生命是很容易辨認的,生物能移動、生長、進食、排泄、繁殖等。很簡單,在生物學中,研究人員經常用首字母縮寫“MRSGREN”來描述它。它代表運動、呼吸、敏感、生長、繁殖、排泄和營養。但是,英國第一位宇航員、倫敦帝國理工學院化學家海倫·沙曼卻表示:我們中間可能生活著無法發現的外星生命,那這怎么可能呢?雖然生命可能很容易辨認,但它實際上是出了名的難以定義,如果不是幾千年的話,科學家和哲學家已經爭論了幾個世紀。
例如,3D打印機可以自我復制,但我們不會稱其為活的。另一方面,騾子是出了名的不育,但我們也不會說它不是活的。沒有人會同意,關于生命是什么,有100多種定義。另一種,但不完美的方法是將生命描述為“一個能夠進行達爾文進化自給自足的化學系統”,這適用于我們想要描述的許多情況。當涉及到在太空中尋找生命時,缺乏清晰度是一個巨大的問題。除了“當我們看到它的時候我們就會知道”之外,不能給生命下定義。
這意味著我們真的把自己限制在以地心為中心,甚至可能是以人類為中心關于生命是什么樣子的想法中。當我們想到外星人時,經常會聯想到一個類人生物,但是我們正在尋找的外星智能生命不一定是人形。生命,但不是我們所知道的,沙曼表示她相信外星人的存在,“沒有兩種辦法”。此外,她想知道:這些智能生命會像你和我一樣,由碳和氮組成嗎?也許不會。有可能它們現在就在這里,而我們只是看不見它們而已。
那為什么還沒找到呢?
這樣的生命將存在于“陰影生物圈”中,指的不是幽靈領域,而是可能具有不同生物化學未被發現的生物。這意味著我們無法研究甚至注意到它們,因為它們超出了我們的理解范圍。假設它存在,這樣的陰影生物圈很可能很微小。目前研究微觀世界的方法有限,因為只有一小部分微生物可以在實驗室培養。這可能意味著可能確實有許多我們還沒有發現的生命形式。現在確實有能力對不可培養的微生物菌株DNA進行排序,但這只能檢測到我們所知含有DNA的生命。
或許存在硅基生命
然而,如果我們發現這樣的生物圈,還不清楚我們是否應該稱它為外星人。這取決于我們指的是“外星起源”,還是僅僅是“陌生的”。另一種生物化學的流行想法是基于硅而不是碳基生命(也就是我們熟知的地球萬物生命),即使從地心的角度來看,這也是有意義的,因為大約90%的地球是由硅、鐵、鎂和氧組成。這意味著有很多東西可以用來構造潛在的生命。硅類似于碳,它有四個電子可以與其他原子形成鍵。
但硅的質量更大,有14個質子(質子與中子組成原子核),而碳核只有6個質子。雖然碳可以形成很強的雙鍵和三鍵,形成對許多功能和有用的長鏈,如建造細胞壁,但對硅來說要困難得多。它很難形成強鍵,所以長鏈分子的穩定性要差得多。更重要的是,常見的硅化合物,如二氧化硅(或二氧化硅),在地面溫度下通常是固態的,不溶于水。例如,將這與高度溶解的二氧化碳進行比較,會發現碳更具彈性,提供了更多的分子可能性。
地球上的生命從根本上不同于地球主體組成。反對“硅基陰影生物圈”的另一個論點是:太多的硅被鎖在巖石中。事實上,地球上生命的化學成分與太陽化學成分大致相關,生物中98%的原子由氫、氧和碳組成。因此,如果這里有可行的硅生命形式,它們可能已經在其他地方進化了。也就是說,有觀點支持地球上以硅為基礎的生命,大自然是適應性強的。幾年前,加州理工大學科學家設法培育出一種細菌蛋白,它與硅產生了聯系——實質上是讓硅“活”了。
因此,盡管與碳相比,硅是不靈活的,但它或許可以找到方法組裝成有生命的有機體,潛在地包括碳。當談到太空中的其他地方,比如土星的衛星土衛六或圍繞其他恒星運行的行星時,我們當然不能排除硅基生命的可能性。為了找到它,必須想辦法跳出陸地生物學的框框,找出識別從根本上不同于碳基形式的生命形式方法。
已經有很多實驗測試了這些替代生物化學,比如加州理工大學的實驗。不管許多人相信宇宙中其他地方存在生命,但目前沒有證據證明這一點。因此,重要的是要認為所有生命都是寶貴的,無論它的大小、數量或位置如何。地球支持著宇宙中唯一已知的生命。因此,無論太陽系或宇宙中其他地方的生命可能是什么形式,我們都必須確保保護它不受有害污染,無論是地球生命還是外星生命。
那么外星人會在我們中間嗎?我不相信有一種生命形式造訪過我們,這種生命形式擁有穿越浩瀚太空的技術。但我們確實有證據表明,形成生命的碳基分子是通過隕石到達地球,所以證據當然不能排除更多不熟悉的生命形式同樣的可能性。
博科園|文:Samantha Rolfe/The Conversation
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