[科普中国]-地外生物学

基本观点

对地外有无生命，存在两种不同的观点：一种认为，生命的 发生纯属偶然现象，在第二颗行星上重演的可能性极小;另一种认为,宇宙中可以有生命，但对生命的发生和组成有争论。如瑞典的阿亨尼斯(G.O.S.Arrhenius)认为生命及其胚胎能从一个天体迁移到另一个天体，当它落到适合于生长的天体时，就继续生长，并成为该天体所有生物的祖先。但另一些人则认为，生命是通过演化而产生，如苏联的奥巴林（А．Ч．Опарин）认为,生命的产生是一个演化过程,在具备生命起源的条件时,生命可以重新发生。对生命的组成成分有人认为不是碳，而是硅或锗,其溶剂不是水而是乙二醇。也有人认为,生命的概念和有无生命的标准应该是以地球上活的生物的概念为标准，所有生物都是由碳氢化合物构成，以蛋白质的形式存在，以核酸作为遗传的物质基础。

发展历程近年来，越来越多的研究者把地外生物学仅看作是纯粹研究地球之外的宇宙中生命的起源、进化和分布的一门学科，从而认为地外生物学研究范围主要是：星体间的介质和行星及太阳系小星体上潜在的生命前化学进化情况；地球生命的历史根源；太阳系行星及其卫星环境的可居住性；地球之外有无生命(低等生命和智慧生命)存在；宇宙环境对生命生存的影响等。

随着探索宇宙生命的起源、进化与发展工作的深入更诞生了另外一门新的学科、地外生物学的同胞兄弟——生物天文学(Bioastronomy)。这门被称为研究其他生命形式的科学的新兴学科，其研究内容实际上涵盖了有关研究宇宙生命的起源、进化与发展的所有学科。今天，生物天文学已经具有了很大的现实性，这不仅由于旨在发现太阳系的行星和卫星上是否存在生命存在的基本要素水以及银河系中是否存在适合于人类生存的行星之类的调查积累了许多新的资料，而且还由于一次又一次的国际学术大会，使那些投身于宇宙生命研究的科学家们在交流研究结果的基础上开展了广泛合作，从而取得更新的发现。1996年7月，世界生物天文学大会在意大利召开，来自27个国家的200名科学家出席盛会，与会者中有3人是诺贝尔奖获得者。大会跨学科的主题吸引了天文学家、物理学家、化学家、地质学家和生物学家。大会议题十分广泛，包括宇宙生命物质、生命的化学起源以及寻找可能同人类进行无线电联系的智慧生命等等。

最近30年来，借助射电天文学的光谱分析技术，研究来自太空的电磁辐射，分析宇宙中的化学成分，使科学家们揭示在星际空间是否存在数百种复杂的有机分子的努力成为可能，这些有机分子是生命进化的基础。特别是借助于发射自动探测器，在彗星的慧尾发现了大量这样的分子。本世纪90年代，天文史上三个不同寻常的天文现象为在宇宙中发现这些有机分子提供了于载难逢的机会。这三个天文现象是：1994年，休梅克一列维彗星的21块碎片与木星相撞；1996年，海厄库塔克彗星距离地球只有1500万公哩；1997年，本世纪最亮的巨型彗星海尔一波普出现。再加上哈勃天文望远镜和伽利略探测器的贡献，使许多地外生物学家和生物天文学家确信：彗星是地球生命的发源地；那些直径数公里的彗星是茫茫太空中的“冰山”，它们主要由水、有机物质和星际尘埃组成；在46亿到40亿年前那段时期内，成群的彗星积蓄了构成海洋所需要的水，提供了对于生命前进化阶段和后来真正的生命进化十分必要的所有碳水化合物。1

研究内容研究其他天体上是否存在生物的问题，首先要明确那里是否具备存在类似地球上生命的必要条件。

①必要的组成物质:即能够合成有机物的碳、氢、氧、氮等元素。现在已知这些元素在宇宙中是相当普遍存在的。

②适宜的温度：生命需要光和热，但又必须适中。在高温下碳原子的化学键会破坏，而过低的温度又会使生命所必需的生物过程停顿。

③液态的水:这是生物体必要的组成成分,也是生物体内进行各种生物化学反应的必要介质。

④大气：许多作为生命起源的天然有机物，必须在大气中通过紫外线照射和电火花才能合成。大气还起保护作用，使生命免受陨石和宇宙线的伤害,使水不致大量汽化而逸失。

⑤必要的时间：上述条件必须存在很长时间，然后才会有生命的产生和发展。恒星温度太高，任何生命形态都不可能存在；小行星、彗星等体积太小，不能保持厚层大气，无法维持生命的发生和发展。

只有一部分行星和某些卫星才有可能具备上述条件。太阳系内，水星表面温度约为400℃,日夜温差很大；金星表面温度约480℃，木星约-140℃,土星约-180℃，天王星、海王星和冥王星的表面温度更低，都不适于生命存在。对于火星，宇宙飞船着陆探测结果表明，在火星着陆点附近土壤中尚未发现任何生命形态。月球上白昼温度高达127℃，夜晚温度又低至-183℃,而且月球上既无大气，又无液态水，不具备生命存在的条件。登月探测并未发现月球上有生命存在。有些科学家认为土星的一颗卫星──土卫六,可能存在生命,但尚待证实。即使太阳系内其他行星、卫星都不存在生命，也不能说宇宙间只有地球上才有生命(见其他行星系)。银河系估计有几百亿颗行星,其中约有100万颗可能具有类似地球这样能够孕育生命的行星。在星际空间中已经发现五十种以上的星际分子。在落到澳大利亚默奇森和美国肯塔基地区的陨石中，已发现氨基酸这种有机物。这些都表明宇宙中其他天体可能存在生命。2

研究途径截止2013年，限于科学水平的发展，科学家们对地外生命的研究途径尚比较有限。其中之一是将实验仪器送入其它行星，但这种方法有局限，无法大量开展。还有一种想法是，假设宇宙中存在具备相同或超过我们这样水平的智能生物，通过电波与其联系。可是由于可能的文明距离我们至少也有几十光年，若能收到回复，也已是百年以后，这是很不现实的。因此，我们不能单纯通过通讯手段，而应借助于实验手段。我们虽没有一个切实的实验方法说明生命是物质演化的必然结果，但如果物理和化学规律是宇宙中的规律，而且我们在实验中精确回溯了生命在地球上存在的途径，就可以使人更有理由相信宇宙中也存在生命。