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本文選自：《大自然探索》怎樣尋找外星人，為什么要尋找外星人呢？因?yàn)橥庑侨巳赓|(zhì)鮮美，雞肉味嘎嘣脆！ 尋找外星人可以滿足中國人的食欲。下面開始言歸正傳，如何尋找外星人！ 2014年2月，一位著名外星生命搜索專家表示，外星生命有可能在2040年被找到。那么，這種說法的可信度有多高？為什么很多科學(xué)家會(huì)相信外星人的存在？如果外星人真的存在，它們在什么地方，可能長什么模樣？科學(xué)家怎樣尋找外星人？ 外星人，是一個(gè)令人好奇，并引發(fā)無限想象的議題。《尋找外星人》從科學(xué)尋找外星人的簡要?dú)v史和重要意義引入，先分析尋找外星人的定義，隨后，審視我們的地球家園，分析產(chǎn)生智慧生命的條件，并假設(shè)有外星人，看能否發(fā)現(xiàn)我們。接著，巡訪太陽系，給出科學(xué)家們關(guān)于是否存在外星人的爭論，科學(xué)地估算宇宙中有多少星球可能存在智慧生命。然后，給出已經(jīng)和正在進(jìn)行的被動(dòng)搜尋地球以外智慧生命和主動(dòng)發(fā)送地球信息的項(xiàng)目。最后附有人類尋地球以外智慧生命國際公約。 人類自從進(jìn)入上世紀(jì)開始，就從未停歇找尋外星人蹤跡的舉動(dòng)，對(duì)于外星人的關(guān)注也是日益上升，到現(xiàn)在的21世紀(jì)開始，幾乎是全民關(guān)注外星人的動(dòng)向，一點(diǎn)光一點(diǎn)亮出現(xiàn)在夜幕之中，都可能被當(dāng)做是外星人的存在。不過雖然說雖然說尋找外星人這件事已經(jīng)持續(xù)了近百年之久，真正證實(shí)過外星人存在的，卻沒有幾件事，沒有充足的證據(jù)告訴我們，外星人地球造訪過地球，或者存在在宇宙的某一個(gè)角落，那么人類i型昂尋找外星人，又該如何下手呢？
①2040年找到外星人？ 著名外星生命搜索專家表示，外星人有可能在2040年被找到。 ②外星生命在哪里？ 科學(xué)家一直都在搜索外星生命，那外星生命最可能存在于宇宙的什么地方？ ③太陽系的候選者 以對(duì)宇宙生命的新概念，科學(xué)家在地球家門口尋找外星生命。 ④外星人長什么樣子？ 如果外星生命真的存在，它們會(huì)是什么模樣？ ⑤外星生命基本法則 外星生命也不得不遵從一些普遍準(zhǔn)則。 ⑥尋找外星人活動(dòng)痕跡 外星人的活動(dòng)可能會(huì)產(chǎn)生可探測的痕跡。 ⑦望向太陽系以外 科學(xué)家也在搜尋可能支持生命的系外行星。 ⑧為什么還沒找到外星人？ 外星生命世界在理論上比牛毛還多得多，那我們?yōu)槭裁催€沒有找到它們？ ①2040年找到外星人？ 著名外星生命搜索專家表示，外星人有可能在2040年被找到。
2014年2月6日，在美國宇航局組織的一次研討會(huì)上，美國加利福尼亞州外星生命探尋研究所的塞思·肖斯塔克（上圖）表示，外星人有可能在2040年被找到。他如此樂觀的部分原因是：到那個(gè)時(shí)候，科學(xué)家已經(jīng)完成了對(duì)足夠多的恒星系統(tǒng)的搜索，從而很有可能發(fā)現(xiàn)由外星人制造的電磁信號(hào)。 肖斯塔克說，美國宇航局用于搜索行星的空間望遠(yuǎn)鏡“開普勒號(hào)”的觀察工作已顯示，銀河系可能充滿支持生命的世界。在每五個(gè)恒星系統(tǒng)中就有一個(gè)恒星系統(tǒng)至少擁有一顆或許能支持生命的行星，這意味著我們的銀河系中有著上百億顆類地行星。肖斯塔克及其同事認(rèn)為，至少有一些類地行星擁有智慧生命，這些生物像地球人那樣擁有向宇宙空間發(fā)送電磁信號(hào)的能力。 不過，人們假想中的外星生命不單指比人類還復(fù)雜、擁有先進(jìn)技術(shù)的外星人，也包括簡單的、細(xì)菌一樣的微生物，甚至有科學(xué)家認(rèn)為還包括病毒。事實(shí)上，對(duì)外星生命的搜尋不止針對(duì)擁有先進(jìn)技術(shù)的地外文明，在肖斯塔克等科學(xué)家將射電拋物面天線對(duì)準(zhǔn)天空，以期發(fā)現(xiàn)外星生物制造的東西的同時(shí)，其他很多科學(xué)家卻一直在尋找被認(rèn)為更加普遍地分布在整個(gè)宇宙的簡單生命形式。所以，肖斯塔克把搜尋外星生命的工作視為一個(gè)三方競賽，參賽三方分別是：尋找智慧生物的科學(xué)家，在火星等太陽系天體上搜尋簡單生物的科學(xué)家，以及專注于發(fā)現(xiàn)太陽系外的行星（簡稱系外行星）上微生物跡象的科學(xué)家。 對(duì)外星生命理念進(jìn)行開發(fā)和測試的學(xué)科，被稱作天體生物學(xué)（這門學(xué)科也包括從天文學(xué)角度研究地球生命）。美國科學(xué)家曾經(jīng)報(bào)告說，他們基于生物體的基因復(fù)雜性的研究結(jié)果表明，宇宙中的生命可能始于97±25億年前。也就是說，早在地球形成之前數(shù)十億年，宇宙中就已有生命存在。事實(shí)上，諸如細(xì)菌這樣的外星生命，一直被假定存在于太陽系和整個(gè)宇宙中。這一假設(shè)（也稱“外星人假說”）是基于宇宙的宏大規(guī)模，以及在可觀測宇宙中普遍適用的物理學(xué)法則。“外星人假說”是由美國宇宙學(xué)家卡爾·薩根和英國物理學(xué)家斯蒂芬·霍金等人提出的，它認(rèn)為在地球之外不可能不存在生命。