外星生命可能是怎样的

张唯诚

识别地球之外的生命并不那么容易，如果那个地方的生命组成不是我们熟悉的材料就会更加困难。在1967年的科幻电视剧《星际迷航》中，柯克船长和他的船员调查了嘉纳斯六号星上的神秘谋杀者。那是一个名叫“奥尔塔”的岩石怪物，被界定为有生命的外星生物，与地球上的碳基生物很不相同。

确立生命的标准

在地球之外寻找生命的科学家被称为天体生物学家。对他们来说，摆在面前的首要问题是给生命确立一个基本的定义。这样，当人们遇到外星生物时，他们就能够毫不犹豫地向世人宣布，“它们是生物体”。

美国密歇根州立大学的理论物理学家克里斯多夫·阿达米就是这样一位界定生命定义的科学家。阿达米也有他的硅基生物，他亲眼看着它演化和发展，但这个生物不是真实的，而是一个计算机模拟的东西。阿达米说：“识别生命有时很容易。如果你发现有什么东西在你身边晃来晃去，你就能很容易地判断它是不是生命。”但另一种可能是，人类遇到的第一批外星生命并不是“小绿人”，而是拥有某种颜色或者根本就没有颜色的微生物。

这样看来，科学家首先需要弄清楚的是，他们要怎样识别外星生物。如果那些生物是我们不熟悉的，那就真的很困难了。于是人们提出了一些区分生物与非生物的基本标准。许多人坚持认为，任何生命，包括外星生命，都必然具备某些共有的特性，例如活跃的新陈代谢、繁殖和进化等。另一些人则主张，生命必须拥有足够大的细胞来容纳由蛋白质制造的核糖体。

然而，这些定义有可能过于严格。美国科罗拉多大学博尔德分校的卡罗尔·克莱兰德说，为生命制定一些限定的条款有可能限制科学家的视野，从而使他们忽视宇宙中生命的多样性。例如病毒。有科学家认为它们不应该被当作生命，因为病毒是依赖宿主细胞进行繁殖的，但阿达米认为，病毒是生命应该是“确定无疑的”。阿达米说：“病毒不攜带它们生存所需的所有东西，但我们也是这样。”他认为，病毒能将遗传信息从这一代传递给下一代，这才是最重要的。他强调说，生命是一种能自我复制的信息。

克莱兰德认为，进化不应该成为识别生命的标准，因为人们可能永远也不会有足够的时间来判断某个个体是否在进化。除此之外，即使是对细胞的大小进行限制也有可能把一些微生物排除在生命之外。美国佛罗里达州阿拉楚阿应用分子进化基金会的天体生物学家史蒂芬·本纳说，一个因为太小而不包含核糖体的细胞是有可能以另一种方式运作的。他推测，这种细胞有可能使用被称为RNA的遗传物质进行生化反应，而不是依靠蛋白质。

这样看来，对生命来说，至少细胞是必要的，因为它们得将一个有机体与另一个有机体分隔开来。但阿达米说，黏土层也可以做到这一点。克莱兰德甚至认为，生命可以作为化学反应的一部分而存在，这种化学反应根本不需要任何分隔。这种观点虽然只是猜想，但如果外星生命真的出现，它就有可能成为对认识非同寻常的生命形式大有裨益的想法。

寻找“生物标记”

近年来，人们在太阳系外发现了1000多颗行星。随着这些行星的发现，找到外星生命的可能性就比以往任何时候都大了。然而，即使是最强大的望远镜也无法看清遥远的生命，尤其是当它们只有在显微镜下才能显露真形的时候。如果科学家能够直接触摸遥远的星球，找到这种微小生命的机会就会大很多。这意味着要发现外星生命，目前最现实的途径还是在太阳系内寻找。罗伯特· 海森是华盛顿卡内基科学研究所的一位矿物科学家，他认为，要在太阳系内寻找生命，我们需要一个可以在外星球上分析化学物质的探测器。现在，这样的探测器正在火星上采集样本，“卡西尼”号也在寒冷的土卫二上探测了间歇泉。也许，这些机器人探索者会在某一天传回生命的迹象，但那可能只是很细微的迹象，科学家称之为“生物标记”。

行星地质学家凯西·托马斯·科普塔曾是美国航空航天局约翰逊航天中心一个研究小组的成员，当时这个研究小组由凯普塔已故的同事大卫·麦凯领导。1996年，这个研究小组声称，他们在一块火星陨石中看到了疑似生物标记的东西。这块陨石名为ALH84001，是1984年在南极洲的艾伦山冰原（Allan Hills ice field）上找到的。他们发现，那嵌在陨石中的碳酸盐小球看起来有点像地球上的微生物。科普塔还发现了微小的磁铁矿晶体与小球的重叠。这些晶体看起来和地球上的某些细菌制造的晶体很相似。他们最后得出结论说，这块陨石是一件火星生物的化石。

然而，其他科学家并不同意他们的看法。批评人士说，那些小球和晶体也有可能通过其他过程形成，并非一定是生命的结果。火星生物化石的观点没有得到科学界的认同。

但是，寻找外星生命并不一定非要放眼遥远的星球，我们在地球上就可以做同样的事情。克莱兰德提到了一种名为“沙漠清漆”（desert varnish）的东西。它们是一些岩石向阳面在极端干燥的气候下产生的暗斑。一些科学家认为，某些细菌或真菌可能是这些暗斑的始作俑者。令人不可思议的是，一些微生物可以从这些岩石中吸取能量，并用这些能量制造坚硬的外壳。这种生物将铁和锰“粘”在黏土和硅酸盐的颗粒上，从而产生了“清漆”。奇怪的是，一些科学家试图在实验室里使用真菌和细菌重现这种“清漆”，但他们都失败了。

