儘管霍金再三懇請地球人不要和外星生命說話,可人類怎麼也忍不住,還是想和外星人聊上那麼幾句!

地球是宇宙中唯一的生命方舟嗎?地球之外是否有生命存在?探索外星生命是對人類技術最大的挑戰之一。科學家們費盡千辛萬苦,通過各種技術手段探查太陽系的每個角落,以全新的角度重新發現恆星、行星、小行星以及彗星的奧秘,探索生命的痕跡。
苦命的水星與金星
人類一直沒有停止探尋外星生命的腳步,並已經把探尋生命的範圍深入到了太陽系中,然而太陽系中哪些地方可能存在生命呢?
從太陽開始數,第一顆行星是水星。2011年3月,美國航宇局的「信使」號水星探測器成為了第一個環繞水星飛行的人造衛星。其傳回的圖像顯示水星的環境極端惡劣,由於水星距離太陽只有日地距離的三分之一,其面向太陽一側的溫度將高達800℃,而背向太陽的一側只有零下290℃,很難想像生命可以在這樣的環境下生存。

金星與水星相比一樣荒涼,儘管它離太陽的平均距離是水日平均距離的兩倍,但其溫度卻高達880℃,數十年的觀測表明金星是一個被溫室氣體和硫化物酸雨包裹的苦命星球,大氣壓更是地球的90倍。不過,根據金星大氣成分的化學分析,科學家相信金星上曾經有水,假如那裡有生命曾經存在,那麼更多的證據有待發現。火星,生命是否存在?
如果有機物質可以被彗星帶到地球,那麼當然也能被帶到整個太陽系的其他地方,可是這些地方也能像地球一樣產生生命嗎?在今天看來,金星和水星上存在生命是不可能的,因為空間探測器在這些行星上並沒有發現生命所需的重要成分——水的存在。
但是火星怎麼樣呢,儘管在這裡尚未發現有機化合物,但是目前已經進行的諸多火星探測任務而且幾乎所有探測結果都認為火星上有水的存在。美國「鳳凰」號探測器曾在火星北極附近降落,通過對火星地面的土壤挖掘,它發現了一種白色的物質,但卻在幾天之後蒸發了,土壤監測表明那些是冰。而隨後的探測分析顯示,火星上可能存在大量的冰,如果融化將可以覆蓋整個火星星球表面24.4米深。不過火星的氣壓很低,水無法以液態存在,只能在低海拔區短暫存在。如果未來可以在火星上找到液態的水,那將是一個非凡的發現。

當然,除了水,在火星上尋找有機分子也是火星生命探測的挑戰之一。美國「好奇」號火星探測器成功降落在火星表面,它將探測火星上有機分子的存在。如果「好奇」號能夠帶回任何關於生命存在或者曾經存在火星的證據,都將具有非凡的意義,因為這表明小小的太陽系中就曾兩次孕育出生命,那麼浩瀚的宇宙很可能存在其他的生命形式。
得天獨厚的地球
然而是什麼條件使太陽的第三顆衛星——地球成為生命的綠洲呢?答案在於三種關鍵的要素:首先是所有生命形式必須基於有機分子,有機分子是一種含有氮、氫、氧等元素的含碳化合物。其次,生命還需要一種液體,比如水,在水中有機分子才能相互作用變得更為複雜。最後,要有像太陽一樣的能量來源,為化學反應提供動力。那麼,地球是擁有這些適宜生命存在條件的唯一星球嗎?研究像地球這樣的行星在其形成過程中是如何獲得這些生命必要要素的,可能會給這一問題帶來解答。

根據目前公認的太陽系起源假說,太陽系剛誕生之初,是一個旋轉的星雲,在其接近中心的氣體和塵埃因為引力不斷聚攏、塌陷,壓力升高,最終使其中心溫度飆升至數百萬攝氏度,形成太陽。而距離中心較遠的物質,在旋轉中不斷聚攏、碰撞合併,由小變大最終形成了行星。
「隼烏」號探測器成功地探測了小行星「絲川」的結構,結果發現這顆小行星並不是堅如磐石,而是由很多大小不一的小石塊依靠引力聚攏在一起的。這一發現進一步驗證了關於行星形成過程的假設,也許正是無數顆類似「絲川」這樣的小行星在圍繞太陽旋轉的過程中互相碰撞聚攏,最終隨著引力的增大,壓力上升、溫度升高,變為了一個有著熔融內核的原行星(行星的前身)。

