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本文選自：《大自然探索》怎樣尋找外星人，為什么要尋找外星人呢？因為外星人肉質(zhì)鮮美，雞肉味嘎嘣脆！ 尋找外星人可以滿足中國人的食欲。下面開始言歸正傳，如何尋找外星人！ 2014年2月，一位著名外星生命搜索專家表示，外星生命有可能在2040年被找到。那么，這種說法的可信度有多高？為什么很多科學家會相信外星人的存在？如果外星人真的存在，它們在什么地方，可能長什么模樣？科學家怎樣尋找外星人？ 外星人，是一個令人好奇，并引發(fā)無限想象的議題。《尋找外星人》從科學尋找外星人的簡要歷史和重要意義引入，先分析尋找外星人的定義，隨后，審視我們的地球家園，分析產(chǎn)生智慧生命的條件，并假設(shè)有外星人，看能否發(fā)現(xiàn)我們。接著，巡訪太陽系，給出科學家們關(guān)于是否存在外星人的爭論，科學地估算宇宙中有多少星球可能存在智慧生命。然后，給出已經(jīng)和正在進行的被動搜尋地球以外智慧生命和主動發(fā)送地球信息的項目。最后附有人類尋地球以外智慧生命國際公約。 人類自從進入上世紀開始，就從未停歇找尋外星人蹤跡的舉動，對于外星人的關(guān)注也是日益上升，到現(xiàn)在的21世紀開始，幾乎是全民關(guān)注外星人的動向，一點光一點亮出現(xiàn)在夜幕之中，都可能被當做是外星人的存在。不過雖然說雖然說尋找外星人這件事已經(jīng)持續(xù)了近百年之久，真正證實過外星人存在的，卻沒有幾件事，沒有充足的證據(jù)告訴我們，外星人地球造訪過地球，或者存在在宇宙的某一個角落，那么人類i型昂尋找外星人，又該如何下手呢？
①2040年找到外星人？ 著名外星生命搜索專家表示，外星人有可能在2040年被找到。 ②外星生命在哪里？ 科學家一直都在搜索外星生命，那外星生命最可能存在于宇宙的什么地方？ ③太陽系的候選者 以對宇宙生命的新概念，科學家在地球家門口尋找外星生命。 ④外星人長什么樣子？ 如果外星生命真的存在，它們會是什么模樣？ ⑤外星生命基本法則 外星生命也不得不遵從一些普遍準則。 ⑥尋找外星人活動痕跡 外星人的活動可能會產(chǎn)生可探測的痕跡。 ⑦望向太陽系以外 科學家也在搜尋可能支持生命的系外行星。 ⑧為什么還沒找到外星人？ 外星生命世界在理論上比牛毛還多得多，那我們?yōu)槭裁催€沒有找到它們？ ①2040年找到外星人？ 著名外星生命搜索專家表示，外星人有可能在2040年被找到。
2014年2月6日，在美國宇航局組織的一次研討會上，美國加利福尼亞州外星生命探尋研究所的塞思·肖斯塔克（上圖）表示，外星人有可能在2040年被找到。他如此樂觀的部分原因是：到那個時候，科學家已經(jīng)完成了對足夠多的恒星系統(tǒng)的搜索，從而很有可能發(fā)現(xiàn)由外星人制造的電磁信號。 肖斯塔克說，美國宇航局用于搜索行星的空間望遠鏡“開普勒號”的觀察工作已顯示，銀河系可能充滿支持生命的世界。在每五個恒星系統(tǒng)中就有一個恒星系統(tǒng)至少擁有一顆或許能支持生命的行星，這意味著我們的銀河系中有著上百億顆類地行星。肖斯塔克及其同事認為，至少有一些類地行星擁有智慧生命，這些生物像地球人那樣擁有向宇宙空間發(fā)送電磁信號的能力。 