這個(gè)假說是“哥白尼原則”的體現(xiàn)，該原則認(rèn)為地球并未占據(jù)宇宙中的獨(dú)特地位。這個(gè)假說也符合“中庸性原則”，該原則認(rèn)為地球生命并無任何特殊性。科學(xué)家猜測，生命可能在宇宙中許多不同的地方都獨(dú)立起源過，或者，生命的起源并非頻繁，但起源后就在可居住行星之間傳播。 需要說明的是，雖然有多種外星人存在的說法，但它們都備受爭議，而且迄今為止沒有任何證據(jù)被普遍接受。絕大多數(shù)科學(xué)家駁斥了諸如外星飛碟和外星人綁架事件之類聳人聽聞的說法，大多數(shù)“不明飛行物”（也稱UFO或飛碟）被解讀為要么是地球飛行器，要么是已知的天體，要么是騙局。2011年11月，有人兩次請(qǐng)求美國政府“正式承認(rèn)外星人已經(jīng)造訪過地球”，并且“公布政府刻意隱瞞的、與外星人接觸的有關(guān)情況”。白宮對(duì)此給出的官方回應(yīng)是：“美國政府沒有證據(jù)表明地球之外存在任何生命，或者說沒有證據(jù)表明外星人與地球人有過接觸。也沒有可信的信息暗示（政府）向公眾隱瞞了這方面的任何證據(jù)。”但這份回應(yīng)進(jìn)一步指出，諸如外星生命探尋研究所、“開普勒號(hào)”空間望遠(yuǎn)鏡和美國宇航局火星車之類的任務(wù)，正持續(xù)尋找外星生命的跡象?；貞?yīng)中還說，其他行星上存在生命的可能性“相當(dāng)高”，“但考慮到距離之遙遠(yuǎn)，我們與它們中的任何生命（尤其是智能生命）接觸的可能性都很低?！?/p>
②外星生命在哪里？ 科學(xué)家一直都在搜索外星生命，那外星生命最可能存在于宇宙的什么地方？ 從20世紀(jì)中期開始，科學(xué)家一直都在搜索外星生命的跡象。那么，外星生命最可能存在于宇宙的什么地方呢？ 根據(jù)電腦模擬，在地球形成之前，生命所需的復(fù)雜有機(jī)分子就可能已在環(huán)繞太陽的原行星盤（由塵埃顆粒構(gòu)成）中形成?？茖W(xué)家認(rèn)為，同樣的過程可能也發(fā)生在了其他恒星的行星系統(tǒng)中。根據(jù)這種研究，科學(xué)家一直都在推廣這樣一個(gè)理念：“可居住地帶”是最可能找到外星生命的地方。所謂“可居住地帶”，是指與恒星的距離既不太遠(yuǎn)也不太近的區(qū)域，因而在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的行星表面可能存在液態(tài)水。2007年以來的多項(xiàng)發(fā)現(xiàn)暗示：宇宙中像地球一樣的可居住行星多如牛毛。2013年11月，有科學(xué)家基于“開普勒號(hào)”太空任務(wù)的探測數(shù)據(jù)報(bào)告說，光是在銀河系中，就可能有多達(dá)400億顆地球大小的行星在環(huán)繞類太陽恒星或紅矮星，其中離我們最近的一顆行星距離地球12光年。2014年3月，英國科學(xué)家報(bào)告說，新發(fā)現(xiàn)8顆太陽系外行星候選對(duì)象，它們圍繞紅矮星運(yùn)行，距離地球15～80光年。銀河系大約1000億顆恒星中至少75%是這種紅矮星。這些新的探測結(jié)果支持了“開普勒號(hào)”的觀察結(jié)果。
宇宙中的可居住地帶看來十分廣大。那么，科學(xué)家從哪里入手尋找外星生命呢？ 當(dāng)然，他們首先會(huì)在地球家門口尋找——太陽系中的一些天體被推測可能具備支持外星生命的環(huán)境，尤其是那些可能擁有地下海洋的天體。金星和火星，再加上環(huán)繞木星和土星的多顆天然衛(wèi)星，甚至包括彗星和一些小行星，都被懷疑可能存在支持生命繁衍的環(huán)境。木星的衛(wèi)星歐羅巴（木衛(wèi)二）已被幾乎肯定地證實(shí)存在地下海洋，這里也被相信是太陽系中除地球外最適合多細(xì)胞生物存在的環(huán)境。 不過，由于太陽系中其他地方缺乏像地球這樣對(duì)生命友好的可居住環(huán)境，天體生物學(xué)家猜測，就算將來在地球以外的太陽系其余地方找到生命，它們也很可能只是極端微生物，而不可能是復(fù)雜生物，也就是說不可能是外星人。
地球極端環(huán)境中的生命 直到大約35年前，科學(xué)界都相信地球上的所有生命都依賴來自太陽的能量?？茖W(xué)家當(dāng)時(shí)還相信，在那些溫度很極端的地方（例如溫度很高的間歇泉或噴泉，或者南極洲冰冷的沙漠中）是不可能發(fā)現(xiàn)生命的。 然而，隨著海洋學(xué)家探索海底的熱液噴口（在那里，地殼噴出溫度很高卻富含礦物質(zhì)的海水），上述理念被徹底推翻。熱液噴口位于海面下幾千米的海底，那里溫度低至或接近冰點(diǎn)，絕對(duì)暗無天日，壓力很高?？茖W(xué)家在這些噴口（也稱黑煙囪）周圍的生物社區(qū)里，發(fā)現(xiàn)了蚌殼、螃蟹和奇異并且巨大的管蟲（也稱多毛蟲，它們身長可達(dá)2米）。要知道，從黑煙囪噴出的海水溫度高達(dá)110℃～350℃。 在如此極端的條件下，這些動(dòng)物是怎樣存活的呢？在這里的海水中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了能分解水中硫化氫以獲取能量制造有機(jī)化合物的細(xì)菌。在管蟲的身體組織中，這些細(xì)菌幫助管蟲從海水中獲得能量。蚌蛤吃細(xì)菌，螃蟹吃管蟲。深海熱液噴口生物社區(qū)的發(fā)現(xiàn)暗示，既然生命在沒有陽光的地方也能演化出來，那么在其他從恒星那里得不到充足光線的行星上也可能有生命存在。 生命也發(fā)現(xiàn)于地球上其他的極端環(huán)境?？茖W(xué)家在南極洲沙漠的巖石樣本中發(fā)現(xiàn)了地衣群落，那里的溫度經(jīng)常在零下幾十?dāng)z氏度，液態(tài)水極少甚至沒有。與之形成對(duì)比的是，在溫度超過沸點(diǎn)的熱泉中也發(fā)現(xiàn)了耐熱菌。既然生命在地球上的極端環(huán)境中也能夠演化，那么在諸如火星這樣的其他世界的極端環(huán)境中，又怎么能肯定不存在生命呢？
