?yàn)橐阎念愃频厍蛏茧x不開水，而太陽(yáng)系其他星球的云層，都不是以水為主要組成部分的云層。

所以微生物在那些星球的大氣中該如何生存下去呢？

太陽(yáng)系之外

就好比地球是研究太陽(yáng)系內(nèi)其他星球的參考模板一樣，太陽(yáng)系內(nèi)的其他鄰居星球，也為我們研究其他恒星系統(tǒng)提供了參考原型。相比于先進(jìn)的航天器所能抵達(dá)的太陽(yáng)系內(nèi)行星，系外行星則隱藏在各自恒星的光芒之內(nèi)。

事實(shí)也證明，即便是在地球上，尋找大氣中的生命也不容易。史密斯說(shuō)：“每次我們穿過云層，收集云水樣本時(shí)，都可以從中找到強(qiáng)烈的地球生命跡象。然而，我們就是無(wú)法遠(yuǎn)程觀測(cè)到這些生命跡象。我們知道云層中存在生命，但我們沒有足夠敏感的儀器去檢測(cè)其中的生命跡象，除非收集實(shí)際的云水樣本。”

馬里蘭州約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的行星科學(xué)家諾姆·伊森博格也說(shuō)：“證明系外行星上有生命存在，極其困難。”但是，伊森博格補(bǔ)充說(shuō)，這并不能阻止我們?nèi)ゲ孪胗型庑巧拇嬖凇！叭绻鹦巧峡赡艽嬖谏敲矗渌徒鹦穷愃频男乔蛏弦簿陀锌赡苡猩嬖凇Ｈ绻厍蛏嫌猩敲矗渌偷厍蝾愃频男乔蛏弦部赡軙?huì)有生命存在。”

所以，雖然我們不可能在短時(shí)間內(nèi)聽到科學(xué)家們宣布“在其他星球的大氣層中發(fā)現(xiàn)了生命存在的跡象”，但根據(jù)以上符合客觀邏輯規(guī)律的合理猜測(cè)和考證，相信發(fā)現(xiàn)它們僅僅只是時(shí)間問題。