人類找到外星生命的三種希望！

06-17

自從人類第一次把目光轉向地球以外行星、恆星和星系之間時，外星生命是否存在一直吸引著我們。雖然現在正在用科學研究這一問題，但我們仍需等待地球外的第一個生命被準確發現。地球上存在著複雜的，千差萬別的生命形式是經過36億年進化的結果。

原子可以在星際空間以及行星上形成分子，包括有機分子和生命過程。如果生命的成分無處不在，那麼生命也可能無處不在。圖片：Jenny Mottar

博科園-科學科普：宇宙中生命要素無處不在，科學家已經在太陽系的其他地方，星際空間，甚至在其它恆星周圍發現了有機分子。人類還要多久才能發現除地球以外的第一個有生命跡象的天體呢？目前科學家正在採用三種方法尋找，不過哪一種方法將率先找到還無從得知。

ALH84001隕石的結構與火星起源相關，一些人認為這裡顯示的結構可能是古代火星生命。圖片版權：NASA, 1996

為了創造生命，生命過程需要的基本成分：元素周期表的原始元素。為實現這一目標只需要幾代恆星通過生命周期即可（超新星爆炸，恆星燃燒聚變等都會產生形成元素）。天文學家發現恆星周圍的岩態行星年齡比地球大七十億年，而且都含有生命所必需的重元素；在其母星周圍潛在與地球大小類似的可居住區域遍布整個銀河系。另外還發現了有機分子，從糖到氨基酸到甲酸乙酯，這種分子使樹莓的氣味遍布在小行星、年輕恆星、原行星盤、分子氣體雲中。

在整個宇宙，包括最大的恆星形成區域——獵戶座星雲都發現了有機、賦予生命的分子存在。不久的將來，也許能夠在與地球大小接近星球周圍的大氣層中尋找到生物蹤跡。圖片：ESA, HEXOS and the HIFI consortium; E. Bergin

總的來說，銀河系估計有超過1萬億(10^12)顆行星，因此，銀河係為生命提供了機會。行星之間的生命元素和生命存在著很大的不同。除了在地球上發現的生命以外，還不知道宇宙中是否存在其他生命。儘管科學家們強烈懷疑，有相似成分和相同自然規律的宇宙中只有地球上存在著獨一無二的生命似乎是說不通的，除非我們有證據證明這一點，否則就還不能妄下結論。此外，還沒有找到一個最關鍵科學問題的答案：地球生命是如何從非生命到生命？

有機分子存在於恆星形成區域、恆星殘餘和星際氣體中，遍布整個銀河系。理論上，岩態行星和生命成分可能在宇宙中很快出現，並且遠在地球存在之前。圖片：NASA / ESA and R. Humphreys (University of Minnesota)

地球生命的存在足以證明它能發生，如果宇宙中任何地方都有生命存在，那麼它可以達到三個不同的層次：

1、生命從一個星球開始，但不會持續、繁榮、永續

2、生命繁榮進化幾十億年，並讓星球的表面性質產生重大變化

3、生命變得更智慧，隨著技術進步，可以相互交流或太空旅行，有可能兩者都會發生

顯然，越先進的層次越令人興奮，但也越為罕見。然而，有時稀有的東西最容易找到，因為相對於其他東西而言更引人注目。科學家將用不同的方式來尋找不同的生命形式，為人類提供了在宇宙中尋找地球之外生命的三種不同希望。

在土衛二海洋中尋找生命是最吸引人的，也是最節省資源的想法之一，在間歇泉噴發中進行探測，收集樣本，分析有機物。圖片：NASA / Cassini-Huygens mission / Imaging Science Subsystem

TOP1、窺探太陽系

地球上的生命已經繁衍了幾十億年，但其他星球似乎還沒有這麼好的景象。如果在任何地方都有生命，它可能還沒有超越我們所認為的非常原始狀態。火星和金星可能類似地球過去是潮濕、溫和，但如今的火星寒冷而貧瘠，而金星則是被有毒雲覆蓋的地獄。

墜落到地球的隕石不僅含有在生命過程中發現的氨基酸，還有許多其他沒有參與地球生物過程的氨基酸。像木衛二和土衛二這樣的衛星很可能有液態、亞表層的海洋，為熱液噴口提供了相似的條件——在地球海洋底部，這是一個充滿生命的地方。

在海底深處，沒有陽光照射的地方，生命仍然在地球上茁壯成長。如何從非生命中創造生命是當今科學中最偉大的開放問題之一，但如果生命可以在這裡存在，木衛二和土衛二的海底會有生命存在嗎？圖片：NOAA/PMEL Vents Program

