大氣微生物，可助我們找到外星生命，這是真的嗎？

地球大氣層充滿微生物。它們能幫助我們在其他星球上找到生命嗎

非洲上空，從國際空間站看到的云（拍攝于2017年）

(圖片來源：宇航局/歐空局)

如果你感到孤獨，聊以慰藉：在你頭頂上方數(shù)萬英尺的高空，浮游著無數(shù)微小的生物。

隨著科學(xué)家對這種遨游太空的微生物及其與地球表面相互作用的了解越來越多，他們開始懷疑：從理論上講，或許我們無法獲知，金星的云層或更遙遠(yuǎn)星體的大氣中是否潛藏著類似的生命體。

“我們?nèi)祟?，就像生活在大氣海洋底層的底棲魚。地球生物圈的最高邊界止于何處？我們對此一無所知?！贝笮l(wèi)· 史密斯是加州宇航局(NASA)埃姆斯研究中心的一名職員，專事大氣生物研究。在地理協(xié)會秋季年會的一次虛擬圓桌會議中，史密斯說：”我們對宇航局的飛機和氣球進行了隨機采樣，在所有樣本中都發(fā)現(xiàn)了微生物的生命特征?！?/p>

目前看來，地球大氣中的生命似乎全是短壽的微生物。它們構(gòu)成一個非獨立的生態(tài)系統(tǒng)，與地表生命密切相關(guān)。在大氣與地面的輕微接觸中，這些微小卻頑強的生物被裹挾著，繞過漫長的遠(yuǎn)途，最終被卷入低層大氣。

“據(jù)我們了解，微生物會在大氣中到處穿梭。”羅格斯大學(xué)微生物學(xué)準(zhǔn)博士凱文·狄龍在會議中說，“它們差不多把大氣層當(dāng)高速公路來用，甚至可以向云朵搭個順風(fēng)車。”

埃姆斯研究中心的研究科學(xué)家戴安娜·金特里在會議上說：“微生物最終“定居”于兩層大氣中間。因為在低層對流層，微生物大多面臨著干涸而死的風(fēng)險?！边@時，云的魅力就顯而易見了。

“一旦飄上天并懸浮在大氣中，微生物水分會迅速流失殆盡?！苯鹛乩镎f，“所以低層大氣的云棒極了，它們就像移動的補水站，可以在微生物四處漂浮的時候為其保濕。”在對流層中，有些微生物甚至可以正常生存。

由宇航局Aqua衛(wèi)星拍攝記錄，近十余年來的全球云層分布地圖

(圖片來源：杰西·艾倫/凱文·沃德/MODIS大氣科學(xué)團隊/宇航局戈達德航天中心)

較低的對流層不行，較高的平流層更不行。平流層的微生物要與更干燥、呈酸性的惡劣環(huán)境作斗爭。因此，它們通常會蟄伏起來，進入休眠狀態(tài)，等哪天回到地面再蘇醒過來。當(dāng)然，有些會在中途死掉，有些則在被卷入大氣層之前就死了。

然而到目前為止，即便身處最佳環(huán)境的大氣微生物，似乎也只能簡單地存活著，做不了其他有趣的事兒。史密斯說：“我們才剛知道地表的微生物是如何被卷入大氣層的。至于它們能在空中浮游多長時間、會否在空中進行有意義的活動、生長和繁殖——都尚未可知。關(guān)于地球大氣，還有很多研究工作等著我們?nèi)プ觥！?/p>

在海底熱接縫處發(fā)現(xiàn)的熱液生物群落，激發(fā)了天體生物學(xué)家的幻想：冰凍衛(wèi)星塵封的海洋深處或許暗藏生命。同樣地，現(xiàn)在科學(xué)家們想知道，在極端環(huán)境下存活的地球大氣生命，能否作為一個模板，以確定太陽系的其他星球上，是否也存在著生命。

太陽系內(nèi)的生命

誠然，地球大氣生命已經(jīng)面臨許多不確定性。而在其他星球上，生命更是只能在大氣層中繁衍。

這里有一個關(guān)鍵的制約因素：我們完全了解地球表面是微生物大冒險的天堂，但太陽系的其他行星表面則死氣沉沉，寸草不生。盡管在很久之前，有些地方還適宜居住，現(xiàn)在則不然。例如，金星被認(rèn)為是尋找生命的應(yīng)許之地，指的是它的大氣層。金星以其高酸性的高溫環(huán)境聞名，但一些科學(xué)家認(rèn)為，離地表約30到37英里(48到60公里)高處的大氣液滴，足以充當(dāng)微生物的避難所。

在金星這樣環(huán)境嚴(yán)酷的星球上，生命只能永久滯留在大氣層中，而不能像在地球上那樣周游各處。既然是“永久滯留”，意味著許多問題亟待科學(xué)家去研究，比如微生物能否在大氣中繁殖。

金特里指出，假設(shè)金星上真有微生物，也會不斷被重力拽出舒適的大氣層。她說：“這是一項專門針對大氣生命的挑戰(zhàn)：它們漂浮著，隨著時間推移，因重力沉降而接二連三地死去。為了生命能在大氣中長期延續(xù)下去，微生物必須快速繁殖，以彌補這些損失?！?/p>

還有水分的問題。地球上的云很特別：它們是太陽系中唯一一個主要由水蒸氣構(gòu)成的現(xiàn)代大氣云種，科學(xué)家們也最有可能在其中發(fā)現(xiàn)生命。可其他星球的云呢？金星上的云主要由硫酸構(gòu)成；火星的云含有大量二氧化碳；海王星的衛(wèi)星海衛(wèi)一的云則全是氮氣。它們各具特色，但缺乏水分，生命終究無法存活。

“天體生物學(xué)的主題之一是‘跟著水走’，因為我們已知的類地生物都離不開水?！苯鹛乩镎f，“這些星球的云都不是由水構(gòu)成的，所以令我們感興趣的點也和水構(gòu)云完全不同?！?/p>

太陽系外的生命

正如地球可以作為探索太陽系內(nèi)其他星體的模板，我們的鄰星也為探索太陽系以外的世界提供了參考——當(dāng)然，也再次意識到我們對系外行星的了解之匱乏。宇宙飛船能載著我們從地球飛往太陽系內(nèi)的其他行星，卻無法抵達系外行星；而在天文觀測中，系外行星的輪廓又大多隱匿于恒星的光芒之內(nèi)。

事實證明，即便在地球上，尋找大氣生命也很棘手。“每當(dāng)穿越云層，收集云水時，我們都能接收到強烈的地球生命信號；然而，我們無法遠(yuǎn)程探測到這些跡象?！笔访芩拐f，“我們知道這些云里有生命，但沒有足夠靈敏的儀器，只有先收集云水樣本，才能從中檢測到生命?！?/p>

所以，不要指望科學(xué)家們在短時間內(nèi)就其他星球的大氣生命發(fā)表任何聲明。

諾姆·伊森伯格是馬里蘭州約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實驗室的一名行星科學(xué)家。他說：“要知道系外行星是否存在生命，可太難了?！?/p>

但他也說，不要停止思考和懷疑。

“如果金星上可能有生命存在，那么，在其他類金星的星球上也可能會有生命存在?！币辽裾f，“如果地球上有生命，是的，那么在其他的類地星球上也很可能存在著生命?！?/p>

BY:Meghan Bartels

FY: 夢凡

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