不過，人們假想中的外星生命不單指比人類還復(fù)雜、擁有先進技術(shù)的外星人，也包括簡單的、細菌一樣的微生物，甚至有科學家認為還包括病毒。事實上，對外星生命的搜尋不止針對擁有先進技術(shù)的地外文明，在肖斯塔克等科學家將射電拋物面天線對準天空，以期發(fā)現(xiàn)外星生物制造的東西的同時，其他很多科學家卻一直在尋找被認為更加普遍地分布在整個宇宙的簡單生命形式。所以，肖斯塔克把搜尋外星生命的工作視為一個三方競賽，參賽三方分別是：尋找智慧生物的科學家，在火星等太陽系天體上搜尋簡單生物的科學家，以及專注于發(fā)現(xiàn)太陽系外的行星（簡稱系外行星）上微生物跡象的科學家。 對外星生命理念進行開發(fā)和測試的學科，被稱作天體生物學（這門學科也包括從天文學角度研究地球生命）。美國科學家曾經(jīng)報告說，他們基于生物體的基因復(fù)雜性的研究結(jié)果表明，宇宙中的生命可能始于97±25億年前。也就是說，早在地球形成之前數(shù)十億年，宇宙中就已有生命存在。事實上，諸如細菌這樣的外星生命，一直被假定存在于太陽系和整個宇宙中。這一假設(shè)（也稱“外星人假說”）是基于宇宙的宏大規(guī)模，以及在可觀測宇宙中普遍適用的物理學法則?！巴庑侨思僬f”是由美國宇宙學家卡爾·薩根和英國物理學家斯蒂芬·霍金等人提出的，它認為在地球之外不可能不存在生命。這個假說是“哥白尼原則”的體現(xiàn)，該原則認為地球并未占據(jù)宇宙中的獨特地位。這個假說也符合“中庸性原則”，該原則認為地球生命并無任何特殊性?？茖W家猜測，生命可能在宇宙中許多不同的地方都獨立起源過，或者，生命的起源并非頻繁，但起源后就在可居住行星之間傳播。 需要說明的是，雖然有多種外星人存在的說法，但它們都備受爭議，而且迄今為止沒有任何證據(jù)被普遍接受。絕大多數(shù)科學家駁斥了諸如外星飛碟和外星人綁架事件之類聳人聽聞的說法，大多數(shù)“不明飛行物”（也稱UFO或飛碟）被解讀為要么是地球飛行器，要么是已知的天體，要么是騙局。2011年11月，有人兩次請求美國政府“正式承認外星人已經(jīng)造訪過地球”，并且“公布政府刻意隱瞞的、與外星人接觸的有關(guān)情況”。白宮對此給出的官方回應(yīng)是：“美國政府沒有證據(jù)表明地球之外存在任何生命，或者說沒有證據(jù)表明外星人與地球人有過接觸。也沒有可信的信息暗示（政府）向公眾隱瞞了這方面的任何證據(jù)?！钡@份回應(yīng)進一步指出，諸如外星生命探尋研究所、“開普勒號”空間望遠鏡和美國宇航局火星車之類的任務(wù)，正持續(xù)尋找外星生命的跡象?；貞?yīng)中還說，其他行星上存在生命的可能性“相當高”，“但考慮到距離之遙遠，我們與它們中的任何生命（尤其是智能生命）接觸的可能性都很低?！?/p>
②外星生命在哪里？ 科學家一直都在搜索外星生命，那外星生命最可能存在于宇宙的什么地方？ 從20世紀中期開始，科學家一直都在搜索外星生命的跡象。那么，外星生命最可能存在于宇宙的什么地方呢？ 根據(jù)電腦模擬，在地球形成之前，生命所需的復(fù)雜有機分子就可能已在環(huán)繞太陽的原行星盤（由塵埃顆粒構(gòu)成）中形成?？茖W家認為，同樣的過程可能也發(fā)生在了其他恒星的行星系統(tǒng)中。根據(jù)這種研究，科學家一直都在推廣這樣一個理念：“可居住地帶”是最可能找到外星生命的地方。