2021年10月09日 09:00
【科學快訊】
無論是長著大眼睛的E.T。，還是有著藍色皮膚的阿凡達，我們不由自主地依托於地球生物想象外星人的樣子。事實上，天體生物學的大部分研究也在尋找化學成分與我們相似的生物。然而，前任哈佛大學天文學系主任阿維·洛布在這篇文章中指出，地外生命可能與我們截然不同。
撰文|阿維·洛布（Avi Loeb）
翻譯|鄭昱虹
審校|王昱
在上個學期哈佛大學的新生研討會上，我講到離太陽最近的恒星「比鄰星」主要發射紅外輻射，在它的宜居帶內有一顆行星「比鄰星b」。我想考一考我的學生們，就問：「假設在比鄰星b表面有一種正在爬行的生物，它們對紅外敏感的眼睛會是什麼樣子的？」班上最聰明的學生在幾秒鐘內回複了一張螳螂蝦的圖片。螳螂蝦具有紅外視覺，它們的眼睛看起來就像兩個用繩子連接在腦袋上的乒乓球。 「它看起來就像個外星生物。」那位學生低聲說。
跳出思維定式
在想象未知的事物時，我們的思維通常依托於熟悉的事物。因此，尋找外星生命時，我們往往是在搜尋已知的生命形式。但是，是否存在一種方法，可以將我們對生命的想象拓展到完全未知的境地？
物理學家早在一個世紀前就開始采用一種方法，並獲得了廣泛的成功：通過實驗認識物理學的基本定律，再將這些定律應用於整個宇宙。例如在1932年，詹姆斯·查德威克（James Chadwick）在實驗中發現了中子，由此列夫·朗道（Lev Landau）提出，可能存在由中子組成的「恒星」。天文學家隨後發現，僅在銀河系中就存在大約1億顆中子星，而在可觀測的宇宙中，中子星的數量還要再增加10億倍。2017年，激光幹涉引力波天文台（LIGO）探測到了在遙遠的宇宙中中子星合並產生的引力波信號。現在人們相信，婚戒上的黃金可能是在中子星合並的過程中生成的。這個故事告訴我們，物理學家可以運用在實驗室中獲得的見解，來想象宇宙中完全未知的事物。
尋找地外生命也可以采用類似的方法。我們能在實驗室裏用化學物質以各種不同的方式創造「合成生命」，也許還能基於此想象在全新環境中可能出現的與地球生物截然不同的生命形態。這個過程就像編寫一本烘焙菜譜：為了寫出內容豐富的菜譜，我們需要嘗試多種化學物質的組合。我與馬那斯維·林加姆（Manasvi Lingam）在合著的一篇論文中提到，盡管已知的世界告訴我們水是生命必需的物質，但這個實驗應該也要嘗試水以外的其他液體。
我在哈佛大學的同事，諾貝爾獎得主傑克·紹斯塔克（Jack Szostak），越來越接近在實驗室裏創造合成生命的目標。任何一種成功的「配方」都指向著多種可能性，並將被整合到我們合成生命的「菜譜」之中。在實驗室中發現可能存在生命的環境條件之後，我們就可以在宇宙中尋找對應的實體，就和當初尋找中子星的過程一樣。
在采用這種方法時，我們應該像開發核能一樣謹慎。因為在實驗室裏創造變異生命可能會導致環境災難，就如小說《弗蘭肯斯坦》（Frankenstein，又譯為《科學怪人》）中想象的那樣。這種實驗必須在與外界隔絕的環境中進行，以保證創造出的未知生命不會危及地球上已知的生命。
千差萬別的環境
盡管我們可以遠程探測行星和小行星表面的生物信號，但星球表面以下可能才是地外生物最有可能存在的地方。被厚厚的冰層覆蓋的大洋中，可能存在宜居的條件。這樣的條件不僅可能出現於土衛二或木衛二這樣的衛星上，甚至可能存在於在星際空間自由飄浮的天體上。我與林加姆在另一項研究中表明，存在生命的天體的數量可能比宜居帶內岩石行星的數量高出許多數量級。
生命可能以各種奇異的方式適應極端環境，地球上的「極端微生物」就是很好的例子。例如，最近發現的冰凍微生物在西伯利亞多年凍土層中存活了24 000年之久，而在海底發現的微生物更是存活了1億年。這些海底微生物誕生於溫暖的白堊紀，那時恐龍統治著地球。
在太陽系中，離地球最近的、可能存在生命的地方是金星和火星。美國航空航天局（NASA）最近定下了探索金星的新任務，而他們的「毅力」號火星車正在搜尋火星上的生命痕跡。如果我們真的發現了外星生命，接下來的關鍵問題將會是：它是否是我們已知的生命形式？如果答案是否定的，那麼我們將認識到，有多種化學路徑能形成自然的生命。而如果我們能找到火星或金星上的生命與地球上的生命相似的證據，就暗示著所有生命都更可能擁有與地球生命類似的結構。但還有另一種可能性是，生命能借助流星、小行星等太空中的岩石在行星間傳播，這一假說被稱為「泛種論」（panspermia）。我和學生阿米爾·斯拉吉（Amir Siraj）在合著的一篇論文中提出，掠過行星的小行星可能是生命傳播的媒介。我們還應該考慮到一種極小的可能性——生命由太陽系外的「園丁」「播種」在太陽系內部，這一假說被稱為「定向泛種論」。
我對童年最清晰的記憶是晚餐時的談話，房間裏的成年人總是裝作一副見多識廣的樣子。無疑，他們為了改善形象而塗上了「知識化妝品」。如果我提出一個他們回答不上來的問題，這些誇誇其談的大人們就會將其視為無關緊要的事情，不予理會。長大後的我成為了一名資深科學家，而我的經曆也沒什麼不同，尤其當我被問到這個問題時：「我們是宇宙裏最聰明的孩子嗎？」
科學使我們永葆童年的好奇心。通過實驗取得科學進步的進程不可阻擋。希望我們能找到一種人工生命的「配方」，讓我們得以想象比我們所知的自然生命更聰慧的生命形式，這一發現將能讓人類自身更加謙卑。即使我們不能在實驗室裏創造這種智慧生物，關於它們的消息也可能會出現在我們的天空中，就像銀河系中遙遠的鄰居寄來信件一樣。
在最近宣布成立的伽利略計劃中，我們將用望遠鏡尋找智慧生物的蛛絲馬跡。
