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太阳系里的外星生命

经过38亿年的进化,现在地球上生命形式多样,物种繁多,然而,即使是地球上最简单的生命,对环境也还是有要求的,比如它们需要水、有机材料(主要是碳基的)和能源。缺少任何一种因素,它们都可能无法存活。

长久以来,正是受到知识和思维的限制,人们认为太阳系之内除了地球,其他星球都没有生命,因为没有一个星球与地球相似。此外,对于外星智慧生命的认识,人们往往更倾向于相信它们是某种人形生物,就如同电影中描述的那般。

随着不断的探索,我们对地球以及其他星球有了更多的了解,外星球上的环境看似神秘诡奇,但是同样的环境竟然在地球上也能找到。而根据生物学家的观点,在相似的环境中能进化出相似的生物,比如海洋中进化出了鲸和鲨鱼,尽管它们一种是哺乳动物,一种是鱼类,但是在外形上有相似之处,并且都能适应海洋环境。

那么,在太阳系的其他星球上也会有与地球生命一样的生物吗,比如火星人?对此,天体生物学家提出了一些观点,在这些问题上,你会和他们不谋而合吗?

火星:耐辐射的生物

火星是我们研究过的最详细的星球之一。20年来,美国宇航局的各种探测器不间断地在火星上活动,现在我们已经知道,火星表面对于生命来说极其严酷和危险。

既然火星的环境如此恶劣,那么我们想象中长着人形的火星人就不可能存在了,甚至是我们所认识的其他普通生物也不能在上面生存。于是天体生物学家转换思路,他们认为,火星生命应该是某种微生物。那么会是什么样的微生物呢?

在地球上,也有一些地方环境相当恶劣,但仍存在生命,比如在南极洲寒冷且含盐度极高的环境中生活着一种嗜盐古细菌,这些细菌的表面覆盖着一层水化膜,有利于抵抗高盐和干燥的环境。

而嗜盐古细菌归属于“极端微生物”。极端微生物是适合生活在极端环境中的一类微生物的总称,这类微生物不只能耐寒、耐旱、耐高盐,而且还能在酷热、高压、强辐射、无氧以及重金属等极端条件下茁壮成长。科学家发现其中有一种被称为“耐辐射异常球菌”的细菌似乎更特别,因为它们的耐辐射能力超强。研究人员曾在真空环境下,对耐辐射异常球菌施加了相当于微生物在太空旅行100万年所受到的辐射量,结果它们仍存活着。它们也是目前为止在地球上发现的最耐辐射的生物。而这种微生物之所以能在强辐射、重金属等环境中生存,得益于它们高效而准确的DNA修复系统。

既然耐辐射异常球菌能在与火星上相似的恶劣环境中生活,那么,它应该也可以在火星上生活。所以,如果火星上真的有生命,那可能就是耐辐射异常球菌了。

当然,耐辐射异常球菌只是天体生物学家对火星生命的推测之一,火星生命也可能是地球上没有的生物。不管是什么样的生命,要能在火星上生存,必须具备适应强辐射、耐旱、无氧等环境的能力,而且还需要具备分解岩石中的铁和其他矿物质的能力。

木星:漂浮在风中的“城市”

木星是太阳系中体积最大的行星,这个星球没有实质性的表面,越靠近中心压力就越大,温度越高,不仅如此,木星上还刮着狂暴的风。木星肯定不是一个适合我们所知的任何生命形式居住的星球,如果真的有生命存在,它们必定不同于我们所熟悉的地球生命。

已故的美国著名天体物理学家、科幻作家卡尔·萨根曾在纪录片中描述宇宙中的生物。其中他称,他与美国康奈尔大学的物理学家萨尔皮特做过计算,推测出了木星上可能存在的生命形式——活“气球”,他们把它称为“漂浮者”。这种生物就漂浮在空中,以大气中的有机分子为食,也可能通过阳光照射补充能量,为了保持浮力,它们可能会通过泵出体内的气体来达到平衡的效果,而泵出体内的气体可能也是它们控制体温的方式。

那么,如果我们到达木星,是不是会看到一只只小小的、可爱的漂浮生物呢?其实它们可能与我们想象的不一样,它们不小,可能也不可爱。由于木星上风很大,为了抵御强风,这些生物不得不进化出巨大的身体,它们可能比地球上最大的鲸还要大,甚至可能比一座城市还大。因此我们人类在木星,可能很难发现木星生物,因为我们往往只能看到它们身体的一部分,可能意识不到我们看到的是一个生物。

海王星:防冻的“大气球”

海王星是太阳系中最著名的行星之一,它是太阳系中最冷的行星,上面刮着太阳系中最猛烈的风,表面可能还覆盖着钻石海洋。可以说,我们所知的生命形式在这里没有丝毫的生存机会。但是天体生物学家们却认为,这样的环境也可能存在生命!

