探寻外星生命，科学家为何要以地球生命为参照？

图片说明：木卫二冰层之下的海洋世界被认为可能适合生命生存

随着“欧罗巴快船号”探测器的发射升空，人类对外星生命的探索又迈出了重要一步。此次任务将深入探索木卫二冰层下的海洋，去寻找这颗星球上潜在的生命宜居环境。

有人会问：天文学家为何总是基于地球上的生命形态来寻找外星生命的迹象？难道外星生命不可能与我们截然不同吗？

对科学家而言，寻找外星生命就像在一个陌生的地方玩捉迷藏。如果你在自己熟悉的家中玩捉迷藏，你很容易想到床底、衣柜、沙发后面这些常见的藏身之处。但在陌生的环境中，挑战就在于那些难以想象的隐秘角落。

尽管科学家也在努力寻找新的方法来探测外星生命，但目前他们仍是以地球的生命形式为蓝本来探寻，因为这是科学家能够想象到的范围。那么，在这场星际捉迷藏中，科学家能否揭开那些未知生命形态的神秘面纱呢？

01近距离探寻

在太阳系内的行星上寻找外星生命，无疑是最直接也是最简单的途径。

早在1976年，美国国家航空航天局（NASA）的“海盗1号”任务就踏上了在火星上探寻生命的征途。作为地球近邻的火星，寻找其上的生命迹象是“海盗1号”首要且至关重要的科学使命。当着陆器稳稳地降落在火星表面后不久，它便开始试图在这片异域土壤中挖掘出任何生命存在的蛛丝马迹。

图片说明：1976年8月，海盗1号着陆器拍摄的火星照片

当时的科学家们深知，火星上的生命可能与地球上的截然不同，因此他们并未局限于寻找特定的生命体或分子。相反，他们设计了一系列实验，旨在捕捉生命活动的微妙迹象，而非仅仅局限于物质形态。

例如，地球上的植物通过光合作用汲取能量、茁壮成长，这一过程离不开阳光与二氧化碳的参与。于是，“海盗1号”的科学家们巧妙设计了一项实验，用以检测火星土壤是否具备吸收空气中二氧化碳的能力。

实验中，着陆器从火星表面采集了土壤样本，对其施以光源照射，并精密测量了二氧化碳是否被土壤所吸收。然而，实验结果并未显示出火星土壤中存在光合作用的痕迹。

此外，着陆器还搭载了另外两个实验：一个使用二氧化碳气体，另一个则利用糖和氨基酸，它们都是地球上生命所青睐的“美食”，可以用来检验火星土壤中是否存在微生物的生长迹象。

最终，这三个实验的结果让大多数科学家得出了这样的结论：火星表面很可能不存在生命，至少不存在进行光合作用或依赖糖类生长的生命。然而，科学家依然无法断定火星地表之下是否隐藏着生命的遗迹，甚至也许现在还有生命潜藏在火星表面深处。

02远距离探索

相较于在太阳系内的探寻，寻找太阳系之外的生命无疑更加艰巨，需要依赖截然不同的技术手段。

距离地球最近的系外行星比邻星B，距离也有约4.2光年。这些遥远的星球遥不可及，以目前的科技水平，人类还无法派遣探测器进行实地探测。

在系外行星上探寻生命，就像在邻居家里玩捉迷藏，而你只能透过窗户窥视，无法亲身涉足。你可能会在某个恰当的视角中发现某个藏身之处，但你却无从知晓还有多少隐秘的角落未曾被你的目光所触及。

图片说明：哈勃太空望远镜拍摄的比邻星，它距离我们约4.2光年远，是距离太阳最近的恒星，围绕它运行的行星中是否有生命存在？

像詹姆斯·韦布太空望远镜这样的顶尖观测工具，能够揭示系外行星的大小、到中心恒星的距离，甚至可能探测到它们大气中的气体成分，但这也仅仅局限于这些基本信息的获取。科学家又该如何利用这些信息来探寻生命的踪迹呢？

天文学家们最初是通过寻找氧气来探寻生命的。因为在地球上，生命活动产生了大气中大部分的氧气，或许某个行星上的氧气也是由外星生命所制造的。

然而，随着研究的深入，科学家发现氧气同样可以通过非生命的方式产生。因此，天文学家们如今不再仅仅局限于寻找氧气，而是将目光投向了氧气、水、甲烷和二氧化碳等气体的组合。因为科学家认为，没有生命的行星不太可能同时拥有这些气体的组合。当然，这一判断也并非绝对！

图片说明：由于特定的元素会发出特定波长的光，科学家可以根据其光谱确定遥远行星的大气层是由什么组成的。

通过寻找这些气体的组合，就像在捉迷藏游戏中走到沙发背后去一探究竟。科学家们并不确定会发现什么，但他们能够看到的藏身之处毕竟有限，因此每一个可能的地方都值得去尝试和探索。除此之外，科学家还能去哪里寻找呢？

03如何探寻外星生命？

捉迷藏与探寻外星生命之间存在着两个本质的区别。

首先，在玩捉迷藏时，你通常知道有人在和你一同游戏。然而，在探寻外星生命的道路上，科学家却并不知道宇宙中是否存在着其他生命。或许宇宙中空无一物，也或许外星生命就在我们周围的恒星附近悄然存在。

直到找到确凿的证据证明地球之外存在生命时，科学家才能确定生命在宇宙中的普遍程度。

其次，大多数科学家并不认为外星生命在故意躲藏，只是我们尚未发现它们的踪迹而已。有些理论认为更高级的文明可能会刻意避免被发现，但研究人员认为在太阳系内这种可能性并不大。

大部分天文学家和天体生物学家都深知，如果仅仅局限于寻找类似地球的生命形式，那么可能会错过那些截然不同的生命迹象。然而，毕竟科学家还从未真正探测到外星生命的存在，因此如何开展探寻工作确实是一项巨大的挑战。在这种情况下，从某个可行的方向（即以地球生命的形式为参照）着手探索总比毫无作为要好得多。

利用“海盗1号”等探测器的实验或是寻找氧气等手段也许并不能确保科学家找到外星生命，但这样做或许会拥有好运的眷顾，即便没有，科学家也能够排除一些显而易见的可能性，从而将精力更加集中地投入到那些更加难以捉摸的线索中去。这也正是为何目前科学家要以地球生命为参照寻找外星生命的原因。

参考资料

https://theconversation.com/why-do-astronomers-look-for-signs-of-life-on-other-planets-based-on-what-life-is-like-on-earth-227658

编译：文星

策划：刘鲲 李培元 张超 杨柳

审核：北京天文馆研究馆员李昕