科学史上365天——地外生命探索

发布网友发布时间：2022-10-04 08:12

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热心网友时间：2023-10-13 22:13

英国哲学家、数学家、历史学家伯特兰·罗素曾经说过：“在茫茫宇宙中，一个小小角落的一颗小小星球的生命史上，人类仅仅是一个短短的插曲而已，说不定在宇宙中的其他地方还有一些生物，甚至他们优越于我们，可能超越我们，比我们超越水母还要强。”罗素的说法很有道理，地球并非万物至尊，很可能有地外生命。那么，又到哪里去寻找它们呢？这一话题涉及自然科学，也涉及哲学和神学，是长期争论不休的话题。

早在公元前4世纪，希腊哲学家亚里士多德和依壁鸠鲁对此就有争论。亚里士多德像他的老师柏拉图一样，认为地球是宇宙中“唯一的”宠儿。相比之下依壁鸠鲁的想法更开放也更有远见，他认为，一切物质皆由原子微粒组成，由它们组成万千世界，没有哪个具有特例。在他写给希腊历史学家希罗德图斯的一封信中说道：“存在各种各样的无限世界，它们有可能与我们这个世界相同，也有可能与我们的世界完全不一样。……有的世界可能像我们这样，适合于动物和植物，也有许多我们这里有的东西。”很可惜，依壁鸠鲁因膀胱炎过早地去世，这个具有深远意义的思想也随之被人们所淡忘。

此后，“地球是唯一存在生命的星球”这一图像一直盘踞在人们头脑长达1500多年，被当做一个颠扑不破的真理。但是似乎有些迹象又难以解释，如流传已久的灾变说、一些历史或考古之谜，如曾被认为“天书”的红崖碑文、巴格达电池、南美大隧道、埃及古墓中的彩电、英国巨石阵、中美玛雅文明等，究竟是史前文明还是外星人的杰作，抑或是当代人的骗术一直纠缠不清。此外对于地球生物与人类的起源、各个神话传说、圣经创世说等，也都需要从新的角度做出科学的解释。

随着科学技术的进步，人类的视野也随之加深和拓宽，不再满足于过去传统的观念，而是以更具开放性的科学态度对待生命，以科学的视角和方法探讨地球生命和地外生命，人类开始把目光对准了外太空，搜寻像我们这样的太阳系，以及像我们地球这样的星球，寻找处于适合人类居住带行星。

“适宜居住带”（circumstellar habitable zone）这一概念首先是在1953年，由被称为“空间医学之父”的罗伯特·斯图劳尔德提出来的。

就在同一年，美国天文学家哈罗·沙普利又提出了“液态水带”的概念，为“适宜居住带”做了进一步的补充，使地外生命探索有了更科学的目标水是“类地球生命”所必需的，是满足“适宜居住带”行星的必要条件。沙普利相信，在宇宙众多的恒星系统中，应该普遍存在着处于“液态水带”的行星。他认为，水应该是宇宙中最丰富的化合物。首先它很简单，只由氢和氧两种原子组成，而氢和氧又是宇宙中第一和第三位最丰富的元素。虽然并不是所有的行星都有水，但可以肯定，一定有为数众多的行星表面含有液态水。

水对类地球生命至关重要，水维持生命，由于比热最高，也成为储备恒星热能最好的物质。水可以吸收或释放大量的热，但温度的改变并不大，这一优良特性，对于调节气温、保持空气的湿度、缓和风力都起到了关键作用。除此以外，行星表面的水还有着一个不被常人注意却又不可忽视的作用，它能维持行星运动的稳定性。在行星的周围，不免会有一些近邻，如地球附近的金星和火星，在多体运动的复杂相互影响之下，它们对地球的引力作用并没有简单的规律可言，会使地球的运动遭受不规律的干扰。如果地球表面没有水，地球就会像“喝醉了酒”一样，运动古怪而无序，在不知不觉中，地球表面所覆盖的海洋，对这种摇摆起到了缓冲的作用。试想，一个没有水的沙星或岩性的行星，剧冷骤热频繁交替，再加上古怪的摇摆，还能适于居住吗？

处于地外“适宜居住带”的行星有多少呢？在太阳系内，火星和土星的一个卫星（木卫二、欧罗巴）就是备选的两颗适于居住的星球。根据天文观测估计，在欧罗巴的地表之下，深度约几千米处就有大量的水；此外，根据测算，它还可能有丰富的地表水。因而火星和木卫二成为天体物理学界重点研究的对象，也是空间探索的重点目标。

随着航天技术的发展，从20世纪50年代开始，人们的目光开始从太阳系内逐渐转向了银河系，甚至银河系外。沙普利就银河系做了粗略的估计：银河系大约有180亿个类太阳系，假若每个类太阳系只有1颗行星，就有180亿颗类太阳系行星，如果在每1千颗这样的行星中，有1颗处于“适宜居住带”，其中又只有百分之一具有水，则在银河系中，就有18万颗行星适于地球生命居住，前景似乎很乐观，但事实并非如此，筛选过程犹如大海捞针。

2006年2月21日，在圣路易斯召开的美国科学促进会（AAAS）年度会议上，华盛顿卡耐基研究所的天文学家、地外生命研究学者玛格丽特·泰恩布尔宣布了经他们多年研究精选出来的10颗类太阳恒星，他们认为，这是地外生命探索计划的重点目标。

这10颗类太阳恒星挑选出来极不容易，它们是从19 000颗类太阳恒星候选者中遴选出来的前10位。遴选过程是个十分浩瀚的基础性工作，为了确保在这样的恒星系中有可能存在着一颗岩石类地行星，它的表面还需要有水，就必须首先确立一个严格的标准。他们对标准提出的角度实在出乎一般人的意料之外，它最起码应具备如下4条：

银河系有千亿颗恒星和星团，其中有180亿个类太阳系，从中选出19 000颗候选类太阳恒星，当设定上述的年龄、大小、质量及重金属含量等4个标准以后，再从候选者中遴选出前10颗，其工程量之大可想而知，寻找地外生命真如大海捞针。泰恩布尔研究组发布10颗类太阳对象这一举措，对统一相关学界研究目标、协同各领域的协作无疑起到了重要的作用。

就像对生命起源、生命进化、嗜极微生物研究一样，地外生命探索不仅是一项基础性研究，也是当今自然科学的前沿课题之一，更是一个具有战略意义的综合课题，它成为涉及化学、生物学、天文学、考古学、地质学、地球化学、空间科学等不同领域的一门交叉科学。

地外生命探索对于生命的起源、生命对环境的依赖关系、生命过程的研究都具有重要意义。例如，生命的基本结构是否一定是碳基？生命的起源是否一定依赖于水？生命进化的前提是什么？人类将来的走向是什么？这些问题对单个人，或仅对眼前可能并不重要，但是对于人类整体和长远发展具有重要意义。

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