那么,海王星的生命会是什么样的呢?

由于同是气态巨行星,因此天体生物学家推测,最有可能在这里生存的生物与木星上的漂浮者相似。不过海王星的气温比木星低很多,因此海王星漂浮者可能还要具备防冻的“本领”,这意味着它们的体内不会像我们一样有水分。鉴于海王星的条件,天体生物学家推测,那里可能生活着氨基生命,在它们体内取代水的是一系列胺化合物,这是氨的衍生物,也是天然的防冻剂。

此外,漂浮者要具备足够大的浮力,据推测,海王星漂浮者的浮力可能与木星漂浮者的相似。并且海王星上的漂浮者也要巨大无比,并且抗风能力极强(别忘了海王星上有太阳系内最猛烈的风),这样它们才能不那么容易随风飘走,才能尽可能多地吸收到宝贵的阳光。

虽然海王星在1846年就已经被发现,但是至今只有美国的旅行者2号探测器近距离观测过它,可以说,我们对它的了解还很少,或许海王星上的生命不是漂浮者,而是生活在钻石海洋中的某种人类未曾见过的生物。

木卫一:躲在熔岩管中的极端微生物

木卫一是距离木星最近的卫星,火山活动非常频繁,因此,木卫一经常“换脸”——新的熔岩不断地覆盖表面,使其表面看起来总是那么年轻。许多人认为,这样一个地狱般的星球肯定是一片死寂,但是木卫一上并非完全没有生命存在的可能,因为木卫一上可能有一些安全的避难所——熔岩管。

熔岩管是刚从火山流出的熔岩流冷却之后形成的中空的管状结构。之所以认为木卫一的熔岩管中有生命,是因为科学家在地球高温的熔岩管中找到了极端嗜热菌。这是一类耐高温的细菌,能在90℃以上的高温环境下生存,最高的耐受温度甚至可达250℃,这些生物能从硫基化合物中获得能量。

由于木卫一上火山频发,因此可能存在与地球熔岩管相似的环境。而事实上,熔岩管可能是一个生命的避难所,它不仅能为微生物抵挡外界的辐射,而且还能隔热和提供湿气,再者熔岩管中还可以为这些生物提供硫基化合物来进行代谢,可以说,熔岩管为这些微生物提供了基本的安全和生活保障。不仅是木卫一,科学家还推测月球和火星的熔岩管中可能也有生命。

当然,我们现在还无法确认木卫一上是否生活着某种极端嗜热菌,不过在寻找外星生命这方面,我们不能因为一个星球的环境太恶劣就轻率地将它归类为没有生命的星球。

木卫二:冰下海洋漫步的生命

木卫二吸引人,不是因为它是太阳系中最明亮的卫星,而是科学家发现,木卫二的冰冻表面之下很可能有一个巨大的海洋,这个海洋是由液态水组成的,在海底可能还有时常喷发的火山。不仅如此,科学家还曾在木卫二的表面发现了可能对生命诞生至关重要的有机物。也就是说,木卫二具备了我们认为生命所必需的基本条件——水、有机物和能量。因此,木卫二也被认为是太阳系中除了地球之外最适合居住的地方。

条件如此“优越”,那么木卫二上会有什么样的生命呢?

2009年,一些科学家通过研究认为,木卫二的地下海洋中富含氧气,足以支持多种生命形态的存在,因此他们推测,木卫二海洋中可能生活着类似地球鱼类的生物。不过天体生物学家们没有这么乐观,他们认为,木卫二可能更适合海洋细菌生存,也可能是比细菌更复杂的东西。虽然我们还不能确定比细菌更复杂的生命是什么,不过天体生物学家们推测,虽然长相可能不一样,但是它们从特性上来说,可能类似于地球上的缓步动物。

缓步动物俗称“水熊”。水熊是一种多细胞生物,是具有神经系统的动物,它们的原生环境是有水的,不过它们能栖息于各种环境,不仅在我们的后院,在海拔超过6000米的高山和海面之下4000米的海沟,也能找到它们。这种动物具有顽强的生命力,在地球上,科学家对这种动物做过很多实验,实验显示,水熊在-270℃到145℃的温度下依然能存活;在6千倍的大气压的压力下仍安然无恙;即使是在5.7万伦琴的X射线辐射下(500伦琴可杀死人类),它们也能活下来;原子弹的爆炸中它们也能毫发无损。2011年,水熊被送到太空,进行舱外实验,最终它们成为第一种在太空中征服了冰冻的温度、强辐射和缺氧的真空环境,而生存下来的动物。

鉴于水熊的种种优点,天体物理学家认为,能应对木卫二深海条件的复杂生命可能就是与水熊相似的生命,即使它们长得不像,至少它们所具备的能力应该是相同的——抗压、抗冻。当然,木卫二上的生命会是什么样,只能等我们在木卫二上找到它们,才能解开这个谜团了。

土卫二:蜗居在热液喷口的生命

现在,让我们到土星周边去看看,在那里天体生物学家发现了一颗能与木卫二相媲美的卫星,它就是土卫二。土卫二和木卫二有哪些相似之处呢?根据2005年卡西尼号掠过土卫二时传回的数据,科学家认为,土卫二上可能有一个类似木卫二的冰下海洋,并且洋底可能还分布着许多热液喷口。

在这样的环境下,可能存在着什么样的生命呢?

