探索地外生命

陈壮叔

地外文明，也许是人类文明史中所碰到的最激动人心的一个问题，虽然这与我们的衣、食、住、行无关，但却有助于我们对自身起源的探索，同时这也是对人类心理上的一种满足。

许多杂志谈到了某些人碰上外星人的经历，但另一方面，没有一个权威的科学机构(更不用说政府当局)发表过类似的消息。20世纪60年代以来，科学家利用射电望远镜，一直在搜索地外智慧的信号，但始终毫无结果，不过科学界并不因此而气馁。最近美国航空航天局(NASA)在这方面跨出了重要的一步。他们设置了一个专门研究地外生命的机构，为寻找地外生命和地外文明提供系统的知识。

对生命起源的科学探索，始于20世纪50年代初。当时美国科学家米勒等人做了一个著名实验，企图在试管中再现他们所认为的地球初始条件。当电极放电通过试管内的甲烷、氨、水蒸气和氢的混合物时，他们发现，此时形成的化学“淤泥”中有氨基酸的成分，而后者正是生命物质蛋白质的成分。一时间米勒实验被人誉为实验室内走向创生(命)的第一步。其实这一实验并不能说明生命是宇宙的必然。到目前为止，我们关于生命的惟一取样仅来自地球，这种局面使人们对生命的存在是否具有普遍性这一点，既无法肯定，同样也难以否定。近年来，一些科学家从量子论、信息论的角度，说明生命具有普遍性，这种看法已为日益增多的人们所接受。虽然没有人相信外星人会来敲我们的大门，但是这种思想还是受到了最近天文观测的鼓舞。天文界的研究表明，太阳系外确实存在行星，他们现在相信，生命也许存活在遥远的行星表面或它的海洋之中，甚至在星际空间。

这促使NASA改变了一个长期持有的看法：此领域无生物学家的用武之地，而今该局展开双臂欢迎生物学家参与工作。最近局长高丁在第15次空间研讨会上，向聚集在那里的1000位航空航天官员和资深专家说，他要求NASA的全体员工，都要学习生物科学方面的基本课程。他们已着手成立了一个空间生物研究所，一位参与筹建工作的著名科学家纳尔逊说：“这是NASA建立以来的一个十分重要的事件。”纳氏过去一直在国家研究院的太阳系开拓小组工作。他对前去采访的《大众机械》记者说：“对地外生命的研究，已不再是点缀门面的东西，它已日益成为社会感兴趣的话题。”他们正在研究的一个关键问题就是，外星生命长得像什么模样。

想像外星生物的模样，首先要放弃我们过去的想法，诸如小绿人等等。它们皆以地球生物为蓝本，实际上，外星生物跟地球生物可能大不一样。生物学家维亚说：“甚至有大量的地球生物，也跟我们原先想像的大异。”最近她在科学进步美国人协会——AAAS(它拥有15万名成员)上，对科学界讲解了外星生命的可能形态。她说，我们地球在宇宙(其年龄为150亿年)中已存在了46亿年，其初期的环境对吸氧生命来说，是有害的。若把地球形成的时间比做午夜零时，那么“第一批细胞大约出现在凌晨3时，且它们新陈代谢的物质是硫化氢一类。而人类的出现，则在晚上的23时59分40秒。”所以不论从人类出现的时间，或从繁多的生物种类来看，人类只能是生命树上的一个小分支。

维亚希望天文生物学家要从化石记录中吸取教训。生物考古学家往往以为，生命就是出于“那里”，但很可能大不相同，甚至比科幻作家的想像还要走得远。她说，对我们来说是一瓶香水，而对某个星球上的外星人，却是一瓶毒液。我们并不知道外星生物吃的什么，甚至它们究竟有没有嘴、喉咙、胃等也不清楚。要想知道具体的情况是很困难的，现在所以要这样说，为的是“不要找到了外星生命，却又失去了它，原因是我们自己抱着偏见”。其实天文生物学家已极大地改变了原先的想法(关于地外生命)。为何他们有这种转变呢?让我们看一下：过去10年来，一个科学家小组在南极洲麦克马杜干谷，对一个被冰封盖着的湖泊做了考察，他们的探测可以说完全重写了迄今人们对关于地球生命的看法。现在人们认识到，生命有可能在很宽的温度范围(－5℃～240℃)内繁衍，也能在强辐射场中存活。所有这些，都还是发生在我们地球的表面；而在其他星球上，则更难预料生命的情况。

哈佛—史密斯松宁天体物理中心的科学家莱森说：“你可以期待，在未来的几年中将会发现数千颗新的行星。”莱森本人就是一颗行星的发现者。他说：“我看没有理由说，每颗恒星不该有行星作伴。”目前发现的太阳系外行星已有二十多个，它们都可能为生命提供温床。你借此可以想像外星生命的形式会有多么大的差异。

