我們是太陽系中唯一的生命？

謝懿

在不斷搜尋地外生命的時(shí)候，太陽系內(nèi)的近鄰是否能給我們提供新的答案呢？

就在幾十年前，認(rèn)為太陽系中的一些衛(wèi)星或行星曾經(jīng)擁有過甚至現(xiàn)在仍擁有生命無疑會(huì)遭到嚴(yán)重質(zhì)疑?，F(xiàn)在，得益于不同的無人探測(cè)器，我們的認(rèn)識(shí)已大為不同——單單在太陽系中就存在數(shù)個(gè)潛在的宜居天體。但最大的問題依舊是，這些天體中是否真的有一個(gè)目前仍存在生命？我們正在越來越接近這一問題的答案，而這個(gè)答案將重新定義我們?cè)谟钪嬷械牡匚弧?/p>

從本質(zhì)上講，尋找太陽系中的生命可以分為3個(gè)波次。第一波包括環(huán)繞木星的“伽利略”探測(cè)器和環(huán)繞土星的“卡西尼”探測(cè)器，它們的探測(cè)結(jié)果證明存在可能宜居的其他天體，其中最突出的是木衛(wèi)二、土衛(wèi)二和土衛(wèi)六，以及其他一些曾經(jīng)和火星一樣宜居的天體。

美國航空航天局“木衛(wèi)二多次飛掠”任務(wù)的藝術(shù)概念圖

探索的下一個(gè)波次是我們目前正在進(jìn)行的，包括計(jì)劃于2018年發(fā)射的“火星生命”漫游車和“木衛(wèi)二多次飛掠”任務(wù)（EM-FM）。它們的目的是探測(cè)這些天體是否真的宜居，評(píng)估在那里能發(fā)現(xiàn)些什么。未來幾十年將迎來最關(guān)鍵的第三波，回答“在太陽系中是否真的存在地外生命”這個(gè)問題。在此之前，還有一個(gè)必須要解決的關(guān)鍵問題。我們知道，在地球上，只要條件適宜，總會(huì)有單細(xì)胞或多細(xì)胞生物存在。從南極洲冰凍的荒原到最深的海洋底部，生命幾乎無處不在。因此，如果我們發(fā)現(xiàn)其他天體有著和地球類似的環(huán)境，那么它們也極有可能擁有生命。唯一的問題是，我們并不確切地知道要找的是什么。

尋找生命的證據(jù)其實(shí)非常困難?？茖W(xué)家并不期望能找到一棵樹或者一條魚，潛在生命的跡象更加微小得多。

歐空局“火星生命”漫游車的藝術(shù)概念圖

也就是說，根據(jù)目前的探測(cè)結(jié)果，太陽系的任何其他天體上可能存在的生命都是微生物。我們不可能在木衛(wèi)二的海洋中找到一條悠游的魚，也不會(huì)在火星表面看到一只亂竄的老鼠。其原因是，雖然這些天體都擁有生命的要素——水、食物源和能量源，卻沒有一個(gè)能承載在地球上看到的宏觀生物。如果在太陽系中還有其他生命，都將是微生物。此外，我們也沒有神奇的探測(cè)儀器，只要一看采集自某個(gè)天體的樣本，就能告訴我們那里是不是存在微生物。那么，該如何去證明另一個(gè)天體上存在生命呢？我們不知道?，F(xiàn)在還沒有一擊必中的方法。

但是，沒必要悲觀和沮喪。雖然現(xiàn)在還沒有“生命探測(cè)儀”，但我們基本上知道生命應(yīng)該或者可能會(huì)是什么樣子。對(duì)未來的探測(cè)任務(wù)來說，有一些可以遵循的道路。生命會(huì)制造出一系列特定的有機(jī)化合物。例如，在其中的每一種分子中都包含大量的碳原子，右旋分子和左旋分子之比也會(huì)具有特定的數(shù)值，被稱為手性。生命也傾向于使用較輕的碳和其他原子來構(gòu)建其分子，因?yàn)橐苿?dòng)這些較輕的同位素物質(zhì)所需的能量也會(huì)較少。與之形成對(duì)比的是，在隕石或石油的有機(jī)物質(zhì)

里，包含的碳原子數(shù)、同位素組成和手性分布更加均勻。

尋找這些生命跡象將是一件更為復(fù)雜的事情?？紤]到這一點(diǎn)，未來幾年發(fā)射的第三波無人探測(cè)器將會(huì)致力搜尋這些生命跡象，為我們指明正確的方向。

