如果你在谈论科学,那一般来说是因为你误解了科学家们的工作,以为现在寻找地外生命就是在找「有水和氧气、被恒星光照射到与地球表面温度相近的天体」;也可能是你知道地球生命实际的环境耐性范围,并认为这范围还是太保守,那属于你比较激进

如果你在谈论科幻中的设定,那你可以多看一些外国作者的书,就知道并非如此了:有段时间,人们很爱描写反常规的生物圈。科幻作家早已设想过靠核能生存的金属生物、生活在气体行星里的雾状生物、生活在恒星上的能量生物、生活在空间里的纯精神体、生活在多维空间里的不可名状的生物,等等。基于攀比设定的需要,一些幻想生物早已使用了比多重宇宙还高几个层次的高阶无穷。

  • 追求科幻作品硬度的话,硼基生命有一定的潜力。硼形成复杂化合物的能力和碳相似,比硅和磷都强,硼酸可能高度参与了地球生命的起源[1]

「地球生命存在的条件范围」比「有水和氧气、被恒星光照射到与地球表面温度相近」要宽太多了。现代地球生物中耐环境的部分可以承受从真空到上地幔的超高压、从失重到四十万倍标准重力、数百摄氏度的温度变动、强辐射、未直接命中生物体的天体撞击和超新星爆发抛射。

  • 卡门线外的稀薄大气中仍然存在微生物,可说是一直在太空中生存的地球生物。
  • 国际空间站外壳上就有地球微生物,是被气流带到太空并附著上去、在真空中扩增的,而不是跟著火箭上去的种类。
  • 美国麻省理工学院一项研究显示大肠杆菌、酵母菌等平凡地球微生物可以在100%氢气中生存、生长、复制;由于缺氧,大肠杆菌繁殖速度减半、酵母菌繁殖速度降为平时的40%。这就更别提出动厌氧生物或更加耐环境的物种了。
  • 大肠杆菌等细菌的代谢会产生氨、二甲基硫化物、氧化亚氮、甲烷等气体。在大气层以氢气为主的行星的吸收光谱中如果检测到若干此类气体,可能表明那里有碳基生命。
  • 日本实验证明在离心机里培养的地球细菌可以在数百代内适应巨大的加速度,其中Paracoccus denitrificans能在403627标准重力加速度下正常生长、繁殖,这已经足够承受大质量恒星的表面重力与一定距离上的超新星爆发抛射。
  • 许多地球微生物,包括大肠杆菌,不用适应就可以承受40万标准重力加速度。
  • 我们已经知道许多微生物和真菌能生活在切尔诺贝利核电站、福岛核电站泄漏之后的辐射防护墙内部,并以电离辐射作为能源茁壮成长[2]
  • 目前我们知道的最耐辐射的地球生物是古菌Thermococcus gammatolerans[3],可以在3000000拉德的伽马射线下生活,无论是否在分裂期,都能修复断裂的DNA。

按照地球的生命演化规律,生命是自然选择塑造的信息,地球碳基生命的载体是有机机械,具体的表现是一团混沌。如果你所说的「地球生命存在的条件范围」是指上述环境耐性范围,那在宇宙中寻找比这还恶劣的环境一般都会找到气体行星内部、恒星或恒星残骸之类地方去了。有些科幻作品描写了这样的东西,例如星野之宣在他的漫画里描绘过将黑洞装在体内的人、在黑洞事件视界上超时空移动的莫比斯生物,那都是很强力的。

你对生物的定义博爱一点的话,地球上有完全不需要水的生命形式。球状孤立等离子体、晶体、灰尘等都能表现出生命的一部分特征。按照我们给地球生命总结出的特征,我们能发现很多超乎寻常的东西符合生命的定义,可以参照:

具有什么样的特性才可以称之为生物/生命?存不存在高维度生命??

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在这样博爱的情况下,大部分东西仍然不适合在我们这个宇宙里靠化学属性去充当生物的基础介质与常用溶剂。绝大多数化学物质在支持生命方面的能力还不如等离子里的尘埃。

阿西莫夫曾经在《并非我们所知的:论生命的化学形式》(Not As We Know It-The Chemistry of Life)中从生化上描述过6种生命形态:

一、以氟化硅酮为介质的氟化硅酮生物;

二、以硫为介质的氟化硫生物;三、以水为介质的核酸/蛋白质生物;四、以氨为介质的核酸/蛋白质生物;五、以甲烷为介质的类脂化合物生物;六、以氢为介质的类脂化合物生物。

  • 这些物质是液体的温度范围是很不相同的,对应著许多不同的自然环境和那种条件下化合物的活性、化学反应的激烈程度。不过,基于这个宇宙中的原子的丰富程度,通过纯粹的化学现象最有可能产生的生命形式主要是我们这种,水仍然可以作为最基本的大气吸收光谱指标之一。
  • 乙醇和油可以作为介质和溶剂,但自然形成大量乙醇或油有相当的难度,很难找到那样的自然环境。
  • 天然气和沼气的主要成分就是甲烷,它可以在宇宙中自然地大量形成。
  • 对硅基生物的研究一直在小规模地存在著[4],可以参照:

硅基生物在理论上存在吗?或者有对它们的猜测吗??