科學家推測,在太陽系誕生的1000萬年間曾經大概有100顆這樣的原行星,經過之後的無數次碰撞形成了現在的地球和其他行星。美國行星科學家莎拉。斯圖爾特的最新研究成果表明,在原行星碰撞形成現在的行星過程中,最後一次的劇烈碰撞將決定行星的最終狀態,從而決定行星會變成地球那樣的綠洲還是像水星那樣的地獄。儘管莎拉的工作尚未結束,但已經表明這種劇烈撞擊對於行星表面液態水的形成具有重要作用。通過撞擊試驗,她發現劇烈的撞擊可以將石頭加熱至2700℃,從而把石頭內部的水蒸發出來成為水蒸汽。她推測也許就是地球最後一次毀滅性的撞擊作用,在之後的數百萬年間讓地球內部的水蒸汽蒸發出來,最終變成了海洋。
地球擁有了生命必須的水和來自太陽的能量,那麼第三種要素有機物來自哪裡呢?它們是如何到達地球?部分科學家認為答案在於太陽系最遠的地方。穿過木星、土星甚至是天王星和海王星,在距離太陽三十億千米的地方,有一個名為柯伊伯帶的巨大彗星帶,天體生物學家丹尼·加文和他的研究小組認為正是來自這裡的彗星為地球送來了最後一個生命誕生的必要元素——有機分子。

要證明這一假設,就需要採集彗星的樣品並對其成分進行分析,不過要飛越30億千米的距離去柯伊伯帶採集,對於目前的技術而言是非常困難的。幸運的是,彗星會周期性飛向地球,這為科學家對於彗星成分的研究帶來了可能。為此,美國「星塵」號探測器於2004年1月2日飛越「維爾特」2號彗星,飛越彗星時從彗星彗發收集到彗星塵埃樣品,拍攝了詳細的冰質彗核圖片。2006年1月15日凌晨,「星塵」號返回艙在猶他州大鹽湖沙漠著陸。在「星塵」號帶回的樣品中,科學家發現了超過1000粒塵埃粒子,科學家丹尼·加文和他的研究小組經過長達3年的分析,最終有了驚人的發現:在彗星的塵埃里,他們發現了一種叫做甘氨酸的有機物質。這一發現表明彗星能為地球送來生命必須的有機物質,從而證實了彗星能夠為地球帶來生命的火種。
長「青春痘」的木衛一
即使科學家未能在火星上找到生命存在的證據和可能存在的必要條件,也不意味著宇宙中就不存在生命。除了火星,還有其他星球等待探索。過去,科學家一直認為任何比火星遠的星球部不可能具備孕育生命的條件,因為它們距離太陽過遠,氣溫太低了,失去了太陽所提供的能量來源。不過,隨著對於火星之外的星球的探測器觀測,這一觀點正在面臨巨大的挑戰。「旅行者」1號探測器經過長途跋涉已飛到了太陽系的邊緣,而在其經過木星時傳回的照片讓科學家有了意想不到的發現:木衛一(又稱艾奧星)這個本應是冰冷、荒蕪的小星球有著一張恐怖的「臉」,其表面竟然分布著數百個巨型活火山和一些巨大的熔岩湖。

在地球上,火山活動受地球內部能量的驅使,但是木衛一太小了,本應該在數十億年前就冷卻下來。那麼是什麼賦予了木衛一神奇的能量呢?答案來自她的母星——木星。原來,木衛一繞木星的衛星軌道不是一個圓潤的橢圓形,木星和其他衛星對於木衛一的引力作用會導致其發生軌道攝動,當木衛一靠近木星這個大傢伙時,它會被木星強大的引力拉長100.65米,就像一個不斷被彎折而發熱的金屬一樣,數十億年的拉扯賦予了木衛一源源不竭的能量。沒有太陽溫暖的陽光普照,木星的引力能量原則上也同樣可以用來維持木衛一上面的生命。
這一發現,帶來了新的啟示——即使沒有陽光,生命也可以有其他形式的能量來源,從而把人們搜索地外生命的目光延伸到距離太陽更遠的地方。不過木衛一存在生命的機率微乎其微,因為科學家到目前為止仍沒有在木衛一上發現液態水。
「皺紋」也許是活力的象徵——木衛二
既然木衛一上存在有生命的可能,那麼木星上的其他衛星是不是也可能具備同樣的或者更適宜的條件呢?1989年,美國「伽利略」號木星探測器,在其12次經過木星的另一顆衛星——木衛二的飛行中,「伽利略」探測器拍攝到了大量關於這顆衛星的圖片並有了新發現。
根據圖片顯示,木衛二表面覆蓋了布滿大量裂痕的冰殼,就像長滿皺紋的老人。通過分析這些裂痕,科學家發現它們許多都是反覆破裂並再次凍結形成的,這說明木衛二內部一定也充滿了活躍的能量。