所有的环境条件都会影响生命的存在形式，即使是微不足道的引力，它也将改变生命的形态。若在一颗密度较大的行星上空覆盖着大气，由于引力较大，这意味着这层大气也将变得稠密。这样，若有生物(如鸟类)穿过这一较厚的空气，那么它将在这层大气上层飞行，或以较小的翼滑翔，因为这二种方式飞行都将使飞鸟节省能源。

考虑到五花八门的生物形态，天文生物学家期望找到一个适用于整个宇宙的生物学规律。这一思想源于物理学和化学。观测遥远天体的运动和光信号后，科学家相信，适用于地球的物理和化学规律也适于整个宇宙，但有小的差异。维亚说，外星也应有类似的生物学，多半包含着一个普遍的规律，即生命形态的进化性。

若在火星土壤中哪怕找到一小撮细菌，这也将强烈地暗示在别的地方有可能已演化出十分高级的生物。生物演进的可能性，极大地扩大了生物存在的可能形态(范围)。

生物形态看来很复杂，但它们都是演化(规律)的结果，重视这一点，也就简化了对外星生命的寻找。例如，大自然遵守着一条规则，即双边对称性(对称的臂、腿、眼、耳等)。这些，我们从人类自身和高等动物中皆可清楚地看到，这种对称性甚至可追溯到低等动物(如绦虫)。生物机体的基本相似性，使我们在寻找外星生命方面，得出了一条重要的思路。

既然万物(生物)皆有相似性，那么就应去寻找出宇宙万物中最基本的东西，它就是氢元素。科学家称：“宇宙中最丰富的元素就是氢，它也是最轻和最简单的原子。两颗氢原子结合起来，就能成为最轻、最简单的一个(氢)分子。”

150年前，天文学家已认识到星际空间弥漫着稀疏的尘粒，它们的大小不到人头发的宽度。在星际空间，氢分子起着两大作用：第一，它通过带走部分热量，有助于恒星的形成，这些热量是尘粒冲向未来恒星的中心时产生的，而温度太高将使得尘粒不易积聚；第二，氢分子有助于形成其他更复杂的分子，而后者正是生命的组成成分。

我们知道，地球上所有的生命都是由复杂分子构成的。按化学规律，科学家假定这样的过程也在其他的行星上发生。为了证实这一点，物理学家维特立已在他的实验室里进行着最基本的实验。他说：“星际尘粒是由什么组成的，这方面我们的知识是模糊的。”为了搞清这个问题，他建造了相当完整的设施，用来模仿星际空间的下列条件：极度的寒冷——10K(相当于－260℃)，极度的真空——只有地球大气密度的1／1012。他说，这些实验使他们相信，在近乎虚无的星际空间，两个氢原子偶尔相碰，并不能合成一个氢分子，“而是需要一个表面，以供这种合成的化学反应。”这一发现将有助于科学家重新检查氢分子和其他分子究竟是通过什么途径和条件在星际空间形成的。有机化学在宇宙中是十分普遍的，它又是生命的关键。在前一生命期，碳基物质在星际空间已十分丰富，这意味着生命遍布宇宙的可能性。

这些新的知识鼓舞着空间生物学家。维特立说：“我们知道，关于宇宙演化和我们起源的新知识，都跟复杂的分子有关，这一点已显现在空间。”

美国航空航天局的艾麦斯研究中心一直在进行模拟空间条件下的有机化学实验，下一关键性的一步是把空间有机化学引向生命，因为“地球生命的起源是跟这些碳水化合物的形成历史相联系的”。在实验中，他们把一些碳水化合物置放在冰层上，然后用紫外线和宇宙射线对其辐照，此后再加热。这一过程完全模拟彗星在太阳系中旅行的经历。

负责该实验的艾兰杜拉说，他们发现有两点非常重要：首先，从开始时的简单混合物变成了对生命至关重要的化合物；第二，更令人惊讶的是，出现了自组织过程，它们生成了类薄膜的壁，包围着处在中心的细小结构，这一点十分类似于细胞。他称：“这些中心结构内的能量接收器，被认为是走向原始生命的关键，因为它为前一细胞的供能提供了一种手段。”

如果有机化学在宇宙中具有普遍性，那么上述实验中的类似过程也将在宇宙的其他地方发生，这样，宇宙中势必充满原始生命，甚至是更加先进的生命。这并非耸人听闻之说，要知道100年前，整个医药界不知道抗菌药为何物，因为当时人们还没有看到过细菌。