天体生物学家认为,土卫二的热液喷口周围可能有一个繁荣的生命世界,大量的热量和富含矿物质的物质被喷出,为生命提供热量和食物。在那里可能生存着一些细菌,或许还生活着一些巨型管状蠕虫。天体生物学家们之所以推测土卫二海洋中有巨型管状蠕虫,是因为在地球上就有深海热液喷口。

在地球的深海热液喷口周围,生活着一种管状蠕虫,这是一种奇特的生物,它们在幼虫时期是有嘴巴和消化系统的,但是长大之后这些器官就消失了。而在幼虫时期,一些细菌会从它们的嘴进入它们的体内,这些细菌不会被消化,而是“住”在它们身体里。在管状蠕虫长大之后,这些生活在它们体内的共生菌将发挥至关重要的作用——养活管状蠕虫。管状蠕虫身体顶端的众多触手能吸收周围环境中的氧气和硫离子,而这些物质经过细菌的加工,转换成能量。成虫的管状蠕虫就是利用这些能量存活的。这种生物的优势在于它们不需要主动进食,没有多余的新陈代谢过程,将能量消耗降到最低,因此更有可能在恶劣的环境中生存下来。

基于此,天体生物学家们认为,土卫二的海洋中不会是生命的沙漠,那里可能生活着巨型管状蠕虫或者类似巨型管状蠕虫的动物。

土卫六:异形外星生命

土卫六是土星最大的卫星,浓厚的橙色大气层让它显得很神秘。人类对土卫六的了解基本上来自卡西尼号土星探测器以及其携带的惠更斯探测器。根据观测和收集到的数据,科学家推测,土卫六上可能有河流,还有巨大的湖泊。但是土卫六上可能没有水,其表面温度在-180℃左右,在这样的温度下仍能保持液态的只有甲烷和乙烷,因此土卫六上的“水”可能是液态甲烷和乙烷。这样的环境适合什么样的生活生存呢?

天体生物学家认为,能在土卫六上生存的生命应该是颠覆我们常识的,它们可能是基于甲烷,无需氧气的生命!

我们的细胞外层包裹磷脂双分子层和蛋白质分子组成的薄膜,水和氧气等小分子物质可以自由通过,这层薄膜不仅可以保护细胞,还能控制物质进出细胞。

但是土卫六上的生命可能与我们很不同,天体生物学家推测,土卫六上的可能是拥有“氮质体”细胞膜的生命。这是科学家在2015年提出的一种新型的、在地球上找不到的细胞膜形式,这种细胞膜由氮、碳和氢分子组成,而不是磷脂分子,在土卫六的低温海洋中就存在组成氮质体的分子。具有这样的细胞膜的生命可以在-180℃的温度,以及没有水和氧的情况下,保持稳定和灵活。而科学家认为,组成土卫六生命细胞最有可能的是一种丙烯腈氮质体。丙烯腈是一种无色有毒的液态有机化合物,这种物质也存在于土卫六的大气层中。

尽管这还只是一个初步的推测,但是颠覆了我们对生命的一般认识,宇宙中的生命形式远比我们想象的要丰富。

虽然这些还都只是假设,目前人类也没发现任何外星生命,但在这个需要开拓思维,发挥想象力的领域里,即使只是天马行空的想象,或许也能帮助我们解开外星生命之谜。

拓展阅读

开普勒-16b——生长着黑色植物的星球

除了太阳系的行星,系外行星也是天文学家探索的一个重要领域,系外行星上的生命可能更出乎我们的意料,比如开普勒-16b。

开普勒-16b是一颗围绕着两颗恒星运转的行星。如果你看过《星球大战》系列电影,就会知道它和塔图因星球相似,不过由于开普勒-16b比土星略大,密度极低,所以它可能没有岩石表面。

如果未来的研究发现开普勒-16b有着类地球的环境,那么它可能拥有我们所知的最奇异的植物——黑色植物。这是因为开普勒-16b的恒星比太阳暗,为了完成光合作用,那里的植物要尽可能多地利用整个可见光波长范围内的光线,因此它们可能是黑色的。

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