所謂“可居住地帶”，是指與恒星的距離既不太遠也不太近的區(qū)域，因而在這個區(qū)域內(nèi)的行星表面可能存在液態(tài)水。2007年以來的多項發(fā)現(xiàn)暗示：宇宙中像地球一樣的可居住行星多如牛毛。2013年11月，有科學家基于“開普勒號”太空任務(wù)的探測數(shù)據(jù)報告說，光是在銀河系中，就可能有多達400億顆地球大小的行星在環(huán)繞類太陽恒星或紅矮星，其中離我們最近的一顆行星距離地球12光年。2014年3月，英國科學家報告說，新發(fā)現(xiàn)8顆太陽系外行星候選對象，它們圍繞紅矮星運行，距離地球15～80光年。銀河系大約1000億顆恒星中至少75%是這種紅矮星。這些新的探測結(jié)果支持了“開普勒號”的觀察結(jié)果。
宇宙中的可居住地帶看來十分廣大。那么，科學家從哪里入手尋找外星生命呢？ 當然，他們首先會在地球家門口尋找——太陽系中的一些天體被推測可能具備支持外星生命的環(huán)境，尤其是那些可能擁有地下海洋的天體。金星和火星，再加上環(huán)繞木星和土星的多顆天然衛(wèi)星，甚至包括彗星和一些小行星，都被懷疑可能存在支持生命繁衍的環(huán)境。木星的衛(wèi)星歐羅巴（木衛(wèi)二）已被幾乎肯定地證實存在地下海洋，這里也被相信是太陽系中除地球外最適合多細胞生物存在的環(huán)境。 不過，由于太陽系中其他地方缺乏像地球這樣對生命友好的可居住環(huán)境，天體生物學家猜測，就算將來在地球以外的太陽系其余地方找到生命，它們也很可能只是極端微生物，而不可能是復(fù)雜生物，也就是說不可能是外星人。
地球極端環(huán)境中的生命 直到大約35年前，科學界都相信地球上的所有生命都依賴來自太陽的能量?？茖W家當時還相信，在那些溫度很極端的地方（例如溫度很高的間歇泉或噴泉，或者南極洲冰冷的沙漠中）是不可能發(fā)現(xiàn)生命的。 然而，隨著海洋學家探索海底的熱液噴口（在那里，地殼噴出溫度很高卻富含礦物質(zhì)的海水），上述理念被徹底推翻。熱液噴口位于海面下幾千米的海底，那里溫度低至或接近冰點，絕對暗無天日，壓力很高?？茖W家在這些噴口（也稱黑煙囪）周圍的生物社區(qū)里，發(fā)現(xiàn)了蚌殼、螃蟹和奇異并且巨大的管蟲（也稱多毛蟲，它們身長可達2米）。要知道，從黑煙囪噴出的海水溫度高達110℃～350℃。 在如此極端的條件下，這些動物是怎樣存活的呢？在這里的海水中，科學家發(fā)現(xiàn)了能分解水中硫化氫以獲取能量制造有機化合物的細菌。在管蟲的身體組織中，這些細菌幫助管蟲從海水中獲得能量。蚌蛤吃細菌，螃蟹吃管蟲。深海熱液噴口生物社區(qū)的發(fā)現(xiàn)暗示，既然生命在沒有陽光的地方也能演化出來，那么在其他從恒星那里得不到充足光線的行星上也可能有生命存在。 生命也發(fā)現(xiàn)于地球上其他的極端環(huán)境?？茖W家在南極洲沙漠的巖石樣本中發(fā)現(xiàn)了地衣群落，那里的溫度經(jīng)常在零下幾十攝氏度，液態(tài)水極少甚至沒有。與之形成對比的是，在溫度超過沸點的熱泉中也發(fā)現(xiàn)了耐熱菌。既然生命在地球上的極端環(huán)境中也能夠演化，那么在諸如火星這樣的其他世界的極端環(huán)境中，又怎么能肯定不存在生命呢？