③太陽系的候選者 以對(duì)宇宙生命的新概念，科學(xué)家在地球家門口尋找外星生命。 長久以來科學(xué)家一直猜測火星上存在生命。現(xiàn)在他們普遍相信，過去的火星曾經(jīng)存在過液態(tài)水，甚至今天火星的表面下依然存在液態(tài)水。2006年，來自于美國宇航局“火星全球勘測者號(hào)”軌道器的照片，顯示出最近（10年內(nèi)）冰冷的火星表面下有過液體流動(dòng)的證據(jù)。2008年7月，美國宇航局“鳳凰號(hào)”火星登陸器上的儀器在一個(gè)火星土壤樣本中辨識(shí)到了水。 迄今，已有大量證據(jù)表明，火星曾有過溫暖、濕潤的過去：干涸河床、極地冰蓋、火山以及因?yàn)樗拇嬖诙纬傻牡V物都已被發(fā)現(xiàn)。德國航天中心進(jìn)行的“火星模擬實(shí)驗(yàn)”則表明，地衣在今天的火星環(huán)境中能夠存活。也就是說，就算是目前的火星狀況也可能支持生命。 2012年6月，一些科學(xué)家報(bào)告說，通過測量火星上的氫和甲烷比例，有助于確定火星生命存在的可能性——如果這一比例低于大約40%，就暗示今天的火星依然有活躍的生命。2013年12月，美國宇航局的“好奇號(hào)”火星車在探索火星表面的蓋爾隕坑時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)古老淡水湖的遺跡，它可能曾經(jīng)為微生物提供過友好的環(huán)境。2014年1月，美國宇航局科學(xué)家又報(bào)告說，“好奇號(hào)”和“機(jī)遇號(hào)”火星車目前已開始尋找古老火星生命的證據(jù)。 直到30多年前，火星還被認(rèn)為是地球以外唯一的有那么一點(diǎn)點(diǎn)可能性找到生命的地方。然而，在今天，隨著在地球上最寒冷、最酷熱等看起來最不適合生命存在的地方發(fā)現(xiàn)了新的生命形式，科學(xué)家對(duì)宇宙生命的概念已經(jīng)發(fā)生了天翻地覆的變化。 下面，就讓我們來看看太陽系內(nèi)有可能發(fā)現(xiàn)外星生命（但不一定是高級(jí)生命）的其他地方。 金星 包括卡爾·薩根在內(nèi)的多位科學(xué)家提出假設(shè)：微生物可能存在于金星上空50千米以上的穩(wěn)定云層中。這個(gè)假說是基于這種前提：對(duì)生命友好的氣候與化學(xué)失衡。 谷神星 “赫歇爾空間天文臺(tái)”最近證實(shí)，矮行星谷神星的大氣層中存在水蒸氣?！昂招獱枴笨赡苓€在谷神星表面探測到了冰霜。水的存在再加上谷神星的溫度，讓科學(xué)家推測谷神星上可能存在生命。計(jì)劃于2015年春季進(jìn)入環(huán)繞谷神星的軌道的美國宇航局“黎明號(hào)”探測器，或許有助于給出確定的說法。 木星 卡爾·薩根及其他一些科學(xué)家在20世紀(jì)60和70年代進(jìn)行的電腦模擬表明，基于對(duì)木星大氣層狀況的觀測，木星大氣層中可能存在以氨基酸為基礎(chǔ)的宏觀生物。然而，木星大氣層的狀況看來不允許分子生物化學(xué)所需的包囊作用類型，所以不可能存在生命。不過，一些木衛(wèi)上可能存在支持生命的環(huán)境?？茖W(xué)家暗示，在三顆外圍木衛(wèi)—— 歐羅巴（木衛(wèi)二）、加尼美得（木衛(wèi)三）和卡利斯托（木衛(wèi)四）的地殼下面可能存在海洋環(huán)境。未來的探測任務(wù)將確定這些環(huán)境的可居住性，其中歐羅巴被認(rèn)為是外星生命的首選之地。 如果歐羅巴的海底存在熱液噴口，它們就可能暖化海洋，支持多細(xì)胞生物存在。還有一種可能性是，歐羅巴或許支持大型生物的生存，這些生物所需的氧由宇宙射線撞擊歐羅巴表面的冰層而產(chǎn)生。2011年，探測器發(fā)現(xiàn)歐羅巴的厚厚冰殼內(nèi)存在巨型湖泊，這大大提升了歐羅巴存在生命的可能性。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，環(huán)繞這些湖泊的冰架看來正在向湖中坍塌，這提供了一種機(jī)制：在歐羅巴表面被陽光照射區(qū)域產(chǎn)生的有利于生命形成的化合物，有可能被傳遞到歐羅巴的內(nèi)部。2013年12月，美國宇航局科學(xué)家報(bào)告說，他們在歐羅巴的冰地殼上探測到了“黏土樣礦物質(zhì)”—— 經(jīng)常被與有機(jī)材料聯(lián)系起來的層狀硅酸鹽，這些礦物質(zhì)的存在可能是小行星或彗星撞擊歐羅巴的結(jié)果。 土星 盡管土星本身被認(rèn)為對(duì)生命不友好，但科學(xué)家推測土星的衛(wèi)星泰坦（土衛(wèi)六）和恩刻拉多斯（土衛(wèi)二）可能支持生命存在。泰坦是土衛(wèi)中最大的一顆，也是已知具有實(shí)質(zhì)性大氣層的唯一一顆衛(wèi)星。