寻找外星人:为何人类探索外星生命,都以地球生物为参照?
总有人提出这样的质疑:为什么人类 探索 地外生命总是按照地球生命的标准来寻找?
人类对宇宙来说只不过是沧海一粟,外星生命有可能是更高等的智慧生物,按照人类的标准寻找外星人,是不是太自大了?
事实上这不是人类自大,而正是因为人类自知,才按照地球生命的标准 探索 外星生命,而且是从最低的标准开始:寻找碳基生物。
理论上外星生命可以以任何形式存在,但以人类目前的技术,先找到跟地球生物一样的碳基生物再说,如果这些都找不到,更高等的生命被我们发现的可能性为零。
首先我们要弄清楚地球生命的定义:具有能量代谢功能,能回应刺激及进行繁殖的开放性系统,生命个体都要经历出生、成长和死亡。
我们在寻找外星生命时,都是寻找碳基生命,就是以碳为基础的生命形式,因为地球上所有的生物都是以碳为基础的。
地球生命体内元素的比例,大致是这样的:氧元素占65%,碳元素占18%,氢元素占9.5%,氮元素占3.2%,钙元素占1.5%,磷元素占1.2%,其余就都在0.5%之下了
有些朋友可能发现了,氧元素占65%,怎么能叫碳基生物呢,不是应该叫氧基生物吗?其实这些氧元素大都集中在体内的水中,水起到的是溶剂作用。真正真正在繁殖、变异等环节起关键作用的,排第一的元素还是碳,所以叫“碳基生物”。
那么为什么外星生命要从碳基生物开始呢,硅基生物不行吗?或者其他形式的生命也可能存在啊!
外星生命不一定是碳基生物,这一点不假。 但是如果人类主动寻找外星生命,第一个发现的一定是碳基生物,因为碳和其他元素结合的可能性比别的元素高的多。
一个碳原子最多可以拉住4个其他的原子,比只能拉住1个、2个的那些元素多很多种可能性。换句话说,就是不论是什么环境下的反应、生成了什么,总有碳的身影。
在冰湖下面有碳,在大气层顶端有碳,在火山口边缘有碳,在更加复杂的地球生命体中也很可能有碳。如果去到其他星球,见到碳基生命的可能性也就会高很多。
所以说,人类在寻找外星生命时,肯定会从寻找碳基生物开始,而碳基生物就是我们地球上的生物。如果连更容易形成的碳基生物都找不到,其他形式的生命就无从谈起了。
所谓外星生命,指的是地球以外的生命,不一定是人,有可能是更高等的智慧生物,但我们要先从更低等的生物开始 探索 ,哪怕找到微生物,都算找到了外星生命。
宇宙如此之大,如果把资金和精力均匀的分散到每个可观测的区域肯定不现实,我们要把95%以上的精力都放在太阳系内。
很多时候大家都会默认一个事情,太阳系是我们很熟悉的一个区域,而且也没发现任何地外生物。“好奇号”在火星上都工作9年了,都没有任何突破性的发现,太阳系应该没有外星生物吧!我们要把目光放到太阳系以外,放到浩瀚的宇宙之中。
天文学家把目前已经发现的4500颗太阳系外的行星筛选了一遍,其中有24颗是非常宜居的行星:行星由岩石构成、距离恒星远近合适、中心恒星年龄恰当等等,所以很多人认为这些行星上应该会有生命!
但事实上并非如此,因为只要是太阳系外的关于生命存在的发现,可靠度都比太阳系内的观测要低很多。
我们在观测太阳系外的行星时,往往无法确定它的大气情况,而大气层的成分和构造,对行星是否存在生命起着至关重要的作用。
就拿我们现在的地球来说,它处在非常宜居的位置,和恒星的距离恰到好处。但如果地球大气层完全消失的话,地表的平均温度大概只有零下20 。被太阳光照射的部分最高可以达到60 ,而阴影部分最低可低至零下80 。
没有了大气,也就没有了大气压强,水的沸点就会非常低,无法以液态的形式存在。太阳光中的紫外线以及其他高能粒子,也会分解地球上的大分子,生命体中的RNA、DNA之类的遗传物质无法稳定存在,生命无法延续。
我们最熟悉的,大气对行星的影响恐怕就是金星和火星了。金星上覆盖着厚厚的大气层,大气压强是地球的92倍,而且96%以上的大气成分都是二氧化碳,这些温室气体使得金星表面的平均温度超过了460 。即便金星有着跟地球非常接近的体积和质量,同处于太阳系宜居带,金星上存在液态水的可能性几乎为零。因为460 的高温,已经超过了液态水的临界温度,也就是说无论压强多么大,水都不可能以液态形式存在。
而火星则恰恰相反,火星大气还不到地球大气的1%,大气层非常稀薄,太阳风中的高能粒子直接撞击火星表面,即使火星上存在液态水,也被这些高能粒子电解成氧气和氢气了。
所以从距离地球最近的两颗行星上,我们就已经知道了大气层对生命存在的意义。前面我们提到的,天文学家筛选出的太阳系外的24颗宜居行星,都是通过观测和计算得出的结果,只知道这些行星是类地行星,处在宜居带。
但对于这些行星的大气层,我们一无所知,因为即使是天文望远镜,我们能够看到的这些行星也只是一个光点,根本看不到它的大气情况。
所以以人类目前的技术,还没有能力在太阳系外寻找外星生命。而且在太阳系内,我们所探测的程度还远远不够,还不能根据目前已知的信息来断定太阳系内没有外星生命。
举个简单的例子你就明白了,人类对地外行星探测程度最高的就是火星了。美国的“好奇号”已经在火星上工作了9个年头,传回大量珍贵的火星数据,但你能说“好奇号”没有发现火星生物,所以火星上就没有生命吗?
