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在太空中寻找另外的生命形式

更新:2008年12月15日 阅读次数: 【字体:

   生命和大气

   在搜寻到了太阳系外行星之后,如何才能确定这些行星上是否存在着生命呢?距地球10秒差距距离的恒星已经是近邻恒星了,但它离我们仍有大约300万亿公里。即使人类乘坐30公里/秒 的航天器,仍需要30多万年才能够到达该行星。甚至光也需要约32年才能够到达。

   因此,至少在可以预见的时期内,人类不可能发射航天器到近邻恒星的行星上去实地考察,而只能从远处对太阳系外行星进行观测。那么,怎么样的行星上可能有生命存在呢?这是人类要从众多行星中选出进一步研究的对象所必须事先知道的。

   人们常说,维持生命的要素是阳光、空气和水,地球表面存在的大规模生命现象正是通过这些要素维持的。植物经光合作用从阳光摄取能量,并吸收二氧化碳、水和矿物质,从而产生有机化合物并释放出氧气;动物则吸收氧气,并通过氧化作用获得能量,呼出二氧化碳。这种生命现象的存在必然需要也必然会维持地球大气中一定比例的氧、二氧化碳和水。

   由于氧在红外波段没有明显的特征谱线,而存在大量氧必然会有臭氧存在,故存在臭氧也是可能存在生命的一种信号。此外,地球上还有不少微生物,其中的一些会释放出甲烷,因此,若大气中存在甲烷也表明行星上可能存在微生物。因此,通过测量行星大气的化学成分,可以推测行星上是否存在生命现象。

   由于光通过不同元素或分子的气体时,某些特定波长的光会被吸收,因此,在通过气体后的光谱中会产生一系列暗条纹,人们称之为吸收线。不同元素或分子都有其特征吸收线,人们据此可以证认出气体中所含的元素和分子。不仅如此,科学家还可以通过吸收线的形状、强弱等推断出大气的温度、该元素或分子在大气中的含量等。TPF计划不只是要获得太阳系外行星的像,也要获取这些行星的光谱,从中选出可能存在生命的行星,以供进一步研究。

   另外的生命形式

   以上所述实际上是以对地面上的生命活动的了解为基础而得出的结论。在宇宙其他地方是否有可能存在与地面上的完全不同的生命形式呢?这当然又是一个令人兴奋的问题,也是一个十分困难的问题。

   实际上科学家们也曾考虑过各式各样不同于地球上的生命现象。例如,曾有人提出,是否可能存在建立在硅而不是碳基础上的生命。硅与碳同属一族,化学性质非常相似,而且都是普遍存在的元素。地球上砂子的成分主要就是二氧化硅。但研究结果表明,以硅为基础的生命很难形成,因为二氧化碳是气态,而二氧化硅却是固态,因此无法进一步形成有机分子。

   但是,即使在地球上也有与通常的植物和动物根本不同的生态圈。1977年,科学家在考察印度洋加拉帕哥斯岛的东面深海时发现,在深海的山脊有数十个热液火山口,在这些热液火山口附近存在着一种迥然不同于地面生物的生态群。这些火山口周围的生物不可能从阳光获得能量,因为阳光无法照到那里,它们依靠地热和化学能维持生命。自那以后,在地球上许多深海山脊的热液火山口均发现了这样的生态群。

   这一发现引起了地质学家和生物学家的极大兴趣。当然,天体生物学家对这样的生态群也更加注意。科学家们立即想到,这种环境条件在火星或木卫一、木卫二中也可能存在。在那里,厚厚的冰层下面可能也会存在水、地热和火山口,这种不需要阳光而只需要热能和化学能的生物是完全可以在那里存在的。但是,情况是否如此还要在对这些星球进行进一步探索,这种生命会对大气产生何种影响更不清楚。总之,不同生命形式对行星大气的影响无疑是很长一段时期内的重要研究课题。

   生命是从“天”上掉下来的吗

   1960年代,人们利用射电望远镜发现了在星际空间存在的许多分子云,并且,在分子云中发现了有机分子。当时就有人提出,地球上的生命可能是由太空落到地球上的某些有机分子演化而成的。也就是说,生命可能是“从天而降”来的。陨石是太阳系形成的遗迹,也是今天研究太阳系的形成与演化的重要材料。落到地球上的陨石有的来自其他行星,有的来自彗星等。近年来,由于空间科学和行星物理学的发展,对陨石的研究有了重要进展。

   2001年底美国阿梅斯研究中心(Ames Research Center)的研究人员在分析陨石时发现了糖。而在此之前,人们已经在陨石中发现过其他的有机化合物,如碳基化合物,氨基酸和羧酸等。这些都是在地球上的生命活动中起重要作用的化合物。糖的发现之所以有重要意义,是因为糖和与之相关的化合物对所有生命形式都至关重要,它们被认为是构成地球上的生物大分子的基本单元。这一发现加深了人们对有机物质可能早在地球上的生命开始之前就已经来到并存在于地球上的信念,因此彗星、陨石在生命起源中可能起着异常重要的作用。

   2002年初,美国天体生物研究所的科学家又宣布了一项研究结果。他们在阿梅斯研究中心的实验室里,在模拟的太空条件下,用紫外光照射星际普遍存在的物质,即含有一些简单分子的冰。照射之后他们发现,在冰里形成了氨基酸。氨基酸是地球上的生命不可或缺的重要分子。这项实验似乎表明,在太空深处的恒星附近就有着形成生命基本材料的环境。

   关于陨石中是否存在微生物的遗迹,科学家们有不同的看法。但是,在宇宙空间中有可能产生生命这一观点似乎正逐渐被更多的人所接受。实际上,地球就是宇宙中小小的一员,地球上的生命,包括人类就是在宇宙的演化中产生的。

   尽管寻找地外生命甚至太阳系外生命的研究已经取得了巨大的进展,但是,距离解决所关心的问题还有很长的路要走。人们可能要在2015年后才能够“看见”太阳系外像地球一样的行星并得到它们的光谱,从而选出可能存在生命活动的行星。尽管如此,人们已经看到,科学家和工程师们正踏着坚实的步伐朝着目标前进。

关键词:生命形式
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