在這些即將成行的任務(wù)中，最令人興奮的是由歐洲主導(dǎo)的“火星生命”漫游車，它預(yù)計(jì)在2018年使用俄羅斯的火箭發(fā)射升空。它攜帶的儀器將會(huì)尋找過去以及現(xiàn)在火星生命的跡象，并將首次對(duì)火星表面進(jìn)行鉆探。由此，它可以對(duì)火星表面之下2米處的物質(zhì)樣本進(jìn)行分析，在這個(gè)深度上預(yù)期會(huì)有液態(tài)水的存在。如我們所知，水是所有已知生命形式必需的關(guān)鍵要素。

“火星生命”將要探測(cè)的是火星極早期——44億至38億年前——可能存在的生命留下的分子信號(hào)。因此，它的鉆探機(jī)必須打穿被宇宙輻射破壞的土層，采集地下深處保存完好的樣本。在火星表面向下鉆2米并非易事，因?yàn)橹暗呐_(dá)到的最大深度只有10厘米。在開鉆之前，還需要確定一個(gè)地點(diǎn)，在那里必須曾經(jīng)有流動(dòng)的水存在過很長一段時(shí)間。幸運(yùn)的是，這一地點(diǎn)已經(jīng)選定，即位于克里斯平原地區(qū)的奧克西亞平原?！盎鹦巧鄙线€配備了用于礦物和有機(jī)物探測(cè)的新一代儀器。它將是一個(gè)驚艷的探測(cè)任務(wù)，會(huì)創(chuàng)下許多“第一”。

雖然有許多“第一”，但并非樣樣都是。在此之前，對(duì)火星生命的搜尋從20世紀(jì)70年代的兩個(gè)“海盜”號(hào)著陸器就已經(jīng)開始了。它們都進(jìn)行了生物學(xué)實(shí)驗(yàn)來搜索生命跡象，但受限于儀器精度，得到的結(jié)果有點(diǎn)模棱兩可。不過，這已是當(dāng)時(shí)最好的結(jié)果?，F(xiàn)在，我們對(duì)地球上的生命以及天體生物學(xué)的認(rèn)識(shí)已經(jīng)有了很大的進(jìn)步。這使得類似“火星生命”這樣的任務(wù)能夠開展更為先進(jìn)的生命搜尋?！盎鹦巧鄙蠑y帶了一臺(tái)特別有意思的儀器，就是拉曼激光分光儀。它將在地球之外進(jìn)行拉曼分光研究。這項(xiàng)研究可以提供有關(guān)分子振動(dòng)的信息，進(jìn)而識(shí)別出給定樣本或地點(diǎn)中的分子，為搜尋生命提供潛在的線索。

在地球上，拉曼分光已被證明是一項(xiàng)非常靈敏且用途廣泛的技術(shù)，可以用于探測(cè)爆炸物和鑒定藝術(shù)品。它還能夠探測(cè)到智利阿塔卡馬沙漠中生命力極強(qiáng)的微生物，而當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境與火星環(huán)境很相似。

雖然還趕不上前面提到的“生命探測(cè)儀”，但它已經(jīng)很接近了。如果“火星生命”能在火星上發(fā)現(xiàn)類似地球上的生物分子，那就暗示火星現(xiàn)在或者過去是宜居的。這意味著火星上目前存在生命，或者在火星的巖石中埋藏著微生物的化石。

事實(shí)上，早在20世紀(jì)90年代，火星就在全球媒體上引起了軒然大波。1996年，科學(xué)家宣布在一塊名為“艾倫山84001”的隕石中發(fā)現(xiàn)了微生物化石。在這一強(qiáng)烈猜測(cè)的驅(qū)動(dòng)下，時(shí)任美國總統(tǒng)克林頓就發(fā)現(xiàn)地外生命的前景發(fā)表了電視講話?！霸跉v經(jīng)了數(shù)十億年時(shí)間和數(shù)億千米距離之后，這塊隕石告訴我們地外生命存在的可能性。”克林頓說，“如果這一發(fā)現(xiàn)被證實(shí)，它無疑會(huì)成為科學(xué)史上最令人驚嘆的發(fā)現(xiàn)之一。它的影響將是深遠(yuǎn)而令人敬畏的?！?

