生命只在地球上彷徨？

35億年前，第一個單細胞生物在地球誕生，生命的序幕由此拉開。

從單細胞生物，到多細胞生物，再到後來的爬行動物、哺乳動物等等，中間夾雜著數次物種大滅絕的摧殘，最終在數百萬年前人類出現了，開啟了一個以腦力為主宰的時代，並且一直延續至今。

三百多年前，近代科學誕生，人類在與自然的鬥爭中逐步有了「反擊」的能力，並且在好奇心的趨勢，人類的眼界開始不僅僅局限於地球，了解宇宙星空的奧秘成了眾多科學家終其一生所堅持的夢想，而在這些夢想中，地外生命的探索一直被人們所關注。

在宇宙的某個角落，是否有類似地球的星球存在？這些星球上是否有生命？還是說生命只在地球上彷徨？

雖然人類利用現代科技在這個問題上花費了不少功夫，遺憾的是我們目前並沒有在地球以外的星球上發現生命，但即便如此，這始終是一個對人類這個物種具有著相當深遠意義的問題。

何為生命？

實際上這個看似顯而易見的問題並不是那麼容易回答，因為我們口中的生命，或多或少都會不自覺的以地球生命作為標準，去衡量宇宙中其它地方誕生生命的可能。

在中學生物課上就應該學過生命的定義：

①可以吸收周圍環境中的養分，轉為能量進行生長

②對周圍環境的刺激做出回應

③能夠繁殖、進化

這是對地球上生命的定義，然而這樣的定義即便不涉及外星生命，也並非完善，讓我們將視角擴大到恆星的範圍，一個簡單的例子——恆星的一生。

按照恆星的形成理論來講，一顆恆星最早是從原始星雲的引力坍縮開始的，越來越多的物質聚集到星雲中心，中心溫度和質量不斷增加，最終形成一顆能夠自主進行核聚變的恆星，然而核聚變並不能一直持續下去，隨著元素不斷的升級，恆星會在一場爆發中死亡（這場爆發有可能是行星狀星雲或者超新星爆發）。

而恆星的死亡，其意義是非常重大的，因為在爆發中將會有巨量的物質擴散到星際空間，為下一代恆星的誕生提供原始材料，並且值得注意的是，在這些擴散的物質中還含有一些原本沒有的重元素，而這些正是類似地球等類地行星形成的基礎。

此時我們將上述兩段內容對應地球生命的定義，似乎恆星的種種「行為」也非常適合生命的定義，但即便如此，我想也不會有人認為它們是生命吧。

類似的情況還有病毒，當一個病毒孤立在空氣中時，它不會表現出任何生命屬性，然而一旦進入生命體中，情況就發生了一百八十度反轉，繁殖、進化、生長、回應等特性應有盡有，那如此一來，病毒到底是不是生命呢？

當然了，我們可以不必拘泥於人為定義，但這至少讓我們知道了，生命與非生命之間的區別並不是想像中的顯而易見。

生命演化的基礎條件

或許上一段的講述讓我們在生命與非生命的探討中步子邁的有些大了，因此在這一小節的講述會稍微收斂一些，來看看地球生命的演化過程，或者說地球生命是從何而來的。

記得很久以前，有人問過我這樣一個問題：如果說人是有意識的，而且人體是由數以億計的原子組成，那麼每一個原子都有意識嗎？如果不是的話，是否就是人是由一堆無意識的原子組成，但組成後的人卻擁有意識？

實際上這個問題反映了一個我們習以為常的思考習慣，如果用一句俗語來講，那就是「龍生龍，鳳生鳳，老鼠的兒子會打洞」，我們默認事物的新屬性不會無中生有，就比如老鼠只能生老鼠，不會生出其它動物，而人擁有意識，應該說明人體的每一個原子都有意識，然而「單個原子擁有意識」，似乎又與我們的常識相違背。

而這個問題轉化到我們今天所要講的內容中，就變成了不具備生命的分子是如何導致生物（生命）產生的？（比方說原始地球上所含有的水、甲烷等是如何一步步從非生命分子演化出了生物的存在）

上世紀五十年代，由科學家哈羅德·尤裡以及斯坦利·米勒，模擬早期地球環境，設計了這樣一個實驗（被稱為尤裡—米勒實驗），他們將水蒸氣、氨、甲烷等物質聚集到一起，放入一個燈泡裝置中，之後內部放電，產生類似閃電的效果，大約一周後，他們在裝置底部的液體中發現了胺基酸的存在。

我們知道，胺基酸是蛋白質的基本組成單位，而蛋白質對生命的意義尤為重要，細胞離不開蛋白質，各種重要的生命活動都需要蛋白質的參與，可以說沒有蛋白質的存在，就沒有生命的存在。