過去到現在雖然從未在另一個星球發現過生物，但這種可能性非常誘人。火星上有沉積岩，是由過去的水形成，當進行研究時，會想那裡能找到化石記錄嗎？木衛二和土衛二在整個海洋從事研究冰層，在這片水域里會有微生物或者更讓人興奮的東西存在嗎？甚至有證據表明，在隕星碎片中發現了原始生命形式的硅藻，這可能有來自地球的起源之地。這是我們所能想像到最不先進的生命形式，相比較下而言人類更具優勢，我們可以通過接觸、訪問和測量了解他們。如果原始簡單的生命無處不在，深入研究太陽系將會找到它。

這兩種技術都反映了地球上的陽光和通過大氣層過濾的太陽光，這是人類目前正在開發的兩種技術，用來測量遙遠星球大氣含量和表面性質。在未來，這可能被用於尋找有機特徵。圖片：Melmak / pixabay

TOP2、尋在圍繞附近恆星的系外行星

在過去的25年里，系外行星科學領域從初期發展到成為一個珍寶。現在已知有數以千計的行星存在於太陽之外的恆星周圍；這些行星中有許多是體積較小、多為岩態，而且距離它們的恆星很近，假設它們有大氣層，其表面有液態水。不能像太陽系裡的生命一樣探測到單個的微生物或化石，但如果生命繼續存在，就可以使用間接的方法：尋找生命對外星星球大氣產生的影響。

當一顆行星在它的母星前面經過時，就會有一些光被阻擋。如果有大氣存在，通過它過濾，足夠成熟的天文台就可以探測到吸收或發射線，如果有有機分子或大量的分子氧可能也能找到。圖片：ESA / David Sing

地球是我們所知道唯一一個擁有如此多氧分子的星球：大氣中有21%是氧氣，這是為什麼？數十億年來，生命繁衍進化將這種生物廢料添加到大氣中。科學家認為氧氣對生命是至關重要的，但這只是因為動物進化出了利用這一成分來發展有氧呼吸的功能，並充分利用這個豐富的分子。

隨著技術不斷進步，希望能夠測量出太陽系外行星大氣層的分子特徵，甚至可以直接成像系外行星以尋找雲層、海洋、季節和大陸，我們完全有理由相信，如果碰巧以正確的方式看待另一個星球的持續生命，本世紀有可能會被揭示。

一個可以從外星人基地發射出可感知無線電信號的巨大發射器暫時只是一些人的幻想，但一個光信號可能會出現。圖片：Steve Jurvetson from Menlo Park, USA

TOP3、尋找智慧外星人信號

在地球上，第一個多細胞生物進化之前，有數十億年的單細胞生命。它從寒武紀大爆發中花費了5億多年的時間；在那裡複雜、多細胞、分化良好的生命出現了，直到一個聰明的、技術先進的文明崛起。然而，人類已經開始向恆星發出信號，並且已經達到了人類可以探測到有足夠能量的外星人信號。尋找外星智慧生命和主動對外發展，METI(給外星智慧的信息)代表了搜索外星智智慧的最高風險和最高獎賞。

理論上，首次探測外星智慧的信息將來自無線電波。但是快速的無線電爆發可能不是那個信號，如果它存在，科學家將試圖揭示地外信號。圖片：Danielle Futselaar

我們假想外星人會在20世紀60年代嘗試用無線電波與我們進行交流。但50年之後，我們就不那麼確定了。什麼類型的外星信號會到達地球？該如何解讀？外星智慧將如何傳輸或接收星際信號？他們是否有可能成為一種太空文明，並能夠在星際間長途跋涉？

像「突破攝星計劃」這樣的想法將這種最後的可能性從科幻小說轉化為現實。如果一個信號或者是一艘宇宙飛船——到達地球，它將代表我們對宇宙的理解和我們在宇宙中所處位置的重大轉變，因為我們第一次將目光轉向天空。

旅行者號黃金唱片（右），鍍金鋁蓋（左），既可以保護它免受微隕石轟擊，也可以演奏並破譯地球的位置。圖片：NASA

儘管這只是一個推測，但科學家推測宇宙中的生命很可能是普遍存在，因為它的成分和為生命提供的機會幾乎無處不在。生命在一個星球上茁壯成長，並維持其自身，直到它能夠改變大氣表面性質，這可能需要非常幸運，因為這非常罕見；進化成複雜的、分化的、多細胞生物可能更罕見。

至於成為我們所認為智慧的，技術先進的文明，可能是如此的卓越，在所有的宇宙中，可能只有我們是這樣的。然而，不管這些結果有多麼不同，我們都在以非常不同的方式積極地尋找這三種生命的方式。當外星生命的第一個跡象最終被發現時，哪一個文明會更加優秀呢？無論哪種方法首先有所收穫，它都將是地球上生命史上最偉大的一天！

博科園-科學科普｜文：Ethan Siegel/Forbes Science/S.W.A.B

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