然而，隨后反對(duì)之聲不絕于耳。到世紀(jì)之交的時(shí)候，這一假設(shè)已被認(rèn)為是極其不可能的。這也凸顯了要證明或者證否地外生命的存在是多么困難，同時(shí)彰顯了全世界對(duì)最終解答這個(gè)終極問題的強(qiáng)烈愿望。

當(dāng)你聲稱探測(cè)到生命跡象時(shí)，有誰會(huì)相信你？回答是，沒多少。我們可以真切地渴望發(fā)現(xiàn)曾經(jīng)存在的生命，但確認(rèn)它很可能需要把樣本送回地球來進(jìn)行分析。

不過，這不僅僅是“火星生命”關(guān)心的事情。如前所述，在太陽系中至少還有兩個(gè)天體——木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二和土星的衛(wèi)星土衛(wèi)二——被認(rèn)為在表面的冰層之下?lián)碛芯薮蟮暮Ｑ?。最近，美國航空航天局的“卡西尼”探測(cè)器穿過了從土衛(wèi)二地下海洋中噴射出來的物質(zhì)，以便對(duì)其成分進(jìn)行分析，分析的結(jié)果目前還未公布。不過，在未來的10年中，科學(xué)家將發(fā)射新的任務(wù)來詳盡地研究這些天體的宜居性，其中最引人關(guān)注的是“木衛(wèi)二多次飛掠”任務(wù)，計(jì)劃發(fā)射的時(shí)間是21世紀(jì)

20年代，屆時(shí)，它會(huì)和“卡西尼”一樣最終有一個(gè)更為正式的名稱。這次任務(wù)會(huì)對(duì)木衛(wèi)二實(shí)施45次飛掠，對(duì)這顆衛(wèi)星及其表面展開詳細(xì)的研究。它也有可能攜帶一個(gè)著陸器，后者會(huì)降落到木衛(wèi)二的表面。雖然它不太可能對(duì)木衛(wèi)二的地下海洋進(jìn)行直接采樣，但它仍是有史以來第一次親臨另一個(gè)類似地球的宜居天體進(jìn)行探測(cè)。不過在此之前，我們還有一個(gè)大問題沒有解決：行星保護(hù)規(guī)則。如果像木衛(wèi)二和火星這樣的天體確實(shí)非常有利于生命生存，那么由航天器意外攜帶去的地球生命形式就有可能在那里茁壯成長，這可能意味著未來在那里探測(cè)到的生命并非是地外的，只不過是地球生命的后裔。

科學(xué)家可不希望花20年時(shí)間好不容易把探測(cè)器送達(dá)了土衛(wèi)二或木衛(wèi)二的地下海洋，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)了來自地球的生命。根據(jù)空間研究委員會(huì)（COSPAR）制定的指導(dǎo)方針，任何可能承載生命的地方，例如火星上可能有液態(tài)水的地區(qū)，都被認(rèn)為是“特殊區(qū)域”，只有滿足了極端嚴(yán)苛的消毒程序之后才能往那里發(fā)射著陸器。由于人類自身攜帶了大量微生物和細(xì)菌，除非規(guī)則被改變，否則這些區(qū)域也禁止人類進(jìn)入。這些規(guī)則顯然有充分的理由和目的。在搜尋地外生命活動(dòng)不斷升溫的

今天，有必要強(qiáng)調(diào)探測(cè)活動(dòng)必須小心謹(jǐn)慎，以免對(duì)有著潛在重大科學(xué)價(jià)值的地方造成污染。

不過，在所有的問題中最根本的也許莫過于為什么。為什么在太陽系中尋找生命這么重要？如果在木衛(wèi)二冰凍的表面下發(fā)現(xiàn)了微生物，這究竟意味著什么？

在太陽系中若有另一個(gè)天體能獨(dú)立地形成生命，其意義無疑是巨大的。如果在地球之外存在著適宜生命的環(huán)境卻沒有形成生命，這表明我們?cè)谟钪嬷幸苍S是彌足珍貴的。但是，如果在太陽系中就有兩處能獨(dú)立地形成生命，那么考慮到宇宙中有遠(yuǎn)超數(shù)萬億的行星系統(tǒng)，生命將無處不在。

地球之外是否存在生命目前仍然是人類歷史上的重大科學(xué)問題之一。但是，我們現(xiàn)在比以往任何時(shí)候都更接近找到它的答案。