來自美國宇航局與歐空局合作的“卡西尼-惠更斯”探測器的數(shù)據(jù)，推翻了泰坦擁有全球性碳?xì)浠衔锖Ｑ蟮募僭O(shè)，但后來又證明在泰坦極地地區(qū)存在多個(gè)碳?xì)浠衔锖?，這也是在地球以外首次發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定的大型液體結(jié)構(gòu)。探測數(shù)據(jù)還顯示，泰坦表面附近的大氣化學(xué)與那里有生物消耗氫、乙炔和乙烷并產(chǎn)生甲烷的推測相吻合，但這并不能證明這種假設(shè)是正確的。另一種假設(shè)是，當(dāng)?shù)厍蛟庥鲆淮未笠?guī)模的小行星或彗星撞擊（例如6500萬年前導(dǎo)致恐龍滅絕的撞擊）時(shí)，微生物可能被撞出地球并幸存，經(jīng)過漫長之旅后登陸泰坦，從而帶給了泰坦生命。
至于恩刻拉多斯，它支持生命的條件包括地?zé)峄顒?dòng)、水蒸氣以及被潮汐效應(yīng)加熱的、潛在的冰下海洋。2005年，“卡西尼號(hào)”探測器在飛過恩刻拉多斯表面一座間歇泉噴出的、由冰粒和塵埃組成的羽流時(shí)，探察到了碳、氫、氮和氧，它們都是支持生命的基本元素。羽流的溫度和密度表明間歇泉下方可能存在一個(gè)液態(tài)水源，但“卡西尼號(hào)”尚未能證實(shí)恩刻拉多斯存在生命。 太陽系小天體 太陽系小天體也被推測可能存在極端微生物。有科學(xué)家提出，彗星上有可能存在微生物。曾有消息說，科學(xué)家從曾經(jīng)在月球表面待過兩年半的“勘測者3號(hào)”探測器的相機(jī)上發(fā)現(xiàn)了活的細(xì)菌。但這一說法遭到反駁，因?yàn)檫@些細(xì)菌完全有可能是地球上的細(xì)菌，由于消毒不嚴(yán)格而污染了“勘測者3號(hào)”。
尋找太陽系中的生物學(xué)指針 一些科學(xué)家正通過研究火星表面和檢測墜落到地球上的隕石樣本，尋找太陽系中的生物學(xué)指針。在美國宇航局“海盜號(hào)”火星車于火星表面進(jìn)行的一次實(shí)驗(yàn)中，被加熱的火星土壤樣本釋放的氣體被認(rèn)為與微生物存在的跡象符合。但由于沒有其他試驗(yàn)支持這一說法，所以多數(shù)科學(xué)家相信上述跡象其實(shí)是由非生物反應(yīng)導(dǎo)致的。1996年，疑為火星隕石的ALH84001隕石被宣布存在疑似氰菌的結(jié)構(gòu)。不過，這個(gè)說法也頗具爭議。 2005年2月，兩名美國宇航局科學(xué)家報(bào)告說，他們可能發(fā)現(xiàn)了火星現(xiàn)存生命的證據(jù)，因?yàn)榛鹦谴髿庵械募淄橹羔樅芟袷堑厍蛏弦恍┰忌问疆a(chǎn)生的甲烷。但美國宇航局官方并不認(rèn)可這個(gè)說法，而這兩名科學(xué)家中的一名稍后撤消了上述驚人宣布。盡管這類發(fā)現(xiàn)依然備受爭議，但科學(xué)家們對(duì)火星生命的支持卻有增無減。例如，在歐洲空間局公布火星大氣層中發(fā)現(xiàn)甲烷的一次大會(huì)上，到場科學(xué)家中有75%相信火星上曾經(jīng)存在過細(xì)菌，有25%相信今天的火星上仍然有細(xì)菌存在。2011年11月，美國宇航局發(fā)射“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室號(hào)”火星車——“好奇號(hào)”，旨在使用一系列科學(xué)儀器尋找過去或現(xiàn)在火星上的可居住性。2012年，“好奇號(hào)”登陸火星表面的蓋爾隕坑。 2011年3月，美國宇航局馬歇爾太空飛行中心的天體生物學(xué)家理查德·B·胡佛聲稱，他在CI1含碳隕石中發(fā)現(xiàn)了與氰菌相似的微化石結(jié)構(gòu)。然而，美國宇航局公開表示不認(rèn)可這個(gè)說法。2011年8月，基于對(duì)在地球上發(fā)現(xiàn)的隕石的研究，美國宇航局暗示地球生命的基本構(gòu)建單元—— DNA和RNA的組分（腺嘌呤、鳥嘌呤及相關(guān)有機(jī)分子）有可能形成于地球之外的太空。一些科學(xué)家在2011年10月報(bào)告說，宇宙塵埃包含的復(fù)雜有機(jī)物可能由恒星天然而迅速地制造，這些化合物可能與地球上的生命演化有關(guān)。如果真是這樣，那么地球生命的出現(xiàn)就比較容易。 2012年8月，哥本哈根大學(xué)科學(xué)家報(bào)告說，在一個(gè)遙遠(yuǎn)的恒星系統(tǒng)（原恒星雙星IRAS 16293-2422，距離地球大約400光年）中發(fā)現(xiàn)了乙醇醛。這種分子是核糖核酸即RNA的基本組分。這一發(fā)現(xiàn)暗示，復(fù)雜有機(jī)分子有可能在行星形成之前就在恒星系統(tǒng)中誕生了，最終抵達(dá)年輕的行星。2012年9月，美國宇航局科學(xué)家報(bào)告說，在恒星際介質(zhì)條件下，多環(huán)芳烴通過氫化作用、氧化作用和羥基化轉(zhuǎn)變成更復(fù)雜的有機(jī)物，向著生命的基本構(gòu)建單元發(fā)展。另外，作為這些轉(zhuǎn)變的結(jié)果，多環(huán)芳烴會(huì)失去光譜指針，這可能正是在恒星際冰粒中檢測不到多環(huán)芳烴的原因之一。 2013年1月，錢德拉·維克拉馬辛在邊緣科學(xué)雜志《宇宙學(xué)》上發(fā)表文章說，他在2012年12月29日墜落于斯里蘭卡中北部的一枚碳質(zhì)隕石中，發(fā)現(xiàn)了疑似硅藻細(xì)胞化石的結(jié)構(gòu)。不過，這一說法并未得到主流科學(xué)界關(guān)注。
