探尋外星生命，科學(xué)家為何要以地球生命為參照？

圖片說明：木衛(wèi)二冰層之下的海洋世界被認(rèn)為可能適合生命生存

隨著“歐羅巴快船號”探測器的發(fā)射升空，人類對外星生命的探索又邁出了重要一步。此次任務(wù)將深入探索木衛(wèi)二冰層下的海洋，去尋找這顆星球上潛在的生命宜居環(huán)境。

有人會問：天文學(xué)家為何總是基于地球上的生命形態(tài)來尋找外星生命的跡象？難道外星生命不可能與我們截然不同嗎？

對科學(xué)家而言，尋找外星生命就像在一個(gè)陌生的地方玩捉迷藏。如果你在自己熟悉的家中玩捉迷藏，你很容易想到床底、衣柜、沙發(fā)后面這些常見的藏身之處。但在陌生的環(huán)境中，挑戰(zhàn)就在于那些難以想象的隱秘角落。

盡管科學(xué)家也在努力尋找新的方法來探測外星生命，但目前他們?nèi)允且缘厍虻纳问綖樗{(lán)本來探尋，因?yàn)檫@是科學(xué)家能夠想象到的范圍。那么，在這場星際捉迷藏中，科學(xué)家能否揭開那些未知生命形態(tài)的神秘面紗呢？

01近距離探尋

在太陽系內(nèi)的行星上尋找外星生命，無疑是最直接也是最簡單的途徑。

早在1976年，美國國家航空航天局（NASA）的“海盜1號”任務(wù)就踏上了在火星上探尋生命的征途。作為地球近鄰的火星，尋找其上的生命跡象是“海盜1號”首要且至關(guān)重要的科學(xué)使命。當(dāng)著陸器穩(wěn)穩(wěn)地降落在火星表面后不久，它便開始試圖在這片異域土壤中挖掘出任何生命存在的蛛絲馬跡。

圖片說明：1976年8月，海盜1號著陸器拍攝的火星照片

當(dāng)時(shí)的科學(xué)家們深知，火星上的生命可能與地球上的截然不同，因此他們并未局限于尋找特定的生命體或分子。相反，他們設(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn)，旨在捕捉生命活動的微妙跡象，而非僅僅局限于物質(zhì)形態(tài)。

例如，地球上的植物通過光合作用汲取能量、茁壯成長，這一過程離不開陽光與二氧化碳的參與。于是，“海盜1號”的科學(xué)家們巧妙設(shè)計(jì)了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，用以檢測火星土壤是否具備吸收空氣中二氧化碳的能力。

實(shí)驗(yàn)中，著陸器從火星表面采集了土壤樣本，對其施以光源照射，并精密測量了二氧化碳是否被土壤所吸收。然而，實(shí)驗(yàn)結(jié)果并未顯示出火星土壤中存在光合作用的痕跡。

此外，著陸器還搭載了另外兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：一個(gè)使用二氧化碳?xì)怏w，另一個(gè)則利用糖和氨基酸，它們都是地球上生命所青睞的“美食”，可以用來檢驗(yàn)火星土壤中是否存在微生物的生長跡象。

最終，這三個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果讓大多數(shù)科學(xué)家得出了這樣的結(jié)論：火星表面很可能不存在生命，至少不存在進(jìn)行光合作用或依賴糖類生長的生命。然而，科學(xué)家依然無法斷定火星地表之下是否隱藏著生命的遺跡，甚至也許現(xiàn)在還有生命潛藏在火星表面深處。

02遠(yuǎn)距離探索

相較于在太陽系內(nèi)的探尋，尋找太陽系之外的生命無疑更加艱巨，需要依賴截然不同的技術(shù)手段。

距離地球最近的系外行星比鄰星B，距離也有約4.2光年。這些遙遠(yuǎn)的星球遙不可及，以目前的科技水平，人類還無法派遣探測器進(jìn)行實(shí)地探測。