③太陽系的候選者 以對宇宙生命的新概念，科學家在地球家門口尋找外星生命。 長久以來科學家一直猜測火星上存在生命?，F(xiàn)在他們普遍相信，過去的火星曾經(jīng)存在過液態(tài)水，甚至今天火星的表面下依然存在液態(tài)水。2006年，來自于美國宇航局“火星全球勘測者號”軌道器的照片，顯示出最近（10年內(nèi)）冰冷的火星表面下有過液體流動的證據(jù)。2008年7月，美國宇航局“鳳凰號”火星登陸器上的儀器在一個火星土壤樣本中辨識到了水。 迄今，已有大量證據(jù)表明，火星曾有過溫暖、濕潤的過去：干涸河床、極地冰蓋、火山以及因為水的存在而形成的礦物都已被發(fā)現(xiàn)。德國航天中心進行的“火星模擬實驗”則表明，地衣在今天的火星環(huán)境中能夠存活。也就是說，就算是目前的火星狀況也可能支持生命。 2012年6月，一些科學家報告說，通過測量火星上的氫和甲烷比例，有助于確定火星生命存在的可能性——如果這一比例低于大約40%，就暗示今天的火星依然有活躍的生命。2013年12月，美國宇航局的“好奇號”火星車在探索火星表面的蓋爾隕坑時，發(fā)現(xiàn)了一個古老淡水湖的遺跡，它可能曾經(jīng)為微生物提供過友好的環(huán)境。2014年1月，美國宇航局科學家又報告說，“好奇號”和“機遇號”火星車目前已開始尋找古老火星生命的證據(jù)。 直到30多年前，火星還被認為是地球以外唯一的有那么一點點可能性找到生命的地方。然而，在今天，隨著在地球上最寒冷、最酷熱等看起來最不適合生命存在的地方發(fā)現(xiàn)了新的生命形式，科學家對宇宙生命的概念已經(jīng)發(fā)生了天翻地覆的變化。 下面，就讓我們來看看太陽系內(nèi)有可能發(fā)現(xiàn)外星生命（但不一定是高級生命）的其他地方。 金星 包括卡爾·薩根在內(nèi)的多位科學家提出假設(shè)：微生物可能存在于金星上空50千米以上的穩(wěn)定云層中。這個假說是基于這種前提：對生命友好的氣候與化學失衡。 谷神星 “赫歇爾空間天文臺”最近證實，矮行星谷神星的大氣層中存在水蒸氣?！昂招獱枴笨赡苓€在谷神星表面探測到了冰霜。水的存在再加上谷神星的溫度，讓科學家推測谷神星上可能存在生命。計劃于2015年春季進入環(huán)繞谷神星的軌道的美國宇航局“黎明號”探測器，或許有助于給出確定的說法。 木星 卡爾·薩根及其他一些科學家在20世紀60和70年代進行的電腦模擬表明，基于對木星大氣層狀況的觀測，木星大氣層中可能存在以氨基酸為基礎(chǔ)的宏觀生物。然而，木星大氣層的狀況看來不允許分子生物化學所需的包囊作用類型，所以不可能存在生命。不過，一些木衛(wèi)上可能存在支持生命的環(huán)境?？茖W家暗示，在三顆外圍木衛(wèi)—— 歐羅巴（木衛(wèi)二）、加尼美得（木衛(wèi)三）和卡利斯托（木衛(wèi)四）的地殼下面可能存在海洋環(huán)境。未來的探測任務(wù)將確定這些環(huán)境的可居住性，其中歐羅巴被認為是外星生命的首選之地。 如果歐羅巴的海底存在熱液噴口，它們就可能暖化海洋，支持多細胞生物存在。還有一種可能性是，歐羅巴或許支持大型生物的生存，這些生物所需的氧由宇宙射線撞擊歐羅巴表面的冰層而產(chǎn)生。