④外星人長什么樣子？ 如果外星生命真的存在，它們會(huì)是什么模樣？ 如果外星生命真的存在，它們會(huì)是什么模樣？是像細(xì)菌、病毒或藻類那樣簡單的生物，還是比人類更復(fù)雜的智能生物？它們是動(dòng)物、植物，還是兼具二者的特征？它們是否有四肢，像我們一樣直立行走？它們是否依賴視覺或其他感覺來采集環(huán)境中的信息？它們是否呼吸氧氣或其他氣體？ 對(duì)外星人形象和特點(diǎn)的猜測主要表現(xiàn)在科幻小說及科幻影視作品中。但在這里，我們從科學(xué)的視角出發(fā)，運(yùn)用從地球上得到的知識(shí)來推測外星生命形式會(huì)是什么樣。 我們習(xí)慣以影視作品中刻畫的外星人形象來想象它們：它們基本上也是人形，這其實(shí)是因?yàn)樗鼈兊陌缪菡呤侨?，哪怕是?dòng)畫中的外星人也沒有脫離基本人形或地球上的動(dòng)物特點(diǎn)。另外，觀眾對(duì)人形外星人的認(rèn)同度也高于對(duì)奇異外星人。然而，人體的基本形態(tài)——兩側(cè)對(duì)稱，有一個(gè)腦袋、雙腿和雙臂——其實(shí)是源自早期殖民地球大陸塊的兩棲動(dòng)物和爬行動(dòng)物，但這樣的基本形態(tài)也演化在外星世界上的可能性很小。因此，請(qǐng)你暫時(shí)忘掉影視作品中的外星人形象，來到天體生物學(xué)的世界。 前面已提到，天體生物學(xué)是研究宇宙中生命的科學(xué)。通常，天體生物學(xué)家必須使用從地球上學(xué)到的生命信息作為向?qū)?，來研究其他地方的生命?，F(xiàn)在，讓我們首先了解一下生命的定義是什么。 盡管很難清晰地定義“生命”，大多數(shù)生物學(xué)家卻同意各種生物有許多共同的生命特征。如果一個(gè)物體具有以下特征，它就會(huì)被認(rèn)為是有生命的，或者說是“活的”。 有組織 生物都由被組織成細(xì)胞的原子和分子組成。生物細(xì)胞可以是一樣的，也可以為了完成不同的功能而呈現(xiàn)專業(yè)化。細(xì)胞又可能進(jìn)一步構(gòu)建組織、器官和系統(tǒng)。地球生物在組織和復(fù)雜性方面非常多樣。 自我平衡 生物執(zhí)行各種功能，讓自身保持在一個(gè)相對(duì)不變的狀態(tài)，稱為自我平衡。例如，你的身體具有保持體溫不變的系統(tǒng)，如果冷了你就打顫，如果熱了你就出汗。 復(fù)制 生物都能復(fù)制自己，要么是通過無性繁殖來精確復(fù)制（克?。?，要么是通過有性繁殖來進(jìn)行類似復(fù)制。 生長和發(fā)育 生物會(huì)生長，從較小和較簡單的形式開始發(fā)育。例如，一個(gè)人是從一只受精卵開始的，逐漸發(fā)育成胚胎、胎兒和嬰兒，嬰兒隨后變成幼兒、青少年和成年人。 從環(huán)境中獲取能量 生物不會(huì)保持在一個(gè)相對(duì)恒定的、有組織的狀態(tài)，因?yàn)槟蔷瓦`反了第二熱力學(xué)定律。這個(gè)定律指出，一切物體的混亂程度（稱為熵）都會(huì)增加。一個(gè)生物要保持組織結(jié)構(gòu)，就必須吸收、處理和消耗能量。人和其他動(dòng)物完成這一點(diǎn)的方式，是通過吃食物，并且從食物中獲得能量。
對(duì)刺激做出反應(yīng) 生物會(huì)回應(yīng)環(huán)境中的改變。例如，如果一個(gè)刺激讓你感到痛，你就會(huì)遠(yuǎn)離那個(gè)物體。如果你把植物放在光照充分的窗戶旁，枝條就會(huì)朝著光源生長（這被叫作趨光性）。為了獲得保護(hù)，一些動(dòng)物會(huì)改變體色，讓自己與環(huán)境融為一體（這被叫作偽裝）。 適應(yīng)環(huán)境 生物的特征都趨于適應(yīng)環(huán)境。例如，海豚的鰭是扁平的，適合來游泳。蝙蝠的翅膀與海豚鰭骨的基本結(jié)構(gòu)相同，但前者有一層薄膜來實(shí)現(xiàn)飛行。 有了生命定義之后，再讓我們來看看生命在非常漫長時(shí)間里的變化。決定物種起源、生存、保持不變或滅絕的基本法則，就是由進(jìn)化論鼻祖達(dá)爾文提出的自然選擇。達(dá)爾文進(jìn)化理論有以下要點(diǎn)： ●相似的生物繁殖相似的生物。例如，狗繁殖狗，蒲公英繁殖蒲公英，魚繁殖魚。 ●通常，在繁殖的后代中，存活數(shù)量都低于繁殖數(shù)量。 ●在任何生物中，個(gè)體的任何特征都有所不同，例如身高、膚色、毛色或喙的形狀，而這些不同可遺傳給下一代。 ●一些變異是有益的，它們使得生物個(gè)體更加適應(yīng)環(huán)境。但也有一些變異是有害的。擁有有益變異的生物將存活，并且把自己的特質(zhì)傳給后代；而擁有有害變異的個(gè)體將死亡，其特質(zhì)不會(huì)遺傳—— 這就是自然選擇。 ●只要時(shí)間充足，自然選擇就會(huì)累積好的特質(zhì)，其所屬物種就會(huì)繼續(xù)演化。 盡管達(dá)爾文的進(jìn)化論的提出目的是為了解釋地球物種變化，它的基本原理卻具有普遍適用性，因此也可能適用于外星生命。
