外星生命是存在的,只不过在进化初期夭折了

本文源自2016年6月6日,印度著名导演阿迪提亚·乔普拉(Aditya Chopra)和天体生物学家查理·兰维沃(Charley Lineweaver)在澳大利亚国立大学(Australian National University)的谈话。

这是艺术家所描绘的岩石行星,在这颗行星的表面,是否有生命存在?

这是艺术家所描绘的岩石行星,在这颗行星的表面,是否有生命存在?

天文学家在恒星周围发现了许多行星,其中在可居住带与地球大小相仿的行星也屡见不鲜。那么在这茫茫宇宙,我们是否是独立存在?

事实上,寻找外星生命已经成为下一代太空任务的圣杯。人们积极探索火星和更遥远的外太空,迫不及待地寻找外星小伙伴。但是,在寻找外星人这件事上,我们是不是很傻很天真呢?

很多科学家和评论家把“地外行星”和“外星人”画等号。然而,在行星形成之初的那种原始而不稳定的环境下,保留下来的只可能是原始微生物的化石。

就像地球上灭绝的恐龙只会无声无息地深埋于地表之下或摆在博物馆的大厅,而地外行星的生命(如果曾经存在的话)也早已在数十亿年的行星演化过程中成为化石。而人类想通过采集遥远系外行星的大气样本来探测外星生命,只能说是用勇气可嘉,方法欠妥。

盖亚瓶颈

在一篇发表在《天体生物学》上的研究中,科学家认为地外行星在形成初期环境很不稳定,原始的外星生物难逃灭绝的宿命。

科学家提出了“盖亚瓶颈”模型(盖亚:希腊神话中的大地之神、众神之母),即行星要保持宜居环境需要有持续的生物活动。即使原始生命可能会普遍出现于行星形成初期,但这些早期生命太过脆弱而不能长期存活。

保守估计,银河系中像地球这样的宜居星球有超过10亿个。其中有多少会有生命,又有多少行星生命可以在数十亿年内经久不衰?

保守估计,银河系中像地球这样的宜居星球有超过10亿个。其中有多少会有生命,又有多少行星生命可以在数十亿年内经久不衰?

火星、金星和地球在最初形成的10亿年环境相差无几,而那时只有地球有生命存在。但是这个时间段恰好发生了小行星猛烈撞击事件,而这有助于生命在星际间传播。

然而在演化15亿年之后,金星温度一路攀升,火星温度则持续下降。即使金星和火星上曾经出现过生命,也不过在弹指一挥间就灭绝了。

在恒星的宜居带(Goldilocks Zone)有很多地球那样的湿岩石行星,但这些行星的环境似乎注定会失控,最终演变成炙热火炉或者严寒冰窟。

行星环境恶化会使水和温室气体急剧增多或减少,水和温室气体急剧变化又会使行星环境进一步恶化。如此恶性循环,行星最终只会演变为死星。

而地球之所以能幸免,是因为地球上的碳酸盐-硅酸盐风化旋回(carbonate-silicate weathering cycle)对行星演化的恶性循环有负反馈作用。而直到30亿年前,地球的气候才逐渐步入正轨,演化成如今的气候。

同时,地球的生物也恰好很给力,能够抑制恶性循环并且对增强负反馈有积极作用。

我们今天的地球是一个生机盎然的星球,而不是一个火炉或冰窟,这要归功于地球早期微生物群落进化的不可预知性。

之后,生物开始遍布地球各个角落,这些早期生物的新陈代谢开始调节地球大气中温室气体的成分。甲烷,二氧化碳,氢气和水都是温室气体的有效成分,同时也是早期微生物席和生物膜的代谢产物,这绝不是巧合。

当地球的邻居一个变成火炉,另一个变成冰窟时,地球如何在40亿年内都保持生机?

当地球的邻居一个变成火炉,另一个变成冰窟时,地球如何在40亿年内都保持生机?

地球早期生物能够调节最初的非生物反馈机制(即所谓的“盖亚调节”),这是地球保持生机的重要原因。

原始生命昙花一现

水、能量和营养物是生命形成的必需品。在银河系中,地球并不是拥有这些生存必需品的唯一行星。

林子大了,什么鸟都有,宇宙这么大,生物宜居的行星或恒星肯定不在少数。但是人类目前仍未发现有任何外星生命存在,这意味着生物诞生相对简单,生物维持生存则异常困难。

人们普遍认为生物能够坚韧不拔地生存数十亿年是因为行星为其提供了稳定的物理环境,而最新的研究完全颠覆了传统观点。

传统模型可以解释行星大气和地理特征的短期稳定性,但是却忽略了生物在行星数十亿年演化过程中的重要作用。

科学家推测,即使某个行星上出现了原始生物,其进化速率却不足以调节行星大气成分,也不足以将地表温度维持在适度范围。所以,行星不能长期保证有足够的水和宜居环境。

科学家假定宜居区域(黄色)是不稳定的,并且只存在于行星形成之后的5到10亿年间。在此之后的5亿年,行星表面温度开始失控,变得不宜居住。

科学家假定宜居区域(黄色)是不稳定的,并且只存在于行星形成之后的5到10亿年间。在此之后的5亿年,行星表面温度开始失控,变得不宜居住。

原始的岩石行星长期保持生机要靠极大的运气,就如同驾驭一头野生公牛一样,多数人会摔得头破血流。茫茫宇宙却寥寥生机,这并不是因为生命不曾出现过,而是因为原始生命在其诞生十亿年之内就全部灭绝了。

夭亡的宿命

宇宙中是有过生命的,不过全都灭绝了。这样的结论可能让人大失所望,但你信或者不信,宇宙就在那里,有生有灭。外星生命并不意味着一定会进化成人类这样的智能生物,所以不要想着有一天会有太空船光顾地球。而人类主观的宇宙哲学也并不能保证地外文明的存在。这一的观点对于SETI(Search for Extra Terrestrial Intelligence,搜寻地外文明计划)和突破聆听项目(Breakthrough Listen project)似乎有点挖墙角。

但是我们还是支持SETI,因为在对地外空间探索时人们总会有意外收获。

卡尔·萨根在《暗淡蓝点》中写道:“我们默默无闻,沉浸在无尽的浩瀚中,没有一丝线索显示,除了我们自己,还有谁能拯救我们 。”

在这本经典之作出版20年之后,我们意识到宇宙之中布满了暗淡白点,其中或许还隐藏着许多缤纷的彩点。

我们发明了更大更好的望远镜,重新踏上银河系的冒险征程,或许最终发现的不过是一些有着原始外星微生物化石的幽灵行星。

地球是广大宇宙竞技场中的一个非常小的舞台,也是极其幸运的一个。

【参考:Astrobiology  编译:孙小彪】

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