「伽利略」探測器通過探測木衛二的磁場,發現其表面冰殼之下存在著一個含鹽度極高的洋流,並且其液態水總儲量是地球海洋水量的兩倍。一定有什麼東西讓木衛二從內部融化了,類比木衛一,科學家很快找到了原因,即木星的強大引力。木星的吸引賦予了木衛二融化的地下海,同時也帶給了這個星球生命活動所需要的熱量,如果能找到有機物的存在,那麼它將成為另一顆和地球一樣具有適合生命存在的星球,不過探索的道路還相當遙遠,因為我們必須要造出能夠穿透數千米冰層的機器,這在地球上已經是非常艱難的事,何況它要被送往遙遠的木衛二,並還要具備在水下航行的能力。
充滿神秘色彩的土衛六
木衛二並不是唯一有趣的地方,為了探尋生命,科學家把視野拓展到了更遠的土星。「卡西尼」號土星探測任務是美國航宇局、歐洲空間局和義大利航天局的一個合作項目,它是人類進入空間時代以來最激動人心的大型國際合作課題之一。「卡西尼」號直徑3米,高7米,重6.4噸,攜帶了27種最先進的科學儀器設備。
「卡西尼」號還攜帶了一個專門用於探測土星最大衛星——土衛六(泰坦星)的探測器,取名為「惠更斯」號。在經過歷時七年,長達20億千米的長途跋涉之後,「卡西尼」號土星探測器抵達土星進入預定飛行軌道,劍指土星的62顆衛星中最大的一顆,即土衛六,這顆行星比水星還要大。土衛六隱藏在一團橘黃色的薄霧中,沒有人曾一睹全貌,但是由「卡西尼」號釋放一個小型探測器「惠更斯」號,從而揭開了土衛六的廬山真面目。

通過探測器拍攝的土衛六的實地照片,人們驚奇地發現土衛六上遍布崇山峻岭溝壑深谷,是一個地貌與地球驚人相似的星球,同日寸照片顯示了一個意想不到的東西一湖泊。這一驚人的發現,讓人們第一次發現了除地球以外仍然有液體覆蓋的星球。
不過,這種液體顯然不是水,因為土衛六的溫度只有華氏零下290度,通過對湖面反射的紅外線分析,最終顯示這種液體是液態的甲烷和乙烷。如果說地球上液態的水是孕育地球上千姿百態生命的源泉,那麼是否也有其他形式的生命可以生存於甲烷等其他液體之中呢?如果生命可能在土衛六上繁衍生息,那麼是否也會在和地球截然不同的星球上通過匪夷所思的方式進化發展呢?這一系列的問題都引領者人們探索外星生命的渴望。
未來的探索熱點——土衛二
「卡西尼」號不但通過「惠更斯」號發現了土衛六上的巨大的甲烷湖泊,而且還發現了另一顆可能存在生命的衛星——土衛二(恩克拉多斯星)。通過「卡西尼」號拍攝的照片顯示,土衛二是一顆表面布滿裂痕的冰球,這些長幾十千米長、數百米深的裂縫被科學家稱為「虎斑」。
在一次環繞飛行中,「卡西尼」號的熱成像傳感器發現了一些意想不到的東西:在土衛二的南極上,「虎斑」處的溫度應該比其他地方更加寒冷,但它們卻在不停地向外輻射熱量,雖然溫度只有零下120度,但是這些裂縫處的溫度卻比大部分的衛星高200度。當「卡西尼」號改變了它的航道,它看到了太陽映襯下的土衛二,圖像顯示它噴射出的氣流向太空延伸了數百千米。

科學家認為,和木衛一和木衛二一樣,土衛二上活躍的噴射活動其能量仍然來自其母星的引力。當土衛二繞土星飛行時,在土星的引力作用下,使它產生了大量的熱量,將衛星內部的冰融化並以「間歇泉」的形式噴射出來。
這一發現,使科學家決定讓「卡西尼」號作進一步的探索。最終,「卡西尼」號通過光譜儀檢測出土衛二的噴射物中存在含碳的有機化合物這種生命存在的基石。至此,士衛二滿足了適宜生命存在的三大條件:有機分子、液態水以及大量的熱能。不過可惜的是「卡西尼」號上的儀器無法檢測生命信號,因此未能發現確實的生命存在,不過目前的發現也使得土衛二成為未來最熱門的探索對象之一,因為探測器只需飛經這顆星球,收集其噴射出的樣本,不需要挖掘與鑽探。
木衛一、木衛二、土衛六和土衛二表明,在我們的太陽系中,還存在一些星球足以為生命的誕生提供必要的條件。這些生命可能是在極端惡劣的環境下仍可生存的生命、也可能是一些在結構和組成上和人類已知的生命形態完全不同的生命。
現在,人們對於孕育生命的三大因素有了更廣泛的理解:能量、液體和基本化學成分。既然具備這些條件的星球在太陽系都不止一顆,那麼在遙遠的太陽系之外將會有多少顆?僅在銀河系中,就有數以十億計的類日恆星,更進一步可知,圍繞這些恆星運動的行星將數以百億計,也許在這些行星中就會有我們一直在尋覓的地外生命。
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