其实并不能,“好奇号”在火星工作了9年是不假,但它行驶的距离总共才20多公里,这在火星探测领域是个不小的成就,但对于整个火星的体量来说,这点距离简直微不足道,根本无法领略火星的全貌。
假如“好奇号”着陆的位置,是火星上某个荒芜的地区,它行驶的这9个年头可能还没有走出这片荒地,又如何断定火星上没有生命呢?
即便是在生物密度极高的地球,如果外星人发射探测器到地球上,着陆在地球某处荒芜之地,都有可能认为地球上没有生命!
人类对太阳系内行星的了解,远没有我们认为的那么熟悉,太阳系内有太多的未知需要人类去 探索 。所以寻找外星生命,必须要从太阳系内着手!
如果按照碳基生物的标准寻找外星生命,太热的地方肯定是不存在生命的,大分子有机物不可能在高温下生存,液态水也有自己的温度上限。比如金星,基本上可以确定金星表面不可能存在碳基生物,因为那里的温度太高了。
不过低温下是可能存在生命的,很多人认为距离太阳太远,没有太阳光照辐射的星球上,是不会存在生命的,生命需要光照,所以火星以外的行星上不会存在生命。
但其实这是个误区:在黑海水下100米处的光能,只有0.3瓦/平米。这里的光能比海王星上还要低很多,但生命依然存在。这里有光合细菌存在,它们靠阳光、二氧化碳和硫化氢为生。那是一种不同的生命形式,每个细菌都会如饥似渴的每小时捕捉几个光子,然后利用那一点点光子的能量维持自身的新陈代谢和繁殖。
既然一百米深的海里都有光合细菌存在,那么在太阳系内寻找生命,就不应该把火星轨道以外的范围排除出去。
在这个思路下,木星的67颗卫星、土星的100多颗卫星,就都是寻找生命的目标。其中块头比较大的,甚至可以和水星与月亮相比的木星的卫星——直径3000多公里的欧罗巴(Europa)、土星的卫星——直径5000多公里的泰坦(Titan),就都是候选者了。
以人类目前的技术,探测地外星球的主要手段就是发射绕飞探测器以及能够着陆的巡视探测车,未来还会从火星上采集土壤样品回地球。
而判定外星上是否存在生命,目前主要有三种方式:
1、利用碳14寻找生物新陈代谢的证据。
上个世纪70年代,美国NASA发射的火星探测器“海盗1号”和“海盗2号”,都自带了一套生物分析的仪器。探测器先在火星上取一点土壤,把土壤泡在有机营养液里,如果火星土壤中有微生物的话,就会食用这些营养液,并且进行新陈代谢排出二氧化碳。
这些营养液中加入了一些带放射线碳14的含碳物质,火星微生物吃下这些营养液后,代谢出的二氧化碳肯定也会含有碳14,生物分析仪就是通过这种方式来判定火星上是否存在生命体。
2、检测厌氧菌普遍的代谢产物。
在有厌氧微生物的环境里,最常见到的气体物质就是磷化氢、硫化氢、碳化氢(甲烷)。由于这些物质中的氢非常容易转化为羟基(OH-),然后就无影无踪了,所以一旦观测到上面这三类物质,就说明很可能存在厌氧生物。
人们最早在2004年的“火星快车号”轨道探测器上发现过甲烷,而且甲烷还出现过季节性的峰值。但是火星探测 历史 上,曾经发生过来自地球的甲烷污染,所以这次发现并没有成为火星上存在生命的证据。
3、模拟外星环境来证明存在外星生命的可能性。
在地球上建造一个模拟外星环境的封闭基地,是探测外星生物是否存在最省钱的方式。
使用钢壳专门打造一个密闭的实验空间,气压降到地球大气压的1%,向实验室里注入与火星大气一样的空气成分,模拟火星上的各种环境。
然后把各种生物放进实验室里,看这些生物能否存活。很多科学家都做过类似实验,结果发现有一类微生物可以存活下来,他们统称为“嗜极微生物”,也就是通常在极高温、极低温、极高压、高酸碱度、长期脱水、有机溶剂等极端环境里,依然能存活的生物。所以从地球上找一些微生物,让它们在火星上活下来,难度并不大。
外星生物不一定是人,甚至不是地球生物,有可能是更高等的智慧形式。但从人类目前的技术出发,我们寻找外星生物,必须从最接近地球生命的碳基生物出发。
不仅如此, 探索 外星生命还要先在太阳系内寻找,而火星就是人类寻找外星生命的第一站!
外星人真的长这样吗?