⑤外星生命基本法則 外星生命也不得不遵從一些普遍準(zhǔn)則。 運(yùn)用從地球上獲得的關(guān)于生命的知識(shí)，可以推斷外星生命的狀況嗎？雖然外星生命很可能與地球生命有很大不同，但如同地球生命盡管多樣也都遵從某些普遍準(zhǔn)則，外星生命可能也不得不遵從以下一些普遍的準(zhǔn)則： ●外星生命也會(huì)被物理學(xué)和化學(xué)法則主宰。 ●外星生命一樣得基于某些類型的化學(xué)能（科幻作品中渲染的純能量外星人肯定不存在）。 ●在地球上，所有生物化合物的溶劑都是液態(tài)水。其他化合物也可能充當(dāng)溶劑，例如氨、甲烷、硫化氫或氟化氫。 ●外星生命可能也需要使得溶劑能保持液態(tài)的溫度。 ●外星生命可能需要使得溶劑能以物質(zhì)的三種狀態(tài)（固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)）存在所需的環(huán)境壓力和溫度。 ●生物需要能量以保持結(jié)構(gòu)。這種能量可能來自于一顆恒星，或者來自于化學(xué)能或地?zé)崮埽ɡ绾５谉嵋簢娍诩盁崛褪沁@樣）。 ●地球上的生物都有組織結(jié)構(gòu)，并且由實(shí)施生物化學(xué)功能的復(fù)雜碳基分子組成。碳是一種全能原子，能與多達(dá)四種其他原子結(jié)合，以很多形態(tài)組成分子。盡管不如碳那么全能，硅也能與其他原子形成多達(dá)四種化學(xué)鍵，因此可能作為外星生命的分子基礎(chǔ)（碳硅雜交分子同樣如此）。外星生命很可能也需要某種類型的復(fù)雜分子來執(zhí)行相似的功能。 ●對(duì)地球生物而言，脫氧核糖核酸（DNA）是一種復(fù)雜分子，它攜帶遺傳信息，并且指引其他分子形成以使得生命進(jìn)行繁殖和發(fā)揮功能。由于生命的特征之一就是繁殖，所以看來外星生命也擁有某種類型的信息分子。 ●比微生物大的外星生命應(yīng)該需要細(xì)胞的某種對(duì)等物。隨著生物體變大，它的內(nèi)部容量的增長速度大于表面積的增長速度。這就對(duì)生物體的個(gè)頭施加了上限，因?yàn)閬碜杂谏矬w外的物質(zhì)必須通過擴(kuò)散以經(jīng)過和穿越整個(gè)生物體，而這取決于大的表面積、短的距離和濃度差異。隨著生物體變大，到達(dá)其中心的距離增大，擴(kuò)散速度減慢。為了維持可運(yùn)作的擴(kuò)散距離，生物體必須擁有許多小細(xì)胞而不是一個(gè)大細(xì)胞。于是，外星人應(yīng)該是多細(xì)胞的，我們不要指望會(huì)發(fā)現(xiàn)科幻電影中描繪的那種寬達(dá)幾光年的單細(xì)胞外星人。 ●外星生命也應(yīng)該遵循進(jìn)化論，會(huì)不斷演化和適應(yīng)環(huán)境。多細(xì)胞外星人的生理構(gòu)成應(yīng)該最適合環(huán)境需求。外星人的內(nèi)臟系統(tǒng)也應(yīng)該要適應(yīng)于溫度、濕度和引力等環(huán)境條件。 下面，讓我們主要聚焦外形復(fù)雜的外星人。 ●外星人應(yīng)該需要某種方式來把固體、液體和氣體帶進(jìn)自己體內(nèi)，讓它們分布到每個(gè)細(xì)胞并且移走廢物（例如，等同于心臟、血管和腎臟）。 ●外星人也應(yīng)該能從環(huán)境中攝入能量、抽取能量和清除廢物。 ●外星人應(yīng)該有感官（例如視覺、聽覺和觸覺），以便從環(huán)境中獲取信息和對(duì)刺激作出回應(yīng)（雖然我們把視覺作為主要感官，外星人卻并不一定會(huì)這樣）。外星人可能也需要某種類型的大腦或神經(jīng)系統(tǒng)來處理信息。 ●外星人應(yīng)該有某種繁殖手段，要么是有性繁殖，要么是無性繁殖。外星生命或許會(huì)與地球生命有類似的生態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)。 ●外星人的數(shù)量也應(yīng)該會(huì)受制于食物、掠食者、疾病及其他環(huán)境因素。 ●外星生命形式也可能存在食物鏈關(guān)系。生產(chǎn)者制造食物，消費(fèi)者吞吃生產(chǎn)者或其他消費(fèi)者，食腐動(dòng)物把從死尸那里得到的原子和分子送回環(huán)境中。 ●外星生命也應(yīng)該與棲居地和生態(tài)系統(tǒng)整合。 正如你所見，任何類型的生命都與所在環(huán)境分不開。因此，外星的環(huán)境條件應(yīng)該在決定外星生命形式的特征方面起著極其重要的作用。 推測外星人的樣子 既然迄今為止尚無任何地外生命形式被確鑿無疑地發(fā)現(xiàn)，那么，外星生命仍然處在我們的想象力中。科幻作品作者尤其是試圖嚴(yán)格遵循真正科學(xué)原理的作者，在這方面已經(jīng)努力了多年。他們首先設(shè)計(jì)或建造一個(gè)世界，仔細(xì)編制其物理學(xué)、天文學(xué)和生態(tài)學(xué)特征。下一步，他們構(gòu)想出什么樣的外星人可能存在于哪個(gè)世界上。這方面的一個(gè)例子是“艾伯納計(jì)劃”，參與該計(jì)劃的多名科幻作家一起創(chuàng)建了一個(gè)叫作“艾伯納”的世界，它有完整的行星、地質(zhì)和生態(tài)數(shù)據(jù)。參與者還設(shè)計(jì)出了艾伯納生物的模樣。 在其作品《引力任務(wù)》中，美國科幻作家哈爾·克萊蒙特創(chuàng)建了一個(gè)環(huán)繞雙恒星系統(tǒng)、名叫“梅斯克林”的世界。行星梅斯克林每18分鐘自轉(zhuǎn)一圈，這導(dǎo)致梅斯克林的形狀有點(diǎn)扁平。梅斯克林的引力在赤道是地球引力的3倍，而在兩極是地球的700倍。