宇宙可能同時存在無數有生命的星球

  英國著名物理學家史蒂芬·霍金近日表示,外星生命存在於宇宙的許多地方,可能活在行星或恆星上,甚至漂浮在行星間的廣闊宇宙中。霍金說,存在外星生命的依據很簡單,宇宙有1000億個銀河系,每個都包含了上億個行星,在如此龐大的空間裡,地球不可能是唯一演化出生命的行星。

  到2010年,太陽系外已發現424顆行星,其中包括越來越多和地球相似的小質量岩石行星,而在星際氣體中,已證明有100種左右的大分子有機物,分佈在不同的天體環境中,包括恆星形成區、原行星盤和行星大氣中,這些都有可能成為構成外星生命的物質基礎。

  疑問一:外星生命在哪裡?

  類地行星可能遍及宇宙

  地球之所以生機盎然,主要原因是它表面覆蓋著三分之二的海洋,大量水的存在,地球才成為孕育生命的搖籃。液態水可以溶解和運輸大量生命所需的電解質,而且它有足夠高的熱容能夠有效調節溫度,使得氣候長期處於適宜生命存在的條件。而在地球形成初期,當大氣層還不足以抵擋太陽紫外線照射的時候,海洋吸引了大量的輻射,使得生化反應和其後的生命進化歷程,在較深的海域裡得以進行。正因如此,科學家在尋找外星生命時,總是首先關注可能產生液態水的星球。

  北京大學物理學院天文系教授任致遠認為,茫茫宇宙,那些更像地球甚至比地球更為“舒適”的星球也許早就遍及宇宙的許多角落。

  月球有水但不一定有生命。從目前人類空間探測取得的成果來看,月球南極地區的永久陰影區被發現存在水分子,但那裡的水分子是與土壤凍結在一起的,處於零下240℃的低溫環境,不會對生命活動帶來太多期望。

  火星曾經富含水源、充滿生機。根據火星表面的地形特徵分析,火星曾經存在大量的水,當年水流最活躍時,其流量可能是地球上較大河流的上萬倍。美國宇航局稱,他們在1.3萬年前落到地球上的一塊火星隕石中發現了石化的簡單的細菌。

火星

  “木衛二”最有可能存在生命。和電影《阿凡達》中的潘多拉星一樣,“木衛二”是一顆巨大氣體行星的第二顆衛星。因其表面完全被水冰覆蓋,冰層和硅酸鹽地幔之間可能存在深度超過100千米的巨大液態水層,而木星潮汐力的回熱會使海水保持一定的溫度,保障生命能長期生存。

  “土衛六”環境比較接近於地球。其濃密的大氣主要由氮氣和碳氫化合物組成,應該能很好地保護地表免受輻射和隕石的衝擊。2009年7月,“卡西尼”土星探測器拍攝到了土衛六表面液體反射的陽光,該發現意味著其北半球可能遍佈湖泊,這些能否為生命提供棲息地還有待研究。

  疑問二:外星生命如何產生?

  可能是怪異的微生物形態

  一些生物學家認為,生命的演化過程中,如果任何一個節點上稍有不同,都有可能會造成災難,也許我們人類就不會存在。這種“生命起源於偶然事件”的理論曾經風靡一時。但近年來,科學界提出關於生命起源的新認識:生命是宇宙必需的,在任何類地行星上,生命幾乎注定會產生,但生命的形態也許與人類完全不同。

  中國科學院微生物研究所環境微生物與生物技術研究中心主任劉雙江認為,生命可能存在於其他星球,以怪異的微生物形態出現。科學家一直認為,沒有液態水,生命將無法產生,但外星生命有可能借助其他液體作為生化反應所需的溶劑,如土衛六表面就大量存在著液態碳氫化合物等物質;

  地球的生物幾乎都利用常見的20種氨基酸構建蛋白質,但化學家們能合成許多非天然氨基酸,因此外星生命或許能利用不尋常的氨基酸組建生命的基本構成;

  地球上的生命起源於碳化物,但一些天體生物學家推測,外星生命可能以硅而不是以碳為生命基礎,因為硅與碳一樣,化合價都是4價(即原子的最外層軌道含有4個電子),硅原子也能排列成環狀和長鏈狀,從而形成生物分子的骨架。從目前的探測結果來看,火星上有些區域富含硅石,硅石一般在高溫的水或蒸汽衝擊岩石後沉積形成,地球上類似的地方,比如溫泉或火山口附近一般都寄居著大量依靠熱量生存的微生物。火星上的溫泉如果能維持足夠長的時間,同樣會進化出大量微生物。

  疑問三;外星生命吃什麼?

  石頭為食 體內循環液態甲烷

  地球上的生命體主要通過兩種方式生長和繁殖。一類利用太陽能,例如植物通過光合作用,把太陽能轉換為生命活動需要的能量,同時固定二氧化碳,合成有機物,為其他生命提供賴以生存的物質基礎;另一類分解有機物,例如動物和多數微生物,通過把諸如澱粉、蛋白質等有機物分解,獲得生命活動需要的能量。地球生命系統的維持,依賴於以上兩種生活方式的平衡發展。

  如果地外星球上存在生命,這些生命體依靠什麼來生活呢?

  劉雙江說,外星生命可能與地球生命截然不同。外星人也許無法享受到肉類等蛋白質食物,也沒有澱粉等多糖類食物,而是以石頭為食;呼吸的不是氧氣,而是其他氣體;它們身體內循環的不是以水為主體的血液,而是其他液體,例如液態甲烷。

  在探索地球生命的過程中,科學家發現了這樣一些生命存在的線索,一些微生物能以硫磺礦或者硫鐵礦為“食物”,通過氧化這些礦石,獲得生長和繁殖的能量。這類生物不僅生活在深海火山附近,在陸地的火山和硫磺熱泉等環境中也可能存在。科學家還發現了以甲烷為“食物”、以水為“燃料”的厭氧甲烷氧化微生物,這類微生物生活在海底可燃冰附近。

  科學家也試圖把地球上的生物移植到環境條件類似的外星球,例如生活在寒冷乾旱沙漠中的一種藍細菌,就可能具備在火星生存的能力,這種藍細菌可以耐受巨大的溫差(-20℃~50℃),適應火星上晝夜變化帶來的惡劣環境條件。這種藍細菌還能進行光合作用、固定二氧化碳、產生多糖等有機物,也許它能夠成為火星上的先驅生命。

  2001年,印度西部落下了神秘的血紅色大雨,被認為是彗星碎片帶來的大量紅色顆粒,科學家對紅雨成分進行分析,得出了驚人的結論——紅雨中紅色顆粒的自然屬性像微生物細胞,且透射電子顯微鏡進一步展示了清晰的細胞結構圖,甚至可以看到正在進行分裂繁殖的細胞。這些紅色顆粒主要由碳和氧組成,具有生命跡象,但沒有地球生命的基本物質——DNA(DNA 分子中含有大量的磷元素)。假如紅雨是某種“外星生物”登陸地球的痕跡,就預示著外星生命可能具有不同於地球生命的形式:它們沒有DNA,可能有其他形式的化學再生代碼,可以分裂和複製。這些外星生物具有不同於地球生物的生活方式也就不足為奇了。




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