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  • 所谓硅基生物,在我们现在知道的化学体系里能适用的条件其实是非常苛刻的,标志物质也很多:氟化硅酮或氟化硫。事实上目前观测到的所有太阳系外行星上都没发现这样的痕迹。

至于发现人家,凭我们现有的技术还办不到,事情还在慢慢地发展。你可以关注一下近未来发射詹姆斯韦伯望远镜和对金星大气[5]展开科学考察。

  • 以人类现在的观测能力,能隔著遥远的距离发现的东西的规模之大、能量之高,谈是不是生命活动是没有可证伪性的。就算观测到疑似曲速飞行、规模大如星辰的物体(例如视速度超越真空光速的遥远类星体),也得先当成自然现象。
  • 如果观测到恒星级强度的红外线源,我们也很乐意猜测那是不是高级文明的超构造体,但那也谈不上可证伪性。比如吸引了一波热度的塔比星的所谓疑似戴森球,就拿尘埃云先搪塞过去了。
  • 和我们差不多档次的文明的活动痕迹,现在是看不见的。100光年内的太阳系外行星的大气里的卤代烷之类污染物质都得等詹姆斯韦伯望远镜发射再说。
  • 地表被任意特定颜色的生物覆盖导致的反射光谱,在目前的水平下都很难有效识别。

在这个高不成低不就的历史阶段,能够从少得可怜的信息里读到生命迹象的就是大气成分的吸收光谱

  • 非红矮星的恒星附近的行星,如果有大量的氧,说明有持续制造氧的非光照机制,很可能是碳基光合生物圈。红矮星会自然光解出氧,就不需要看氧了。
  • 对于岩石行星,如果有大量的磷化氢,也可以直接证明上面存在无氧呼吸的碳基生物。

在大气和地表测不出任何生命痕迹并不能代表该天体内部没有生命在活动。地球地下也有规模巨大的生物圈。但靠现在的技术,根本没有手段进行观察,也就没法管人要经费的。

参考

  1. ^https://www.zhihu.com/question/379937564/answer/1084957344
  2. ^https://doi.org/10.1371/journal.pone.0000457
  3. ^https://doi.org/10.1099/ijs.0.02503-0
  4. ^所谓硅基生物,在我们现在知道的化学体系里能适用的条件其实是非常苛刻的,标志物质也很多:氟化硅酮或氟化硫。事实上目前观测到的所有太阳系外行星上都没发现这样的痕迹。
  5. ^https://www.zhihu.com/question/421069854/answer/1472415965


分两种情况,对太阳系内星体的实地探测,和系外星球的远距离探测。

前者是个成本问题。

人类的搜寻能力其实并不算强,即便今日,七十多亿人口生活在地球上,我们对地球的了解仍然不算十分详尽。

世界最干旱的地方,阿塔卡马沙漠的核心区搜索了几十年才发现了生命的痕迹。

地球尚且如此,何况外星?

别忘了,月球、火星都是广袤的星球,不是弹丸之地。

比如我们的近邻火星,目前可以排除任何大型生物存在的可能,只能寄希望于找到一点微生物,搜寻生命的难度肯定远远大于阿塔卡马沙漠,不是随便挖一铲子土就能找到生命的。

所以火星探测器都被精准的投向科学家们认为最有可能找寻到生命痕迹的地方,就是为了节约成本,因为目前没有大规模搜索外星球的能力。

要知道发射外星探测器不是个容易的事,没有几个国家能做到。取样返回更是难上加难,目前人类只有在月球取样返回的成功经历(几天后隼鸟二号探测器将返回地球,开创从小行星取样返回的历史),本世纪三十年代美国打算尝试从火星取样返回,这具有相当大的技术难度。

因此出于成本的考虑,科学家们寻找生命只能去按照地球生命存在的条件范围,不在一些环境过于极端的星球上浪费资源,毕竟地球生命是目前唯一已知的生命形态,是最靠谱的。

至于对系外生命的探寻,现今的手段只能对其特征有一个粗浅的认识,大致的确定系外星球的质量、体积以及与母星的距离,通过分析母星的金属含量推断其主要物质构成,如果一颗质量和体积与地球相似的星球恰好位于宜居带,而它的母星又是类似于太阳这种中小质量且光度稳定的恒星,基本上媒体就开始各种「第二地球」「准备移民」的炒作了。

更进一步的手段是当系外行星凌星时通过强大且灵敏的望远镜捕捉星光微弱的变化,可以对行星大气层成分进行光谱分析,一般认为如果一颗和地球质量差不多并且处于宜居带的星球大气层含有充足的氧气,便极有可能存在生命,因为氧气是很活泼的气体,若没有源源不断的供氧机制,氧气会很快消耗光,而生物的光合作用是已知的重要供氧机制之一。

