這是藝術(shù)家所描繪的巖石行星，在這顆行星的表面，是否有生命存在？

本文源自2016年6月6日，印度著名導(dǎo)演阿迪提亞·喬普拉（Aditya Chopra）和天體生物學(xué)家查理·蘭維沃（Charley Lineweaver）在澳大利亞國(guó)立大學(xué)（Australian National University）的談話(huà)。

天文學(xué)家在恒星周?chē)l(fā)現(xiàn)了許多行星，其中在可居住帶與地球大小相仿的行星也屢見(jiàn)不鮮。那么在這茫茫宇宙，我們是否是獨(dú)立存在？

事實(shí)上，尋找外星生命已經(jīng)成為下一代太空任務(wù)的圣杯。人們積極探索火星和更遙遠(yuǎn)的外太空，迫不及待地尋找外星小伙伴。但是，在尋找外星人這件事上，我們是不是很傻很天真呢？

很多科學(xué)家和評(píng)論家把“地外行星”和“外星人”畫(huà)等號(hào)。然而，在行星形成之初的那種原始而不穩(wěn)定的環(huán)境下，保留下來(lái)的只可能是原始微生物的化石。

就像地球上滅絕的恐龍只會(huì)無(wú)聲無(wú)息地深埋于地表之下或擺在博物館的大廳，而地外行星的生命（如果曾經(jīng)存在的話(huà)）也早已在數(shù)十億年的行星演化過(guò)程中成為化石。而人類(lèi)想通過(guò)采集遙遠(yuǎn)系外行星的大氣樣本來(lái)探測(cè)外星生命，只能說(shuō)是用勇氣可嘉，方法欠妥。

蓋亞瓶頸

在一篇發(fā)表在《天體生物學(xué)》上的研究中，科學(xué)家認(rèn)為地外行星在形成初期環(huán)境很不穩(wěn)定，原始的外星生物難逃滅絕的宿命。

科學(xué)家提出了“蓋亞瓶頸”模型（蓋亞：希臘神話(huà)中的大地之神、眾神之母），即行星要保持宜居環(huán)境需要有持續(xù)的生物活動(dòng)。即使原始生命可能會(huì)普遍出現(xiàn)于行星形成初期，但這些早期生命太過(guò)脆弱而不能長(zhǎng)期存活。

保守估計(jì)，銀河系中像地球這樣的宜居星球有超過(guò)10億個(gè)。其中有多少會(huì)有生命，又有多少行星生命可以在數(shù)十億年內(nèi)經(jīng)久不衰？

火星、金星和地球在最初形成的10億年環(huán)境相差無(wú)幾，而那時(shí)只有地球有生命存在。但是這個(gè)時(shí)間段恰好發(fā)生了小行星猛烈撞擊事件，而這有助于生命在星際間傳播。

然而在演化15億年之后，金星溫度一路攀升，火星溫度則持續(xù)下降。即使金星和火星上曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)生命，也不過(guò)在彈指一揮間就滅絕了。

在恒星的宜居帶（Goldilocks Zone）有很多地球那樣的濕巖石行星，但這些行星的環(huán)境似乎注定會(huì)失控，最終演變成炙熱火爐或者嚴(yán)寒冰窟。

行星環(huán)境惡化會(huì)使水和溫室氣體急劇增多或減少，水和溫室氣體急劇變化又會(huì)使行星環(huán)境進(jìn)一步惡化。如此惡性循環(huán)，行星最終只會(huì)演變?yōu)樗佬恰?/p>

而地球之所以能幸免，是因?yàn)榈厍蛏系奶妓猁}-硅酸鹽風(fēng)化旋回（carbonate-silicate weathering cycle）對(duì)行星演化的惡性循環(huán)有負(fù)反饋?zhàn)饔?。而直?0億年前，地球的氣候才逐漸步入正軌，演化成如今的氣候。

同時(shí)，地球的生物也恰好很給力，能夠抑制惡性循環(huán)并且對(duì)增強(qiáng)負(fù)反饋有積極作用。

我們今天的地球是一個(gè)生機(jī)盎然的星球，而不是一個(gè)火爐或冰窟，這要?dú)w功于地球早期微生物群落進(jìn)化的不可預(yù)知性。

之后，生物開(kāi)始遍布地球各個(gè)角落，這些早期生物的新陳代謝開(kāi)始調(diào)節(jié)地球大氣中溫室氣體的成分。甲烷，二氧化碳，氫氣和水都是溫室氣體的有效成分，同時(shí)也是早期微生物席和生物膜的代謝產(chǎn)物，這絕不是巧合。