2011年，探測器發(fā)現(xiàn)歐羅巴的厚厚冰殼內(nèi)存在巨型湖泊，這大大提升了歐羅巴存在生命的可能性?？茖W家發(fā)現(xiàn)，環(huán)繞這些湖泊的冰架看來正在向湖中坍塌，這提供了一種機制：在歐羅巴表面被陽光照射區(qū)域產(chǎn)生的有利于生命形成的化合物，有可能被傳遞到歐羅巴的內(nèi)部。2013年12月，美國宇航局科學家報告說，他們在歐羅巴的冰地殼上探測到了“黏土樣礦物質(zhì)”—— 經(jīng)常被與有機材料聯(lián)系起來的層狀硅酸鹽，這些礦物質(zhì)的存在可能是小行星或彗星撞擊歐羅巴的結(jié)果。 土星 盡管土星本身被認為對生命不友好，但科學家推測土星的衛(wèi)星泰坦（土衛(wèi)六）和恩刻拉多斯（土衛(wèi)二）可能支持生命存在。泰坦是土衛(wèi)中最大的一顆，也是已知具有實質(zhì)性大氣層的唯一一顆衛(wèi)星。來自美國宇航局與歐空局合作的“卡西尼-惠更斯”探測器的數(shù)據(jù)，推翻了泰坦擁有全球性碳氫化合物海洋的假設(shè)，但后來又證明在泰坦極地地區(qū)存在多個碳氫化合物湖泊，這也是在地球以外首次發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定的大型液體結(jié)構(gòu)。探測數(shù)據(jù)還顯示，泰坦表面附近的大氣化學與那里有生物消耗氫、乙炔和乙烷并產(chǎn)生甲烷的推測相吻合，但這并不能證明這種假設(shè)是正確的。另一種假設(shè)是，當?shù)厍蛟庥鲆淮未笠?guī)模的小行星或彗星撞擊（例如6500萬年前導(dǎo)致恐龍滅絕的撞擊）時，微生物可能被撞出地球并幸存，經(jīng)過漫長之旅后登陸泰坦，從而帶給了泰坦生命。
至于恩刻拉多斯，它支持生命的條件包括地熱活動、水蒸氣以及被潮汐效應(yīng)加熱的、潛在的冰下海洋。2005年，“卡西尼號”探測器在飛過恩刻拉多斯表面一座間歇泉噴出的、由冰粒和塵埃組成的羽流時，探察到了碳、氫、氮和氧，它們都是支持生命的基本元素。羽流的溫度和密度表明間歇泉下方可能存在一個液態(tài)水源，但“卡西尼號”尚未能證實恩刻拉多斯存在生命。 太陽系小天體 太陽系小天體也被推測可能存在極端微生物。有科學家提出，彗星上有可能存在微生物。曾有消息說，科學家從曾經(jīng)在月球表面待過兩年半的“勘測者3號”探測器的相機上發(fā)現(xiàn)了活的細菌。但這一說法遭到反駁，因為這些細菌完全有可能是地球上的細菌，由于消毒不嚴格而污染了“勘測者3號”。
尋找太陽系中的生物學指針 一些科學家正通過研究火星表面和檢測墜落到地球上的隕石樣本，尋找太陽系中的生物學指針。在美國宇航局“海盜號”火星車于火星表面進行的一次實驗中，被加熱的火星土壤樣本釋放的氣體被認為與微生物存在的跡象符合。但由于沒有其他試驗支持這一說法，所以多數(shù)科學家相信上述跡象其實是由非生物反應(yīng)導(dǎo)致的。1996年，疑為火星隕石的ALH84001隕石被宣布存在疑似氰菌的結(jié)構(gòu)。不過，這個說法也頗具爭議。 2005年2月，兩名美國宇航局科學家報告說，他們可能發(fā)現(xiàn)了火星現(xiàn)存生命的證據(jù)，因為火星大氣中的甲烷指針很像是地球上一些原始生命形式產(chǎn)生的甲烷。