然而对系外行星的探测也只能到这个地步了,不能百分百确认是否存在生命,因为不可能发射探测器过去实地考察,所以只能按照地球生命的条件去寻找与地球环境相似的星球。

简单的说就是对于系外行星生命的探寻,按照地球生命的条件去筛选是目前唯一稍微靠谱点的手段。

打个比方,有个科学家假如非要构想一种与地球生命截然不同的生命形式生活在距离我们多少光年之外的某个环境恶劣的星球,这是根本无法证明的,只能停留在纸面上,毫无意义,顶多作为科幻作品的一个新奇点子。


因为还没有见到过地外生命,所以怎么想像的都不靠谱。

也需有人要说不能用地球上的思维,那也不行,因为我们无法用地球之外的思维去思考,所以只要是你大脑思考出的,那还是地球上的思想。


在人类还没真正走出地球的范围,走入外太空的时候,我们对「外太空的生命存在的条件设定」就都是想像,基于我们所掌握的知识做出的合理推断(或合情的幻想)。而我们所掌握的知识就是地球生命的存在,那自然是离不开这个范围。

有人说过(我非常赞同),所有的想像,不管是推断还是幻想甚至是漫无边际的瞎想,其实都是基于所认知的现实的,人类至今也没有想像出完全没认识过(看过、听过、发现过)的东西。不信你可以盘点一下,任何想像,你总能在现实世界中找到它的源头。

所以,也许外太空有其他生命,他们存在的条件压根和我们完全不一样,但我们不知道,所以我们想像不到,也许就算发现了也会觉得不可思议不合理。当然,真正的科学家不会否定它,而是会虚心地研究它、了解它。


这个问题,应该很多人都问过:为什么地外生命和我们一样也需要氧气?

其实在现在的地球上也有厌氧生命,比如:

地球刚诞生的时候,处于熔融状态,高温的地球在旋转过程中其中的物质发生分异,重的元素下沉到中心凝聚为地核,较轻的物质构成地幔和地壳,逐渐出现了圈层结构。这个过程经过了漫长的时间,大约在38亿年前出现原始地壳。各种证据表明当时地球液态的水圈是热的,甚至是沸腾的。早期地球是极端缺氧的。

在这个时候,厌氧原核生物开始出现,厌氧生物可以忍受极端的条件进行生存,即使现在,科学家也发现尚有生存于高温环境最适生长温度为100-103C甚至有高达1059C的超嗜热专性氏氧细菌,亦发现有能生长在南极的嗜冷厌氧菌,尚发现有能在22- 25 %盐浓度中生长的专性厌氧发酵的嗜盐菌。在当时,产甲烷菌族群发展非常繁荣,它们以金属镍为食物来源,能制造大量的甲烷,这也让地球一直以来无法产生足够的氧气。

从远古到现在,在地球上一直存在厌氧生命。

其实,科学家在寻找地外生命时:

地外生命(如果存在的话)对环境的要求也许与我们地球人不同。这一点,生物学家、化学家和天文学家已经争论了数百年。直到现在,仍然没有答案。没有人知道在另外一个星球,生命存在需要什么条件,他们是否需要氧气和水?而我们唯一能做的,就是根据我们自己的生存条件作为依据,来寻找其他星球是否存在著与我们类似的生命体。

参考

jacob:寻找地外生命 – 地外生命存在的5个要素?

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「我们对外太空的生命存在的条件设定都离不开地球生命存在的条件范围」,这是因为,科学家也不知道地外生命存在的具体条件。当你什么都不知道的时候,如何寻找地位生命?总需要一种假设,所以科学家就按照地球生命的条件来寻找地外生命。因为这个是我们唯一已知的、生命能够存在的条件。


通过降低难度的方式增加可行性,约等于开挂吃鸡,吃鸡开挂最多被封号,漫无目的的外太空搜索,还不如找张纸用数学进行计算呢。

比如从宇宙大爆炸开始,每一分每一秒,每个选择会有多少概率会将一个星系推向产生生命,每一个文明从最初生命开始又经过多久可以发展到什么水平,中间做出什么样的选择会导致文明灭绝,等等。

个人直觉,外太空根本没有生命存在,我们是孤独的。


以其它形式存在的「生命」 对人类来说难以想像 更无从寻找了


如果你说的寻找地外生命的话,用氪金手游比方,有两个问题在于,一个是是氪金手游挑池子抽卡……,另一个是抽完卡你能不能养起……………。

你没钱抽光星星,只能挑比较像星星概率高一点点,抽中了,要是生命形式差得多也不一定观察到。


据说,碳基生命的稳定性和活跃性适中。过于活跃容易消亡,过于稳定不利于进化…


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