當(dāng)?shù)厍虻泥従右粋€(gè)變成火爐，另一個(gè)變成冰窟時(shí)，地球如何在40億年內(nèi)都保持生機(jī)？

地球早期生物能夠調(diào)節(jié)最初的非生物反饋機(jī)制（即所謂的“蓋亞調(diào)節(jié)”），這是地球保持生機(jī)的重要原因。

原始生命曇花一現(xiàn)

水、能量和營(yíng)養(yǎng)物是生命形成的必需品。在銀河系中，地球并不是擁有這些生存必需品的唯一行星。

林子大了，什么鳥(niǎo)都有，宇宙這么大，生物宜居的行星或恒星肯定不在少數(shù)。但是人類(lèi)目前仍未發(fā)現(xiàn)有任何外星生命存在，這意味著生物誕生相對(duì)簡(jiǎn)單，生物維持生存則異常困難。

人們普遍認(rèn)為生物能夠堅(jiān)韌不拔地生存數(shù)十億年是因?yàn)樾行菫槠涮峁┝朔€(wěn)定的物理環(huán)境，而最新的研究完全顛覆了傳統(tǒng)觀點(diǎn)。

傳統(tǒng)模型可以解釋行星大氣和地理特征的短期穩(wěn)定性，但是卻忽略了生物在行星數(shù)十億年演化過(guò)程中的重要作用。

科學(xué)家推測(cè)，即使某個(gè)行星上出現(xiàn)了原始生物，其進(jìn)化速率卻不足以調(diào)節(jié)行星大氣成分，也不足以將地表溫度維持在適度范圍。所以，行星不能長(zhǎng)期保證有足夠的水和宜居環(huán)境。

科學(xué)家假定宜居區(qū)域（黃色）是不穩(wěn)定的，并且只存在于行星形成之后的5到10億年間。在此之后的5億年，行星表面溫度開(kāi)始失控，變得不宜居住。

原始的巖石行星長(zhǎng)期保持生機(jī)要靠極大的運(yùn)氣，就如同駕馭一頭野生公牛一樣，多數(shù)人會(huì)摔得頭破血流。茫茫宇宙卻寥寥生機(jī)，這并不是因?yàn)樯辉霈F(xiàn)過(guò)，而是因?yàn)樵忌谄湔Q生十億年之內(nèi)就全部滅絕了。

夭亡的宿命

宇宙中是有過(guò)生命的，不過(guò)全都滅絕了。這樣的結(jié)論可能讓人大失所望，但你信或者不信，宇宙就在那里，有生有滅。外星生命并不意味著一定會(huì)進(jìn)化成人類(lèi)這樣的智能生物，所以不要想著有一天會(huì)有太空船光顧地球。而人類(lèi)主觀的宇宙哲學(xué)也并不能保證地外文明的存在。這一的觀點(diǎn)對(duì)于SETI（Search for Extra Terrestrial Intelligence，搜尋地外文明計(jì)劃）和突破聆聽(tīng)項(xiàng)目（Breakthrough Listen project）似乎有點(diǎn)挖墻角。

但是我們還是支持SETI，因?yàn)樵趯?duì)地外空間探索時(shí)人們總會(huì)有意外收獲。

卡爾·薩根在《暗淡藍(lán)點(diǎn)》中寫(xiě)道：“我們默默無(wú)聞，沉浸在無(wú)盡的浩瀚中，沒(méi)有一絲線(xiàn)索顯示，除了我們自己，還有誰(shuí)能拯救我們 ?！?/p>

在這本經(jīng)典之作出版20年之后，我們意識(shí)到宇宙之中布滿(mǎn)了暗淡白點(diǎn)，其中或許還隱藏著許多繽紛的彩點(diǎn)。

我們發(fā)明了更大更好的望遠(yuǎn)鏡，重新踏上銀河系的冒險(xiǎn)征程，或許最終發(fā)現(xiàn)的不過(guò)是一些有著原始外星微生物化石的幽靈行星。

地球是廣大宇宙競(jìng)技場(chǎng)中的一個(gè)非常小的舞臺(tái)，也是極其幸運(yùn)的一個(gè)。

參考：Astrobiology      編譯：孫小彪

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