梅斯克林有氫大氣層和甲烷海洋。梅斯克林人是這顆行星上的主導(dǎo)動(dòng)物，它們其實(shí)是小型的百足蟲狀生物，幾丁質(zhì)（一種蛋白質(zhì)）組成了它們的昆蟲骨架。它們有18對(duì)頂端呈吸管狀的腿。它們還有用于抓握的前夾鉗和強(qiáng)壯的循環(huán)系統(tǒng)。它們通過殼吸收氫。由于生活在引力很大的世界上，梅斯克林人非常強(qiáng)健，但它們害怕自己被提起來，因?yàn)槟呐聫陌幍涞孛鎸?duì)它們來說也是致命的。 下面，讓我們來想象另一個(gè)外星人的世界。這顆行星環(huán)繞一顆明亮的恒星，行星表面只有1/10被水覆蓋，但大陸上有一些水體，它們大多集中在沙漠下，水源來自不多的降雨。這樣的環(huán)境光照強(qiáng)烈，熾熱而干燥。這顆行星很大，表面引力比地球上的大100倍。它的大氣層與地球大氣層類似，由氦、氧和二氧化碳組成。 我們設(shè)想這個(gè)世界有兩種外星人（確切地說是兩種高級(jí)動(dòng)物）。它們都是游動(dòng)掠食者，生活在為數(shù)不多的表面水源周圍。它們都很矮，身高大約為30厘米，肢體卻厚實(shí)，能在巨大的引力下支撐體重。它們都有很厚的皮膚來阻止蒸發(fā)和保存水分。為了獲得信息，它們當(dāng)中的一種主要依賴視覺，另一種則主要依賴化學(xué)感官（味覺和嗅覺）。下面，我們對(duì)這兩種外星人作進(jìn)一步設(shè)想。 拉希拉姆 它看上去就像是走動(dòng)的抽水馬桶。它的嘴巴部分被與扁平基部相連的三條細(xì)長肢腿支撐。在它的基部下面有許多鱗片，所以基部能在沙漠上滑行，就像在地上游動(dòng)的蛇那樣。拉希拉姆有多個(gè)感覺附器，這讓它能通過化學(xué)手段定位獵物。它在小型表面水體附近捕獵，沿著水邊小心尋找獵物，也通過品嘗沙和水來尋找獵物線索。一旦定位獵物，拉希拉姆就蹲下并滑向獵物，然后張開大嘴，把獵物吸進(jìn)口中整個(gè)吞下。 尼爾巴 它的個(gè)頭稍大于拉希拉姆，生活在近岸的水中，很像鱷魚，但并非完全的水生動(dòng)物。當(dāng)其他動(dòng)物（尤其是拉希拉姆）來到水邊，尼爾巴就會(huì)突然冒出來襲擊它們。尼爾巴有大大的腦袋，鼻孔位于鼻子頂部，這樣就算身體的大部分位于水下，它也能呼吸。尼爾巴的皮膚很厚，能阻止它在烈日下出水時(shí)失水。尼爾巴的前肢粗大，肌肉發(fā)達(dá)，再加上腳上的爪子，能有效地捕殺獵物。長長的尾巴有助于尼爾巴在水中游動(dòng)，箭頭一樣的尾端有助于它捕獵和保衛(wèi)領(lǐng)地。
⑥尋找外星人活動(dòng)痕跡 外星人的活動(dòng)可能會(huì)產(chǎn)生可探測的痕跡。 目前對(duì)外星智能生命的搜尋，主要集中于搜索可能由外星人發(fā)射的無線電信號(hào)，它們可能將證明外星智能生命的存在。科學(xué)家認(rèn)為，就算外星人并沒有試圖引起我們的注意，它們的活動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生可探測的痕跡。一個(gè)類似的暗示是，外星人可能會(huì)在可見光及紅外光譜發(fā)射脈沖及連續(xù)的激光信號(hào)，激光信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)在恒星際介質(zhì)中被抹掉，因而可能有助于恒星之間的通信。不過，雖然包括激光傳輸和恒星際飛行在內(nèi)的技術(shù)都曾被作為外星人技術(shù)而認(rèn)真考慮過，但由于它們的單位信息傳播成本極為高昂，科學(xué)家相信無線電傳輸才是恒星際通信的可行選擇。 一些科學(xué)家假定，非常先進(jìn)的外星文明可能會(huì)創(chuàng)建人工黑洞，作為一種能量來源或廢物處理手段。因此，觀測質(zhì)量低于3.5倍太陽質(zhì)量（天然黑洞的理論質(zhì)量下限）的黑洞，就可能找到外星文明的證據(jù)。 美國費(fèi)米國家加速器實(shí)驗(yàn)室的理查德·卡利根曾提出過搜尋外星人活動(dòng)痕跡的六種方法： 搜尋外星文明“光污染” 人口稠密的外星城市可能會(huì)產(chǎn)生像地球一樣的“光污染”。 搜尋外星大氣中的人造化合物 外星人可能會(huì)產(chǎn)生具有吸收特定波長的紅外線能力的人造化合物，比如氯氟碳化合物。 搜尋核裂變產(chǎn)物 如果外星人已經(jīng)掌握了核能利用技術(shù)，那么它們就會(huì)在外星上留下核廢料，其中包括核裂變產(chǎn)物，比如锝和釹。 搜尋“戴森球” 高度發(fā)達(dá)的外星文明或許會(huì)因其巨大的工程項(xiàng)目如“戴森球”（一種可以包圍恒星的球狀結(jié)構(gòu)，1960年由弗里曼·戴森提出）而泄露自己的行蹤。被恒星炙烤的“戴森球”會(huì)發(fā)出能夠從地球上觀測到的紅外線。 搜尋“費(fèi)米氣泡” 外星文明或許會(huì)圍繞多個(gè)恒星建造多個(gè)“戴森球”（被稱之為“費(fèi)米氣泡”）?！百M(fèi)米氣泡”或許也會(huì)發(fā)出能夠從地球上觀測到的紅外線。 搜尋外星人改造恒星的證據(jù) 高度發(fā)達(dá)的外星文明或許能夠在其母星（恒星）進(jìn)入暮年時(shí)，對(duì)其進(jìn)行改造，以保證自己的星球宜居，這就會(huì)給恒星帶來獨(dú)特的特征。
