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科技報導

外星人躲在你面前嗎?



北京時間10月20日,據國外媒體報導,今年,人類發起了幾次飛行任務,以尋找火星上可能的生命。 但是,即使我們找到了它,我們還能認出這些外星生物嗎? 今年7月,三個國家分別向天文一號(中國),美國國家航空航天局的火星2020恆心漫遊者(美國)和Nozomi火星漫遊者(UAE)執行了三個無人飛行任務。

由中國和美國發射的著陸器將尋找火星現在或過去的生命跡象。 此外,美國宇航局還計劃進行歐羅巴飛越任務,以探測木星-歐羅巴的衛星,也稱為“歐羅巴”; 然後將蜻蜓著陸器發射到泰坦(Titan)。 人們普遍認為,我們的太陽系中的歐羅巴和土衛六也可能存在生命。 此外,冰冷的土衛二土衛二(“土衛二”)也可能存在於地下海洋中。

同時,我們現在也可以瞥見系外行星大氣層(即,圍繞其他恆星運行的行星)的化學成分。 許多人希望這些研究可以揭示可能的生活特徵。

但是,除非我們對“生命”有一個清晰的了解,否則這些探索的效果如何? NASA的非正式工作定義是“可以自我發展和維持的化學系統”。 “ NASA需要對生活進行定義,以便他們能夠開發探測器並知道在任務中應使用哪種儀器。” 劍橋大學的動物學家Arik Kesenbaum說。 只是每個人對生活的定義都有不同的看法。

美國宇航局艾姆斯研究中心的宇宙學家林恩·羅斯柴爾德(Lynn Rothschild)在艾倫·邁恩(Alan Mein)的《小熊維尼》中讀了一個警告故事。 故事有一天,小熊維尼和小豬想捉住一隻大臭鼬鼠,但他們不知道那隻大臭鼬鼠是什麼樣子,所以他們錯誤地將自己的足跡視為大臭鼬鼠的踪跡。 凱森鮑姆說:“如果你什麼都不知道,就找不到。”

自1976年NASA的兩架維京號著陸器登陸火星以來,行星科學家一直在思考如何定義生命。 此後,該探測器在火星上漫遊了數十英里,但未發現任何生命跡象。 但是,如果我們真的找到了東西,我們能知道嗎?

美國宇航局發射探測器探索火星表面古老的生命跡象

美國宇航局發射探測器探索火星表面古老的生命跡象

一些專門研究其他星球上生命可能性的宇宙生物學家認為,我們對生命的看法過於狹窄。 我們只知道一種生命形式,即地球上的生命。 地球上的所有生物都是由適應水環境的細胞組成的,依賴於蛋白質和遺傳密碼組成的分子機制。 很少有科學家相信外星生命與地球生命所依賴的化學物質相同(如果外星生命確實存在)。 “我們不能僅僅尋找其他行星上已知的生物化學,”凱森鮑姆說。 例如,泰坦的表面太冷(低於179攝氏度),幾乎不可能存在液態水。 但是2005年降落的惠更斯泰坦探測器發現了另一種湖泊:一種由碳氫化合物組成的湖泊,主要是甲烷和乙烷。 這種湖水類似於我們通常使用的汽油。

羅斯柴爾德(Rothschild)認為,化學的一般原理已經縮小了某些選擇的範圍。 她說:“我很難想像另一種不以碳為基礎的生活方式。” 因此,在設計探索生命的行星任務時,想到這樣的想法是可以理解的。 作為生命的溶劑,水俱有“許多優勢”。 即使在土衛六上的甲烷湖中發生了有趣的化學反應,低溫也會大大降低化學反應的速度。 生命可以如此緩慢的速度進化嗎? 加州理工學院的行星科學家斯圖爾特·巴特利特(Stuart Bartlett)對此持開放態度。 他說:“泰坦的大氣中可能有一些生物在漂浮。它們靠喝汽油生活。”

人們一直認為,任何可以被稱為生命的物質都具有不依賴於其精確化學組成的特性。 但是,我們很難確切地說出此一般功能是什麼。 生命系統,甚至細菌,都極其複雜。 這些生命系統由世代相傳和創建組織的信息所維護(對於人類而言,維持生命系統的信息就是基因)。 但是生命系統不同於冷的無生命的晶體。 晶體的內部是有序的原子堆。 它更像是一座城市或動態的雲層結構。 科學家稱其為“不平衡”:存在恆定的能量輸入,它不會陷入靜態。 狀態。

詹姆斯·洛夫洛克(James Lovelock)以提出蓋亞(Gaia)假設而聞名,假設我們的整個星球都像一個活的有機體。 在1970年代,在參與維京探針的設計時,他建議在檢測環境中尋找這種化學失衡-也許只有生命才能在一個地質時代中生存下來。 但是問題在於,非生命系統中還存在“有序不平衡”狀態,例如流動的液體,因此無法僅憑此標準來識別生命。

Bartlett現在與西雅圖華盛頓大學的宇宙生物學家Michael Wang合作。 巴特利特認為,我們需要擺脫基於地球生命的思維束縛。 他們建議引入一個更廣泛的類別,稱為“ lyfe”。 在這一廣泛的類別中,我們知道的生活只是一種形式。 巴特利特說:“我們的建議是試圖打破一些潛在的偏見,因為我們也可能只是Lyfe的一個例子。”

