人类最应该去哪寻找外星生命？

人类最应该去哪寻找外星生命？

33年前人们认为火星是地球以外唯一一颗可能曾有生命的行星。但1976年美国海盗1号(viking 1)飞船在火星上降落，它并没发现可支持“火星上存在生命”的明显的生物活性迹象，而且海盗1号发回地球的照片，展示了一个荒凉、寒冷的世界。

那么在33年后人们的观点又发生了什么变化呢？根据美国探索杂志刊载，现在由于科学家在外太空发现大量有可能存在生命的天体，人们对宇宙生命的观念开始发生转变，认为火星并非地球以外唯一一颗可能曾有生命存在的行星。很多最新探测发现都指向“适居带”，认为在那里可能会找到外星生命。

今年4月，对土星的卫星——土卫二进行的最新研究获得的成果，展示出在这颗卫星崎岖不平的表面下隐藏着暖水海洋。而在之前，从没有人认为这颗直径大约是300英里的卫星有什么与众不同之处。现在土卫二跟木星的卫星——木卫二一样，都是太阳系里似乎存在液态水和构成生命的物质的地方。

太阳系适居带

一直以来，水是寻找生命的导向原则，科学家认为：适合的温度、岩质行星和表面拥有液态水等条件的天体，才能成为生命的家园。如果这样考虑，这样的世界只能存在于我们的太阳系里。

如果根据这有利的气候条件来定义“适居带”，加州大学圣克鲁兹分校的葛列格·拉弗林认为，“那么可在太阳周围进行搜索的范围非常有限。”要是根据有没有水的观点来判断，在我们的太阳系里没有其它地方适合生命生存。即使很多其它恒星也拥有太阳系，但是正好位于适合生命生存的轨道上的行星少之又少。

天体生物学领域的先驱克里斯·麦克卡伊说：“每个人都不希望看到这种结果。人们发现有一些细菌变种并非从地球表面获得食物、氧气，也不依靠照射到地球表面的阳光。”

这些最新发现的生命形式——“极端微生物(extremophiles)”生活的条件是如此恶劣，50年前的生物学家做梦也想不到能有生命可在这种环境下生存。然而对麦克卡伊来说，这些生物并不是最令人感到兴奋的极端微生物类型。他说：“它们仍然依靠通过阳光间接生成的氧气。”

与之相比，更加引人注意的细菌是那些在很深的地下繁衍生息的类型。一种细菌生活在南非5英里深的金矿内部。麦克卡伊说：“这些生物从我们从没想到的来源获得能量。南非极端微生物细菌是从岩石里不稳定的放射性原子获得能量。阳光和地表水对它不起任何作用。这种情况非常令人吃惊。”

极端微生物从非太阳能源获得能量的事实，说明外星生命也可能生活在类似环境下，在远离地表水和阳光的地下很深的地方繁衍生息。这项极端微生物发现跟以前的研究结果正好相符，以前的研究显示，太阳系可能拥有很多人们以前根本没有想到的温暖潮湿的地区。麦克卡伊说：“可居行星并不一定非得像地球一样。这些发现最大限度地扩展了我们对适居带的理解。”

最近的发现也显示，微生物的忍耐性比我们认为的更强，这意味着即使那些跟地球不是特别相像的行星，可能也适合生物生存。宇宙中的适居带似乎非常庞大，里面可能充满了生命。

近来在土卫二上发现的间歇泉，再一次惊醒了行星科学家，使他们想弄清楚是否在太阳系周围有更多这种热闹地带。这些地方缺少阳光，跟地表没有联系，但是一些生命显然非常喜欢这样的环境。麦克卡伊说：“当你在木卫二和土卫二地表下发现液态水，并把它与我们对陆地极端微生物的理解结合在一起时，你就会明白为什么‘适居带’的定义必须发生改变了。”

银河适居带

天体生物学家开始留意我们周围的星系后，寻找适居带的范围开始变得更广。银河包含大约2000亿颗恒星。现在我们只知道一小部分恒星拥有行星，这一小部分可能就包含无数个世界。

研究显示，星系中最明亮、最热、最重的恒星对行星和生物都是至关重要的。它们是宇宙的关键性重元素的唯一来源，例如矽(地壳里超过四分之一的物质都是矽)、钾(对细胞活性至关重要)和铁(我们血液里的这种元素负责携带氧气)。这些元素为恒星铸成了炙热的核熔炉。庞大恒星以超新星爆炸的方式结束生命，这个过程会向太空喷发大量重元素，然后这些元素不断结合，再次形成下一代恒星，并为行星形成播下种子。

庞大恒星促使适居带形成的同时，也限制了银河适居带的内侧范围。超新星爆炸产生和释放的重元素也释放出大量高能放射物，例如伽马射线、X射线和紫外线。这些恒星爆炸对距离恒星几十光年的行星都能产生致命影响。银河拥挤的中心地带拥有大量庞大的恒星和超新星，因此这里生出复杂的生命形式并非不可能。不过目前要解决的首要问题是，超新星爆炸会产生多坏的影响。

银河中的适居带数量主要根据生命对强剂量的放射物如何做出反应而定。林维弗和他的同事们认为，放射物毒害使银河内侧20%的地方无法支援生命生存，这个区域包含大约星系中的一半恒星。

堪萨斯州立大学的艾德里安·米洛特说：“每隔6200万年，地球上的生物多样性就会出现问题。”　他的研究有力地支持了其他科研组的研究成果，生物大量灭绝，生命力下降，似乎遵循着一定的周期。