⑦望向太陽系以外 科學(xué)家也在搜尋可能支持生命的系外行星。 科學(xué)家對(duì)可能支持生命的系外行星的搜尋范圍限于位于可居住地帶內(nèi)的類地行星。目前的無線電探測方法對(duì)于這類搜索來說是不夠的，因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)所提供的分辨率不足以解析系外行星的細(xì)節(jié)情況。未來的望遠(yuǎn)鏡應(yīng)該能拍攝到恒星附近的行星，由此可能揭示生命的存在（不管是直接探測還是運(yùn)用光譜儀間接探測），還可能揭示一些重要信息，例如行星大氣層中自由氧的存在。 有科學(xué)家認(rèn)為，距離地球最近的恒星系統(tǒng)——半人馬阿爾法星（中國稱南門二）可能包含支持生命的行星。2007年4月24日，歐洲南方天文臺(tái)科學(xué)家宣布發(fā)現(xiàn)了第一顆類地行星——“葛里斯 581c”。它在可居住地帶內(nèi)環(huán)繞恒星“葛里斯 581”（距離地球20.5光年的一顆紅矮星）?？茖W(xué)家起初認(rèn)為這顆行星上可能存在液態(tài)水，但最近的電腦模擬暗示它的大氣層中的二氧化碳和甲烷會(huì)造成失控的溫室效應(yīng)，這會(huì)讓“葛里斯 581c”的表面溫度超過100℃，因此這顆行星存在生命的希望渺茫。目前，科學(xué)家正在把目光轉(zhuǎn)向另一顆行星——“葛里斯 581d”，它剛好位于恒星“葛里斯 581”的可居住地帶外。 2007年5月29日，國際媒體報(bào)道說科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了28顆系外行星，其中一顆據(jù)說與海王星有很多相似處。2011年5月，科學(xué)家預(yù)測說“葛里斯 581d”實(shí)際上位于可居住地帶以內(nèi)，不僅這顆行星的表面可能存在液態(tài)水，而且“葛里斯 581d”大得足以保持穩(wěn)定的二氧化碳大氣層，其溫度足以支持海洋、云層和降雨。2011年12月，美國宇航局表示，距離地球600光年、直徑為地球的2.4倍的行星“開普勒-22b”，有可能是大小和溫度都與地球最具可比性的行星。 自1992年以來，銀河系中被發(fā)現(xiàn)的系外行星數(shù)量日益增多。至2014年3月6日，有記錄的系外行星數(shù)量已達(dá)1800顆，它們的大小從與地球相似到比木星還大的都有。未來數(shù)年中，系外行星的數(shù)量預(yù)計(jì)還會(huì)飛速增長。由于能力所限，“開普勒號(hào)”只能辨識(shí)以相對(duì)快速環(huán)繞恒星的行星。但因?yàn)椤伴_普勒”任務(wù)至少將持續(xù)到2016年，所以預(yù)計(jì)它將會(huì)發(fā)現(xiàn)很多的系外行星候選對(duì)象。 盡管有這些成功，“開普勒號(hào)”采用的探星方法卻要求行星軌道相對(duì)于“開普勒號(hào)”的視線傾角小。由于這一限制，“開普勒號(hào)”發(fā)現(xiàn)與地球大小相仿、與恒星距離類似于地球與太陽之間距離的行星的可能性只有0.47%。因此，相對(duì)于銀河系中的行星總數(shù)而言，目前我們能探測到的行星數(shù)量實(shí)在是少得可憐，由此發(fā)現(xiàn)外星生命的概率可能也很低。 ⑧為什么還沒找到外星人？ 外星生命世界在理論上比牛毛還多得多，那我們?yōu)槭裁慈晕茨苷业剿鼈儯?/p> 1961年，美國天體物理學(xué)家弗蘭克·德雷克博士設(shè)計(jì)出了“德雷克公式”——一個(gè)用來推測“可能與我們接觸的銀河系內(nèi)外星智慧文明的數(shù)量”的公式。這個(gè)頗具爭議性的公式糅合了以下多個(gè)估計(jì)值。 ●相對(duì)適合的恒星的形成速度 ●這些恒星中被行星環(huán)繞的比率 ●每個(gè)行星系統(tǒng)中的類地行星數(shù)量 ●這些行星中發(fā)展出智能生命的行星比例 ●這些有外星人的行星中具備恒星際通信能力的行星數(shù)量 ●這些有恒星際通信能力的外星文明的“壽命” 針對(duì)“德雷克公式”的批評(píng)，大多是基于公式中的因子完全來自推測，因此這個(gè)公式根本不能被用來得出任何確鑿的結(jié)論。盡管如此，需要指出的是，這個(gè)公式原本就不是出于科學(xué)目的，而是旨在激發(fā)這方面的討論。德雷克本人運(yùn)用此公式，帶有戲謔性地估計(jì)銀河系中有大約10000顆包含智能生命、并且有能力與地球通信的行星。 基于“哈勃”空間望遠(yuǎn)鏡的觀測，可觀測的宇宙中有至少1250億個(gè)星系。據(jù)估計(jì)，在所有類太陽恒星中至少有10%擁有行星系統(tǒng)。也就是說，可觀測的宇宙中有6.25乘以10的18次方顆恒星被行星環(huán)繞。即便假定其中只有10億分之一的恒星擁有支持生命的行星，在可觀測的宇宙中也有大約6.25乘以10的9次方顆支持生命的行星。 既然理論上有比牛毛還多得多的外星生命世界，那我們?yōu)槭裁粗两袢晕茨苷业酵庑侨四?？這個(gè)顯而易見的矛盾就是著名的“費(fèi)米悖論”的核心內(nèi)容： A. 要么外星人是存在的——科學(xué)推論可以證明，外星人的進(jìn)化要遠(yuǎn)早于我們?nèi)祟?，它們?yīng)該已經(jīng)來到地球并存在于某處了； B. 要么外星人是不存在的——迄今為止，人類并未發(fā)現(xiàn)任何有關(guān)外星人存在的蛛絲馬跡。
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