他們還列出了lyfe的四個標準:

1.使用周圍環境中的能量以防止其變得越來越一致;

2.呈指數增長(例如通過複製);

3.可以自我調節以在不斷變化的環境中保持穩定;

4.可以學習並記住有關周圍環境的信息。 達爾文的進化論是長期學習的一個例子:基因保留了對特定環境的有用適應性。

兩位研究人員Bartlett和Michael Wang說,某些“子Lyfe”系統僅滿足其中一些條件。 也許還有滿足其他條件的“超級荔枝”:這些形式的荔枝具有超越我們的能力和對我們的關注。 就像我們看複雜但無生命的過程(例如晶體生長)一樣。

巴特利特說:“我們希望這個定義能釋放每個人的想像力,以免遺漏隱藏在我們鼻子下面的荔枝形式。” 他和邁克爾·王(Michael Wang)相信,某些活的荔枝生物也可能會被用於我們星球上未利用的能量,例如磁場或動能。 巴特利特說:“目前,尚無可直接將動能轉化為新陳代謝的生命形式。”

他們說,除了DNA之類的遺傳鏈之外,還有其他存儲遺傳信息的方法。 例如,科學家已經設計出人為的方法來使用二維合成分子陣列(例如棋盤或算盤)來存儲和處理遺傳信息。 巴特利特說,lyfe和非lyfe之間的區別可能是含糊的:是否是活lyfe可能取決於程度。 畢竟,科學家們已經在爭論病毒是否具有生命力,儘管沒有人懷疑病毒對生命造成巨大破壞的能力。

NASA的工作定義認為,lyfe / life只能通過達爾文進化來產生和發展。 對此,巴特利特表示懷疑。 他說,即使地球上的生物也可以以不依賴達爾文進化機制的方式改變其行為。 巴特利特說:“儘管達爾文進化論確實發生在自然界中,但我認為達爾文進化論不能用來解釋所有生物學學習。”

亞利桑那州立大學的宇宙生物學家和物理學家薩拉·沃克也對此表示贊同。 她說:“也許某些系統具有生命的多重特徵,但它們從未跨越過這一分界線而演變為達爾文式的生命。” Kesenbaum說,在他的新書《銀河系動物學家指南》中,很難想像有任何其他過程可以形成值得被認為是生命的複雜化學系統。 他說,自然選擇的進化遵循“明確且已知的規則,不僅適用於地球,還適用於宇宙中的任何其他地方。” 他還“相信自然選擇的進化也將促進外星球的生物多樣性。” 凱森鮑姆說,如果是這樣,我們可以對外星生命可能具有的其他特徵做出合理的假設。 例如,生命可能具有類似於光合作用的過程,吸收其他“太陽”能量。

泰坦液態烴海的藝術渲染。 在我們的太陽系中,泰坦上也可能有生命。

泰坦液態烴海的藝術渲染。 在我們的太陽系中,泰坦上也可能有生命。

巴特利特(Bartlett)和邁克爾·王(Michael Wang)也懷疑活的Lyfe是否必須具有明確的物理界限。 畢竟,我們所說的是指包裹在皮膚下的所有東西,但我們的確確實依賴於人體中各種其他生物的生存,例如腸道菌群。 一些哲學家認為我們的思維已經超越了大腦和身體,例如,它已經擴展到我們的技術設備。 巴特利特說:“我們認為,LYFE可能是整個星球上發生的一個過程。” 沃克還同意“生命過程的唯一自然界線是行星界線”,這與洛夫洛克的蓋亞假設相呼應。

但是,羅斯柴爾德(Rothschild)認為,如果對分子組成沒有限制,則生命系統的所有組件都會在周圍環境中消散,就像墨水滴入水中一樣。 凱森鮑姆還說,如果這是達爾文進化論,那麼獨立的和邊界的生物是必不可少的,因為只有這樣,競爭才可能發生。

但沃克認為,巴特利特和邁克爾·王還做得還不足以擺脫地球上生命的束縛。 Walker說,他們提出的lyfe概念“仍然以當前的生活定義為基礎,並提出了更寬泛的定義,以規避當前生活定義中常見的各種問題。但是它仍然有很多相同的基本問題。我們不需要對生命進行新的定義。我們需要的是支持決定宇宙中生命物理原理的基本原理的新理論。”

擴展我們對生命的理解的另一種可能方法是,我們可以從頭開始創建與實驗室中已知形式完全不同的生命系統。 羅斯柴爾德說:“也許您認為這是不現實的,但實際上我們可能非常接近。” 實際上,這可能發生了,但我們沒有意識到,她開玩笑地說。 如果我們不知道要尋找什麼,則某些研究人員可能無意間創造了新的生命形式,然後將其丟棄在水池中。

羅斯柴爾德還說,最後,也許我們不應該太著迷於生活是否符合任何自然定義。 “我認為當前對生命的定義是不自然的,因為我們只有一個數據點。我什至不知道生命是否就是我們所定義的。”

凱森鮑姆說:“我們可能會發現一些非常奇怪且出乎意料的系統,因此我們無法確定它們是否是生命。但是,如果我們真的發現了一些非常有趣和復雜的事物,那麼這些事物還不能完全符合生命的定義仍然是一個非常令人興奮的成就。我們不會忽略它們的存在,因為它們不符合我們的定義。”