在系外行星上探尋生命，就像在鄰居家里玩捉迷藏，而你只能透過窗戶窺視，無法親身涉足。你可能會在某個(gè)恰當(dāng)?shù)囊暯侵邪l(fā)現(xiàn)某個(gè)藏身之處，但你卻無從知曉還有多少隱秘的角落未曾被你的目光所觸及。

圖片說明：哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的比鄰星，它距離我們約4.2光年遠(yuǎn)，是距離太陽最近的恒星，圍繞它運(yùn)行的行星中是否有生命存在？

像詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡這樣的頂尖觀測工具，能夠揭示系外行星的大小、到中心恒星的距離，甚至可能探測到它們大氣中的氣體成分，但這也僅僅局限于這些基本信息的獲取。科學(xué)家又該如何利用這些信息來探尋生命的蹤跡呢？

天文學(xué)家們最初是通過尋找氧氣來探尋生命的。因?yàn)樵诘厍蛏?，生命活動產(chǎn)生了大氣中大部分的氧氣，或許某個(gè)行星上的氧氣也是由外星生命所制造的。

然而，隨著研究的深入，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)氧氣同樣可以通過非生命的方式產(chǎn)生。因此，天文學(xué)家們?nèi)缃癫辉賰H僅局限于尋找氧氣，而是將目光投向了氧氣、水、甲烷和二氧化碳等氣體的組合。因?yàn)榭茖W(xué)家認(rèn)為，沒有生命的行星不太可能同時(shí)擁有這些氣體的組合。當(dāng)然，這一判斷也并非絕對！

圖片說明：由于特定的元素會發(fā)出特定波長的光，科學(xué)家可以根據(jù)其光譜確定遙遠(yuǎn)行星的大氣層是由什么組成的。

通過尋找這些氣體的組合，就像在捉迷藏游戲中走到沙發(fā)背后去一探究竟?？茖W(xué)家們并不確定會發(fā)現(xiàn)什么，但他們能夠看到的藏身之處畢竟有限，因此每一個(gè)可能的地方都值得去嘗試和探索。除此之外，科學(xué)家還能去哪里尋找呢？

03如何探尋外星生命？

捉迷藏與探尋外星生命之間存在著兩個(gè)本質(zhì)的區(qū)別。

首先，在玩捉迷藏時(shí)，你通常知道有人在和你一同游戲。然而，在探尋外星生命的道路上，科學(xué)家卻并不知道宇宙中是否存在著其他生命?；蛟S宇宙中空無一物，也或許外星生命就在我們周圍的恒星附近悄然存在。

直到找到確鑿的證據(jù)證明地球之外存在生命時(shí)，科學(xué)家才能確定生命在宇宙中的普遍程度。

其次，大多數(shù)科學(xué)家并不認(rèn)為外星生命在故意躲藏，只是我們尚未發(fā)現(xiàn)它們的蹤跡而已。有些理論認(rèn)為更高級的文明可能會刻意避免被發(fā)現(xiàn)，但研究人員認(rèn)為在太陽系內(nèi)這種可能性并不大。

大部分天文學(xué)家和天體生物學(xué)家都深知，如果僅僅局限于尋找類似地球的生命形式，那么可能會錯過那些截然不同的生命跡象。然而，畢竟科學(xué)家還從未真正探測到外星生命的存在，因此如何開展探尋工作確實(shí)是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。在這種情況下，從某個(gè)可行的方向（即以地球生命的形式為參照）著手探索總比毫無作為要好得多。

利用“海盜1號”等探測器的實(shí)驗(yàn)或是尋找氧氣等手段也許并不能確?？茖W(xué)家找到外星生命，但這樣做或許會擁有好運(yùn)的眷顧，即便沒有，科學(xué)家也能夠排除一些顯而易見的可能性，從而將精力更加集中地投入到那些更加難以捉摸的線索中去。這也正是為何目前科學(xué)家要以地球生命為參照尋找外星生命的原因。

參考資料

https://theconversation.com/why-do-astronomers-look-for-signs-of-life-on-other-planets-based-on-what-life-is-like-on-earth-227658

編譯：文星

策劃：劉鯤 李培元 張超 楊柳

審核：北京天文館研究館員李昕