《宇宙奥秘探索》论文

《宇宙奥秘探索》课程论文

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浅谈地外生命探索和接触

摘要

地外生命是否存在，是自人类发现头顶的宇宙以来就一直在讨论的问题，地外生命的发现不仅将成为年度最大新闻，甚至会成为本世纪最大发现。人类若有与地外生命进行第四类，或者第五类接触，这将会为人类的发展提供一个新的可能性。

首先本文讨论了地外生命存在的可能性、条件以及探索历程。本文结合人类进行地外生命探索（Extraterrestrial Life Exploration）的历史，总结了关于近现代探索地外生命的方法以及重点关注的对象。本文在传统地外生命的定义上加以扩展，比较全面地讨论了地外生命可能具有的形式和活动。最后从多角度本文阐明了对地外生命探索和接触应持有的态度。

关键词：地外生命探索；地外生命；天体生物学

一、地外生命存在的可能性、条件和探索历程。

（一）关于地外生命是否存在的争论。

一直以来，人们关于地外生命有着无限的遐想，我们大多数人秉持着一个观点：地外生命是存在的。而我们这样认为的理由很简单：地球只不过是无垠宇宙的一隅。我们的太阳在银河系的的边缘，在第三旋臂上，围绕银河系中心公转一周需要2.5亿年，不过是银河系1000亿颗恒星中普通的一颗黄色恒星。而银河系在宇宙中也只是沧海一粟，在它之上还有更大的宇宙结构：本星系群、室女座超星系团、拉尼亚凯亚超星系团……在这样的星辰大海中，唯独我们的地球受到了眷顾，诞生了生命，唯独地球是特殊的，这样的说法难以令人信服，而且现代研究表明，宇宙中还有许许多多环境类似地球的天体，所以，地外生命的存在应该是一个无可否认的事实。此外，我们心中还有另一个想法，那就是我们希望有地外生命的存在，否则，人类在浩瀚宇宙中未免也太孤单了。

但有的人对此持相反观点，认为地外生命的存在是荒谬的，除开那些宗教人士，他的许多人的理由也相当简单：如果宇宙中确实有无数的文明，其中有一些已经具备了星际航行的技术，那么为什么至今为止，没有一艘外星人的飞船造访过地球呢？

我站在支持方，我认为外星人是存在的。为什么没有外星飞船造访地球？答案可能很简单，那就是宇宙实在是太过巨大，外星人在宇宙中寻找生命，一如我们人类，要在茫茫星海中找到一颗诞生了生命的星球，概率比中头彩还要低上亿倍！

（二）以地球生命为蓝本，一般认为地外生命诞生的条件。

现代的地外生命探索，基本上都有一个默认的前提，那就是“地外生命的生命形态与地球生命类似”，我们人类以自己的母星为蓝本，在宇宙中寻找着自己的“兄弟”。

一般认为，地球生命的存在，离不开几个必要条件：

1.合成有机物的碳、氢、氧、氮等元素。

2.合适的温度。温度过高，碳原子的化学键被破坏；温度过低，又会使生物

过程停顿。

3.液态水，这是生物体不可缺少的组成部分。

4.适合的大气，能够保证生命远离来自宇宙的威胁，同时能维持星球的热量。

5.上述条件能够长时间保持。

这是地球生命的生存经验，只有满足这五个条件，生命才可能诞生、进化、发展。而我们探索地外生命，依据的条件也是这些，不仅是因为这是我们最能理解的条件，也是因为通过相似的条件发现的生命一定也与地球生命相似，如果拥有文明，也最有可能与之建立良好的沟通。同时，如果人类在未来陷入了不得不离开地球的境况，这些星球将可能成为“移民”的目的地。

（三）人类探索地外生命的历程。

从古至今，人类从来没有停止过对外星生命的遐想，1609年，当伽利略第一次把望远镜对准星空，他看到了月球上的山脉和如同海洋一般的区域，激起了无数人的对地球以外是否有生命的好奇。但人类真正有能力展开探索，则是从近代开始的事情。

20世纪下半叶，美国制定了“奥兹玛（Ozma）”[1]“米塔”等一系列计划，以搜寻可能来自地外生命的讯号。1977年8月16日，天文学家Jerry R. Ehman 检测到一个明显的窄频无线电讯号，Ehman在电脑打印机的报表上圈出了这个讯号，并在旁边写上了注记“Wow!”，这就是著名的Wow！讯号。

1997到2003年，美国向地球的邻居的火星发射了索杰纳、勇气号、机遇号三辆火星探测车。

1977年，美国分别发射了旅行者1号和旅行者2号探测器，两架探测器上携带有对宇宙生命的问候以及“地球名片”——其中包括着各种几何图案的镀金铜片，描述了地球的位置以及人类的相貌。它们利用“引力弹弓”，朝着遥远的宇宙深处进行着一场远征，而目前旅行者1号已经飞出太阳系，这是人类制造的飞行最远的物体[2]。

