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）在澳大利亞國立大學(xué)（Australian National University）的談話。

天文學(xué)家在恒星周圍發(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不鮮。那么在這茫茫宇宙，我們是否是獨立存在？

事實上，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)家和評論家把“地外行星”和“外星人”畫等號。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無聲無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）也早已在數(shù)十億年的行星演化過程中成為化石。而人類想通過采集遙遠(yuǎn)系外行星的大氣樣本來探測外星生命，只能說是用勇氣可嘉，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。即使原始生命可能會普遍出現(xiàn)于行星形成初期，但這些早期生命太過脆弱而不能長期存活。

保守估計，銀河系中像地球這樣的宜居星球有超過10億個。其中有多少會有生命，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)境相差無幾，而那時只有地球有生命存在。但是這個時間段恰好發(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)過生命，也不過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使行星環(huán)境進一步惡化。如此惡性循環(huán)，行星最終只會演變?yōu)樗佬恰?/p>

而地球之所以能幸免，是因為地球上的碳酸鹽-硅酸鹽風(fēng)化旋回（carbonate-silicate weathering cycle）對行星演化的惡性循環(huán)有負(fù)反饋作用。而直到30億年前，地球的氣候才逐漸步入正軌，演化成如今的氣候。

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

我們今天的地球是一個生機盎然的星球，而不是一個火爐或冰窟，這要歸功于地球早期微生物群落進化的不可預(yù)知性。

之后，生物開始遍布地球各個角落，這些早期生物的新陳代謝開始調(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€變成火爐，另一個變成冰窟時，地球如何在40億年內(nèi)都保持生機？

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

原始生命曇花一現(xiàn)

水、能量和營養(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簡單，生物維持生存則異常困難。

人們普遍認(rèn)為生物能夠堅韌不拔地生存數(shù)十億年是因為行星為其提供了穩(wěn)定的物理環(huán)境，而最新的研究完全顛覆了傳統(tǒng)觀點。

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)十億年演化過程中的重要作用。

科學(xué)家推測，即使某個行星上出現(xiàn)了原始生物，其進化速率卻不足以調(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，行星表面溫度開始失控，變得不宜居住。

原始的巖石行星長期保持生機要靠極大的運氣，就如同駕馭一頭野生公牛一樣，多數(shù)人會摔得頭破血流。茫茫宇宙卻寥寥生機，這并不是因為生命不曾出現(xiàn)過，而是因為原始生命在其誕生十億年之內(nèi)就全部滅絕了。

夭亡的宿命

宇宙中是有過生命的，不過全都滅絕了。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進化成人類這樣的智能生物，所以不要想著有一天會有太空船光顧地球。而人類主觀的宇宙哲學(xué)也并不能保證地外文明的存在。這一的觀點對于SETI（Search for Extra Terrestrial Intelligence，搜尋地外文明計劃）和突破聆聽項目（Breakthrough Listen project）似乎有點挖墻角。

但是我們還是支持SETI，因為在對地外空間探索時人們總會有意外收獲。

卡爾·薩根在《暗淡藍(lán)點》中寫道：“我們默默無聞，沉浸在無盡的浩瀚中，沒有一絲線索顯示，除了我們自己，還有誰能拯救我們 。”

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

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征程，或許最終發(fā)現(xiàn)的不過是一些有著原始外星微生物化石的幽靈行星。

地球是廣大宇宙競技場中的一個非常小的舞臺，也是極其幸運的一個。

參考：Astrobiology      編譯：孫小彪

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