值得注意的是，雖然科學家們的實驗證實了一些基礎的生物分子可以通過早期地球上的環境自然合成，但並沒有在實驗室裡成功的合成出生命，雖然如此，但先前實驗的發現，足以使相當部分的科學家相信生命確實可以在地球上依靠簡單的分子一步步「創造」出來。

然而生命的演化並非這一種理論，還有些科學家認為生命最初的核心原料來自外太空，最後藉由彗星、隕石之類的太陽系小天體帶來地球。比如科學家們在一塊撞擊在澳大利亞，名為「默奇森」隕石的身上，找到了數十種胺基酸。

為了尋找這些天外來客身上的奧秘，科學家們在實驗室裡模擬了太空環境，設計了一個尤裡—米勒實驗的太空版本，將由甲醇、氨、水以及一氧化碳組成的「冰塊」放置了充滿紫外線的真空環境當中，之後再將「冰塊」放入水中，結果發現，在混合物中竟然真出現了複雜有機分子。

總的來說，不管是地球本土的自然化學演化還是星際演化，在理論層面以及客觀證據上，我們都有理由相信這些過程可以被認為是地球生命的起源，都是從一些簡單的成分一步步演化而來，並且這些簡單成分中，都包含水。

在太陽系中尋找生命

很顯然，太陽系內除地球以外的七大行星及其衛星，是探尋地外生命的第一站，原因很簡單：一是距離近，二是探測數據充足。

通過上一小節的內容，我們知道了生命存在的要素之一就是液態水，既然涉及到液態水，那就不得不提「宜居帶」這一概念，簡單來說，這個概念的含義就是在恆星附近，一圈能夠存在液態水的範圍，並且這些液態水需要在行星表面存在。

究其本質，液態水的存在主要和行星的表面溫度有關，而影響表面溫度的因素有三點：①恆星的光度②行星與恆星的距離③行星本身環境情況，如大氣等。

簡單來說，以地球為例，地球與太陽的距離適中，既不近也不遠，接收的太陽輻射適中，再加上大氣層的保溫效果良好，所以地球表面的平均溫度在十五攝氏度左右（沒大氣的話，零下十九攝氏度），地表自然存在大量的液態水。

因此地球顯然是處於太陽的宜居帶範圍內，不過這樣的機遇並不是每顆行星都能享受到的，首先單從太陽來講，它屬於G型恆星，宜居帶的範圍大約在0.8倍到2倍天文單位（一個天文單位的長度就是日地平均距離），所以在這個範圍內的行星只有金星（擦邊）、地球、火星。

但這並不意味著金星和火星的表面存在液態水，因為我們還需要考慮行星大氣環境，遺憾的是金星和火星在這個方面走上了兩個極端，金星大氣太厚，溫室效應太嚴重，所以其表面平均溫度足足有四百多攝氏度，而火星大氣過於稀薄，留不住熱量，因此其表面平均溫度只有零下五十攝氏度左右。（實際上金星不但大氣厚，而且離太陽也近，火星則相反）

但我們仍需要拓展思考一下，如果一顆星球不在宜居帶範圍內，是否就完全杜絕了其存在生命的可能？

很顯然，答案是否定的，太陽系內的類木行星的四顆衛星：木衛二、木衛三、土衛二、土衛六

它們內部可能擁有可觀的液態水儲備。有朋友要問了，光有水能怎麼樣？星球內部肯定是缺少陽光啊，甚至還缺氧、低溫、液體其它指標估計也非常極端，生命如何存活？

所以在這裡我們以地球上的極端微生物為例。在進行海底探索時，科學家已經不止一次的在類似海底熱泉、高溫、富硫、富礦、缺氧、黑暗等海底極端環境下發現生命存在的跡象，甚至有些可以用欣欣向榮來描述。

而這些生物所生存的環境，在人類往常的認知中，完全是生命的禁地，然而事實勝於雄辯，這些生命體已經適應了極端環境。而這些極端環境與剛才提到的那些衛星內部非常相似，雖然我們目前還沒有找到生命存在，但實際上到底如何，還真不好說。

目前看來，太陽系內除了地球，並無生命存在。

在銀河系中尋找生命

離開太陽系，尋找生命的下一站自然到了銀河系，這是一個龐大的恆星系統，其內含有數千億顆恆星，雖然我們豪言壯語說著要去銀河系尋找生命，但如此龐大的銀河系（直徑達20萬光年），即便是光速移動，也都是以萬年為時間單位的，所以對於銀河系內生命的分布情況，除了天文觀測之外，更大的程度上是依靠理論分析。