二、地外生命探索的方法以及重点对象。

（一）探索地外生命的主要方法。

人类目前使用的地外生命探索方法，主要来说有以下几种。

1.使用接收仪器寻找接收来自宇宙空间的信号。

这种方法一般是利用射电望远镜“扫视”天空，如果有来自地外文明的信号经过地球，很容易就会被这些高精度仪器捕捉到。一个著名的信号就是1977年在“奥兹玛II”计划中接收到的“Wow！”信号。

2.主动向宇宙发射信号。

2013年，美国一个民间组织发起了“孤独信号工程（Lone Signal project）”，主动连续向太空发送无线信号，期待得到地外生命的回应。

美国宇航局（NASA）此前也曾多次向外太发送信号（Messaging to Extraterrestrial Intelligence，METI），但一直未能得到回复。而与之不同的是，“孤独信号工程”是首个连续型集合式METI计划。科学家首先把一个代号为Gliese 526的红矮星系统作为信号发送目标，该恒星系统距

离地球大约是17.6光年。

值得注意的是，这是一个存在争议的方法，因为许多人认为贸然向外太空发射信号并不理智[3]。

3.通过观测分析天体是否适宜居住。

这是一种很常用的方法，通过天文观测以及光谱分析等手段，科学家可以大致推断一个天体是否可能拥有适宜居住的条件，目前为止，科学家已经通过这种方法发现了格利泽581c（Gliese 581 c）、开普勒-22b（Kepler-22b）、开普勒186F（Kepler-186F）等类地行星，但这些行星离地球都太过遥远。

4.直接取样检测是否有生命痕迹。

这是最直接最准确，但同时也是最困难的方法。通过发射探测器到地球附近的行星、卫星和小行星上取样，可以直接确认该天体上是否有生命存在。

但由于该方法成本非常昂贵，所以很难实行，通常“确认生命存在”不会作为探测器的唯一任务，而一个探测器通常也不会只探索一个目标。1997年发射的卡西尼号探测器就是这点最好的佐证之一——它不仅探索了土星，还探索了土星的几颗卫星。

（二）太阳系内的几个重点探索对象。

种种迹象表明，外星生命离我们可能并没有想象中那么遥远，也许它们就在太阳系内——就在我们自家的后院。

1.火星（Mars）。

要说太阳系内除地球外哪颗行星最有可能有生命，大多数人一定会想到我们的邻居：火星。2000年，一块火星陨石在美国于南极洲发现，编号为ALH84001的碳酸盐陨石。美国国家航空航天局声称在这块陨石上发现了一些类似微体化石结构，有人认为这可能是生命存在的证据。

此外，好奇号火星探测车通过采样分析，发现火星岩石中存在磷、氮、氢、氧、碳等支持生命存在的关键化学成分[4]。

支持生命存在的证据还有很多：火星拥有大气层、火星极地存在固态冰

[5]、火星上有疑似古代河道的痕迹。

然而火星的气候仍然很恶劣：虽然有大气，但主要都是由二氧化碳（95.3%）、氮气（2.7%）、氩气（1.6%）和微量的氧气（0.15%）和水汽（0.03%）组成的；虽然极地有固态冰，但却没有液态水，而固态的冰是不能支持生命的。有人认为支持生命存在的是远古时期的火星，而不是现在的火星，到目前为止，而且还没有在火星上发现生命存在的直接证据。

2.土卫六/泰坦（Titan）。

除了地球和火星之外，太阳系就再也没有能够支持我们所知生命的行星了，但人们的探索还未结束。

土卫六，又叫“泰坦”，是土星最大的卫星，太阳系的第二大卫星。土卫六上存在丰富的有机化合物和氮等元素，与地球早期生命形成时的环境相似。同时，土卫六上的氰和烃在一定情况下可生成腈，再被星球上的水冰水解，生成羧酸和胺类物质，而这两者还可以生成氨基酸——组成蛋白质的重要原料。

但是，土卫六的环境同样恶劣，温度过低、没有磁场保护，尚未发现液态水的存在，这些都是制约生命存在的障碍。

3.土卫二（Enceladus）。

土卫二，这是一个被耀眼白色冰层包裹的世界。

20世纪末发射的卡西尼号探测器，为人们对土卫二的研究提供了大量数据，其中引人注意的就是土卫二地表的冰屑及水蒸气喷发现象，这些物质从土卫二冰层的裂缝中喷射出来，时速高达每小时2188公里，而这间歇泉的来源，被认为是一片广袤的地下海洋[6]。

土卫二由于各种外力作用（比如土卫四的轨道共振效应）会产生自转轨道扰动，并且使公转轨道的离心率达到0.0047,导致整个卫星被土星的引力“拉扯”，从而在冰层表面产生裂纹。还有更重要的一点：这种地质活动为土卫二提供了加热源，从而可能在冰封的地表下形成一片温热的海洋，这也是对间歇泉现象的解释。