在野生环境中，这种“清漆”用了几千年才最终形成。有人认为，如果微生物在此过程中创造了某种东西，这样的速度就太慢了。但克莱兰德反问道：“我们怎么确定它就太慢呢？我们惯于假设地球上的生命是以某种速度生长和繁衍的，但有些不活跃的生物可能会生长得非常缓慢。”

为了找到生命并正确地进行分类，科学家将目标转移到一些非同寻常的事物上。海森就做着这样的工作，他利用矿物方面的信息寻找生命。在自然界里，矿物的分布并不均匀。他说，地球上有4933种公认的矿物， 而他们已经对4831种矿物的位置进行了确认，其中22%只存在于一个地区，接近12%的矿物分布在两个地区。

这种偏斜的分布是生命造成的，生命利用当地的资源，把它们变成了新的矿物。以海森矿为例（是的，这个矿物是以海森的名字命名的），这种基于磷酸盐的矿物就只在加利福尼亚州的莫诺湖（Mono Lake）被发现。生活在那里的微生物是它们仅有的来源。海森的团队推测，其他物种可能也创造了类似的罕见矿物。

这就是说，在其他行星或卫星上发现类似的矿物分布可能也表明生命存在于那里，或者曾经存在过。鉴于此，海森已经向美国航空航天局提交了一项关于火星探测器如何利用矿物线索识别生命迹象的建议。

对遥远外星生命的猜想

火星曾经是湿润的，它现在还可能有少量的液态水，这表明它曾经有可能承载过生命。本纳甚至认为，正是火星把生命带到了地球。当然，这个想法能否站得住脚，还要看人们是否能在火星上找到生命。不过本纳似乎并不担心，他说：“如果人们在火星上找不到生命，我反而会感到惊讶。”另一位天体生物学家也对在火星上找到生命充满信心，他就是美国华盛顿州立大学的德克·舒尔茨·马库奇。他相信，现在的太空任務已能很容易地把宇航员送上火星，这样，人们就能证明此前的一些猜想了。马库奇开玩笑说：“如果有人用显微镜看到了微生物，看到它就在那里摇摆和舞动，那人们就不得不相信事实了。”

但在更加遥远和陌生的地方发现生命就可能非常困难了。目前，这样的地方主要是指木星和土星的卫星。科学家已经把目标锁定在木卫二和土卫二上，普遍认为在它们冰冷的外壳之下都有一个液态的海洋，而液态水正是人们认为的、支持生命化学反应的必要条件。

但马库奇指出，在构建可承载生命的复杂分子方面，水是一种糟糕的溶剂。他认为，外星生命更有可能在土星最大的卫星——土卫六上被找到，那些生命很有可能存在于土卫六碳氢湖深处的热点地区。他说：“在目前，大自然究竟擅长用什么方法制造生命，我们并不清楚。”

但科学家知道，在土卫六上，最大的挑战是极寒。美国康奈尔大学的化学工程师波莱特·克兰西介绍说，这颗卫星极其寒冷，它上面的甲烷是一种黏稠的、几乎冻结的液体，水则同石头一般坚硬。因此他认为，具有地球化学性质的生物体在土卫六上不会有机会存在，因为在那样的环境下，地球生物体的细胞膜已经无法正常工作了。

克兰西及其同事模拟了土卫六上的环境后发现，某些短尾分子会自发地形成稳定的气泡，而那种气泡就具有类似细胞膜的功能。有科学家推测，土卫六上的生命有可能存在于一种含氮的结构中。由于缺乏阳光和热量，土卫六上的化学反应可能非常缓慢，生命体的寿命非常长，甚至长达数百万年，它们很可能每千年才繁殖一次，甚至呼吸一次！

克兰西预测，既然有这么多可能，在太阳系的有些行星和卫星上找到生命就是有可能的了。不少研究人员乐观地认为，外星生命是可以找到的。将来，天体生物学家很有可能与它们面对面，并说出它们是什么。

延伸阅读

2017年年底，美国航空航天局传出消息说，他们计划展开一连串的星际任务，寻找太阳系外的生命踪迹。

据悉，美国航空航天局计划于2069年，也就是人类首次登月100周年时，发射一艘机器人宇宙飞船，探索邻近的半人马座α星系。

半人马座α星系位于南天的半人马座，是一个三合星系统，也是距离太阳最近的恒星系统，因此又被称为比邻星。在天文学家眼中，几乎可以肯定的是，半人马座α星系的类地小行星可以支持外星生命的生存。

不过，要抵达半人马座α星系，宇宙飞船的速度必须达到光速的10%，即每秒3000万米。然而，即便我们的技术跨过了这道门槛，这趟旅程仍需耗费44年，意味着这艘宇宙飞船要到2113年才能抵达半人马座α星系。

当然，美国航空航天局也在探讨不同的探测方式，包括由激光、核反应或正反物质碰撞驱动的微小探测器。理论上，这些探测器的速度可达1/4 光速。