米洛特把生物多样性的改变跟我们银河中的太阳和行星运动联系在一起。他说：“太阳在围绕银河运行的同时，也会出现上下波动，让星系平面举起，然后再让它落下。每一次太阳升起，向银河盘的北边移动时，我们的生物多样性就会下降。”

据米洛特说，当银河从星际物质间通过时，它前面会形成强大的冲击波。冲击波产生的高能粒子被称作宇宙射线，这种射线能扰乱生物分子，破坏 DNA，使它无法被修复。通常情况下银河的磁场保护我们不被放射物伤害。但是每隔6200万年，太阳就会向危险区域的边缘靠近。

米洛特总结说：“我们希望获得足够的放射物来促使新生命形式得到发展，但是我们不需要很多放射物，以至于消灭整个地球。”

临时适居带

米洛特有关大量消亡的假设阐述了适居带如何可以用空间进行测量，同时也可以用时间进行测量。根据他的假设，有关生命存在的“何时”与“何处”这两个问题同等重要。在此过程中，超新星也扮演了重要角色。在大炸弹孕育宇宙之时，新生的宇宙几乎完全由氢和氦构成。此时是形成行星的绝好时机而不是生命。

碳、氧、铁以及其他元素不得不等待恒星——尤其是大质量恒星——通过核聚变形成更重的元素。这些已处理的元素在恒星风或者超新星爆炸中逃离，随后又被后代的恒星“捕获”。以这种方式积累形成生命所需元素需要数十亿年之久。整个宇宙已经有137亿年历史，可能在最初的几十亿年时间里，宇宙完全是一个不适合生命居住的区域。

一旦宇宙中充斥着大量重元素，形势便会逆向发展，恒星孕育生命的能力也遭到限制。体积中等的恒星——太阳寿命为100亿年，此时的它大约已经“ 星到中年”。在另一个50亿年时间里，太阳将膨胀成一颗红巨星并吞噬我们的地球或者烘烤地球表面使其凝结。在最短10亿年时间里，太阳逐渐增加的发光度可能让地球变成生命无法承受的所在。

庆幸的是，暗淡的红矮星能够潜在地支持类似地球的行星在很大程度上孕育临时适居带。红矮星是迄今为止在我们的银河系里发现的最为普通的恒星，以前科学家曾认为在这些地方可能不会找到类地行星，但是最新研究结果正好与之相反。极端微生物告诉我们，生命或许能在不太跟我们的地球一样的行星上生存下来。

在这些恒星中，亮度最低同时也最“节俭”的成员寿命可能达到 10万亿年之久，是太阳的1000倍。当前的研究显示，宇宙的扩张可能是永久性的。如果事实果真如此，我们熟知的宇宙——充满恒星同时也可能充满生命的 ——在永无止境的冰冷、黑暗的虚无状态将只是一个瞬间。不过别担心，最新物理学理论指出，另一个适居带将允许生命在最后一颗恒星死亡之后继续存在下去。

多元宇宙适居带

目前，最大的适居带并不是我们认为中的宇宙，而是假设中的宇宙中的宇宙，也就是宇宙学家所说的多元宇宙。在我们的宇宙变得一片昏黑之后，另一个或者多个宇宙将负责将生命之火继续传递下去。

通常所说的宇宙是指我们能够观察到的一切，其中包括控制它的物理学定律。数量惊人的宇宙可能正如科幻小说和影片所描述的那样，而我们这个宇宙只是千千万万宇宙中的一个。现在，宇宙学家正利用一项名为“暴胀”的理论创建多元宇宙模型。

在一些宇宙学家看来，暴胀也可以在其它时间在其它地方出现，当时发生了其它创世时刻并随后经历自身的暴胀，成为单个的小型宇宙。物理学家将这种增殖现象称之为“永恒暴胀”。这种永恒性导致单个宇宙数量达到近乎无穷多的程度，每一个宇宙都拥有属于自己的物理学定律。

虽然尚未发现存在这些多元宇宙的证据，但这并不能阻止理论学家对此进行各种各样的推测。

黑洞孕育新宇宙

上世纪90年代初，加拿大安大略省沃特卢的普里美特理论物理学研究所理论物理学家李·斯莫林(Lee Smolin)，提出了一个多元宇宙模型，这个模型在很大程度上有别于暴胀宇宙论的小型宇宙。他的模型关注的是黑洞歪曲时间和空间的方式。自上世纪60年代以来，一些理论学家便开始传播这一想法，当时一颗大质量恒星塌陷成一个黑洞，黑洞可能孕育出一个新的宇宙。

黑洞产生的宇宙在很大程度上有别于与永恒暴胀有关的宇宙。在暴胀的情况下，有关一个宇宙与另一个宇宙的物理学之间没有任何联系。斯莫林指出，这个黑洞模型在很大程度上趋向于确定类型的物理学。他说：“任何产生更多黑洞的宇宙都将形成更为危险的宇宙。它的物理学将遗传给自己的女儿。”

斯莫林的模型拥有两大重要优势。首先，它解释了我们的宇宙为何拥有当前的物理学定律，其次，它解释了为什么我们的物理学定律允许生命存在，原因在于：允许恒星存在的元素恰好与允许地球生命生物学存在的元素一致。

实际上，斯莫林的模型还拥有第三个优势。斯莫林指出，他的黑洞多元宇宙假设能够进行检验。能够孕育最多数量黑洞的宇宙也拥有最多后代，我们的宇宙应该是形成黑洞的最理想选择。他说：“这一理论是可以验证的。如果观测结果与我的预测相矛盾，这一理论就是错误的。”如果斯莫林是正确的，便说明我们不仅仅生存于一个宇宙，而是一个完整的可能充满生命的多元宇宙，即一个不受束缚的适居带。

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