此外，在间歇泉中也发现了可能支持生命存在的物质。如此一来，虽然土卫二表面温度极低，没有液态水，但生命仍有可能存在于地表之下的液态海洋中。

除了以上三个天体，太阳系仍然有许多星球尚待探索，比如木卫二，甚至是谷神星，都拥有生命的可能性。但迄今为止，人来在地球之外还从未发现过生命存在的直接证据，简介体现了地球所受的眷顾。

三、地外生命可能具有的形式和活动。

（一）生命可能具有的形式。

至今为止，我们探索时对地外生命的理解都以地球生物为蓝本，而这里我们抛开探索，单纯来探讨生命的形式。事实上，生命的形式可能要比我们想象地更加奇特，因为在地球上我们就能发现数不胜数的奇特生命。

首先，地球的生命都是碳基生物，可是有谁说只能是碳呢？我们还可以用碳的代替品——同族元素“硅”，与碳有相似的结构，也能形成相似作用的化合物。同样的，氧元素可以由同族的硫元素代替，氮元素可以由磷元素代替——这就是硅基生命，这样的生命形式从理论上是可能存在的。

让我们从硅基生命更进一步，生命和智能生命可能以我们无法想象的形式存在于其他地方。就像黑猩猩无法理解量子论一样，可能存在我们想象不到的现实，比如在科幻作品中出现的：能量体生命——由纯粹的能量组成、量子生命——一出生便在瞬间消亡、气态生命——生活在气体行星的大气层，从闪电的火花中获取能量……这些生命形式是我们无法理解也难以想象的，但要斩钉截铁地否定它们又缺少确实的证据。

（二）地外生命可能进行的活动。

从某种角度来看，我们探索地外生命的最终目的是与之交流，即“第五类接触”，所以从这点上看来，“外星人是什么？”并不重要，而“外星人能做什么？他们在想什么？”才是关键问题。就像人与人之间交流时，在考虑对方的身体情况之前，总是会先考虑对方的心理和行为，这些才是影响交流的直接因素。思考这些总能让我们对地外生命产生新的认识。那么地外生命可能会有哪些行为？这不是根据他们的生命形式而定，而是根据他们所处环境而定的。如果外星人所处的环境十分恶劣，那么他们就会想方设法在恶劣的环境中生存；如果他们的母星毁于灾难，那么他们就会在宇宙中漂泊，直到找到新的家园；如果他们所处的环境和地球相当，那么他们很可能和我们一样，在茫茫宇宙中寻找着自己并不孤独的证据。外星人可能是爱好和平的，我们与之交流能够提高彼此；外星人也可能是好战的，贸然地接触会给文明带来灾难。而在这些面前，去思考他们是什么，

反而显得不那么重要了。

四、对地外生命探索和接触应该持有的态度。

（一）与地外生命交流能够促进人类文明发展[7]。

关于对地外生命的接触，人类已经进行了非常多的尝试，例如“孤独信号工程”，还有旅行者号上搭载的“地球名片”，仿佛在向全宇宙广播“我们是人类，地球在这里”。一些科学家赞成主动与地外生命进行接触，他们认为两个文明之间的交流可以前所未有地促进文化与科技进步。

（二）反对的声音[7]。

同时，反对的声音也不绝于耳。其中英国物理学家，有“宇宙之王”之称的斯蒂芬·威廉·霍金（Stephen William Hawking）就是一个反对派的代表。

如果更先进的外星人发现了我们，他们会友好地对待我们吗，还是会像哥伦布对美洲土著民那样对待我们？霍金给出的答案是后者：“如果外星人来拜访我们，我认为那么其结果就和当年哥伦布到达美洲大陆差不多，美洲的土著居民深受其害。”

我也赞成反对的观点，这样的论调并不是毫无根据的，我们看看自己就知道智能生命是如何发展到无法自给自足的地步了，与地外生命的接触的确可能带来意想不到的好处，但很必定会有巨大的风险，我们对此一定要持谨慎态度，不能贸然行动，一个文明被毁灭和奴役的风险不是任何人能够承担得起的。

参考文献

[1]金纬. 继续探索地球外的生命[J]. 自然杂志,1980,(09):690.

[2]陈一鸣. “旅行者1号”飞出太阳系[N]. 人民日报,2013-09-14(011).

[3]黄志洵. 论寻找外星智能生命[J]. 前沿科学,2015,(04):34-59.

[4]张冬冬. 火星生命探寻锁定新方向[J]. 前沿科学,2013,(04):91-93.

[5]记者毛文波顾钢. 火星表面存在大片水域[N]. 科技日

报,2005/12/02(002).

[6]土卫二冰态表层下可能有咸海水[N]. 新华每日电讯,2009-06-25(005).

[7]孙刚. 科学家激辩:人类是否应该接触外星人?[N]. 中国航天

报,2015-02-28(004).