所以這個理論是什麼呢？——德雷克方程

這是由美國天文學家法蘭克·德雷克在上世紀六十年代提出的一條方程，用來估算在整個銀河系當中存在多少能夠使用電波通訊的文明數量。

這個方程聽上去相當「誘人」，但我還是得先澆一盆涼水，因為方程中包含很多主觀項，讓兩位意見不一的科學家都按照德雷克方程進行估算，結果也可能相差十萬八千裡。

但不要無視這個方程，我們反而需要更加重視。因為它為人類尋找地外生命提供了一個框架，裡面細分了多個小方面，之所以說它主觀成分很大，是因為人類目前的科技還太落後，裡面細分的小方面我們根本提供不了準確數據。

那麼這個方程到底長什麼樣呢？看下圖

方程左邊代表銀河系內具備電波通訊的文明數量，而方程右邊的七個項所代表的含義我們接下來按照順序來講解：

①銀河系的恆星形成率

作為七項中的第一項，恆星的形成率的判斷還是比較有把握的，雖然銀河系中恆星數量的精確值沒法知道，但總體數量大約在兩千億顆附近，而銀河系的壽命則在130億年左右（應該比130還要大一些，比宇宙年齡小不了多少），此時我們用數量除以年齡，就能得到恆星的平均年形成率，大概是15顆每年。

②有行星系統的恆星佔比

實際上這項是指是否每顆恆星附近都有行星繞其公轉。

按照恆星的凝聚形成理論，恆星是從原始星雲中經過引力坍縮而來，一顆恆星繼承了它原先所在的星雲的絕大部分質量，而剩下的質量則通過星子的形成碰撞融合成為行星以及其它小天體，所以說在理論上恆星似乎應該擁有行星環繞，並且在實際的觀測中也印證了這一點（比如佔比恆星總數75%的紅矮星，幾乎全都有行星環繞），但該項的取值略微保守些，取0.8。

③行星系統中存在宜居行星的比例

對於該項的預測，我們主要是利用宜居帶進行分析（宜居帶這個概念在上一小節已經提過），但這裡還得提一個更加廣泛的宜居帶概念——星系宜居帶，好比於太陽系宜居帶，星系宜居帶是指距離銀河系中心特定距離上的一圈範圍，裡面的恆星附近有較大可能存在生命。

所以結合這一點，取值應當降低，實際上在已知的巡天觀測數據中，已知恆星中所具有宜居行星的佔比只有百分之幾，不過大部分科學家認為，實際上數值應該高出不少，畢竟這些觀測結果幾乎都是建立在觀測能力極限上獲得的，假以時日，等設備更加先進，那應該會發現更多的宜居行星。

所以這裡我們將取值定為百分之八（比較接近百分之十，但又少一些）。

④、⑤和⑥生命存在的宜居行星佔比、生命能產生智慧的比例、智慧生命最終能發展出科技的佔比

我們考慮到之前講的尤裡米勒實驗以及生命的星際演化理論，似乎只要有充足的時間，在宜居行星上總應該會有生命出現，太陽系的年齡在50億歲左右，而地球上的生命最早是在35億年前出現的，因此宜居行星完全可以在限定的時間內誕生生命，所以取值為1。

基於同樣的道理（時間足夠長），生命產生智慧，智慧生命發展出科技的佔比都應當是1。

⑦發展出科技的文明的平均壽命

這一項的取值就更加簡單了，因為我們目前所知道科技文明的壽命就只有人類自己，所以根本沒什麼好商量的（說到這，與其說取值簡單，倒不如說是無奈了），所以就取150年吧。

最後這七項的乘積就代表了銀河系存在能使用電波通訊的文明數量：144個。

實際上按照這樣的分析，銀河系文明數量的關鍵點就是已知科技文明的平均壽命，平均壽命越高，數量就越多。當然了，因為七項中的變量有很多，所以144個僅僅是我個人的看法，也許其它人估算的結果則更為樂觀，或者非常悲觀。

然而還有一件事我們必須得考慮到，那就是這麼多的文明分布在直徑20萬光年的銀河系內，如果按照電波通訊的話，似乎兩個最近的文明，電波一個來回可能也得要個幾千年，然而文明能保證這個科技文明能存活幾千年嗎？答案未知。

假如生命以其它形式存在呢？

說到現在，尋找地外生命的標準一直是按照地球的生命模式，也就是所謂碳基生命。那我們是否可以認為生命還會有其它的存在形式呢？比方大家都聽聞過的矽基？甚至是像《星際穿越》中幫助人類自救的高維物種呢？

我們現在根本沒辦法回答這個問題，但也絕不否定這些生命形式存在的可能，因為科學無止盡，我相信人類在永不停歇的前進道路上不但會發現地外生命存在的事實，也會順帶解決生命形式這個問題。

生命之花在宇宙各處綻放,只是我們還沒到欣賞的時刻！

---

本文原創（雖然還沒開原創權限，哈哈），歡迎關注我哦！