但美國宇航局官方并不認可這個說法，而這兩名科學家中的一名稍后撤消了上述驚人宣布。盡管這類發(fā)現(xiàn)依然備受爭議，但科學家們對火星生命的支持卻有增無減。例如，在歐洲空間局公布火星大氣層中發(fā)現(xiàn)甲烷的一次大會上，到場科學家中有75%相信火星上曾經(jīng)存在過細菌，有25%相信今天的火星上仍然有細菌存在。2011年11月，美國宇航局發(fā)射“火星科學實驗室號”火星車——“好奇號”，旨在使用一系列科學儀器尋找過去或現(xiàn)在火星上的可居住性。2012年，“好奇號”登陸火星表面的蓋爾隕坑。 2011年3月，美國宇航局馬歇爾太空飛行中心的天體生物學家理查德·B·胡佛聲稱，他在CI1含碳隕石中發(fā)現(xiàn)了與氰菌相似的微化石結(jié)構(gòu)。然而，美國宇航局公開表示不認可這個說法。2011年8月，基于對在地球上發(fā)現(xiàn)的隕石的研究，美國宇航局暗示地球生命的基本構(gòu)建單元—— DNA和RNA的組分（腺嘌呤、鳥嘌呤及相關(guān)有機分子）有可能形成于地球之外的太空。一些科學家在2011年10月報告說，宇宙塵埃包含的復(fù)雜有機物可能由恒星天然而迅速地制造，這些化合物可能與地球上的生命演化有關(guān)。如果真是這樣，那么地球生命的出現(xiàn)就比較容易。 2012年8月，哥本哈根大學科學家報告說，在一個遙遠的恒星系統(tǒng)（原恒星雙星IRAS 16293-2422，距離地球大約400光年）中發(fā)現(xiàn)了乙醇醛。這種分子是核糖核酸即RNA的基本組分。這一發(fā)現(xiàn)暗示，復(fù)雜有機分子有可能在行星形成之前就在恒星系統(tǒng)中誕生了，最終抵達年輕的行星。2012年9月，美國宇航局科學家報告說，在恒星際介質(zhì)條件下，多環(huán)芳烴通過氫化作用、氧化作用和羥基化轉(zhuǎn)變成更復(fù)雜的有機物，向著生命的基本構(gòu)建單元發(fā)展。另外，作為這些轉(zhuǎn)變的結(jié)果，多環(huán)芳烴會失去光譜指針，這可能正是在恒星際冰粒中檢測不到多環(huán)芳烴的原因之一。 2013年1月，錢德拉·維克拉馬辛在邊緣科學雜志《宇宙學》上發(fā)表文章說，他在2012年12月29日墜落于斯里蘭卡中北部的一枚碳質(zhì)隕石中，發(fā)現(xiàn)了疑似硅藻細胞化石的結(jié)構(gòu)。不過，這一說法并未得到主流科學界關(guān)注。
④外星人長什么樣子？ 如果外星生命真的存在，它們會是什么模樣？ 如果外星生命真的存在，它們會是什么模樣？是像細菌、病毒或藻類那樣簡單的生物，還是比人類更復(fù)雜的智能生物？它們是動物、植物，還是兼具二者的特征？它們是否有四肢，像我們一樣直立行走？它們是否依賴視覺或其他感覺來采集環(huán)境中的信息？它們是否呼吸氧氣或其他氣體？ 對外星人形象和特點的猜測主要表現(xiàn)在科幻小說及科幻影視作品中。但在這里，我們從科學的視角出發(fā)，運用從地球上得到的知識來推測外星生命形式會是什么樣。 我們習慣以影視作品中刻畫的外星人形象來想象它們：它們基本上也是人形，這其實是因為它們的扮演者是人，哪怕是動畫中的外星人也沒有脫離基本人形或地球上的動物特點。另外，觀眾對人形外星人的認同度也高于對奇異外星人。然而，人體的基本形態(tài)——兩側(cè)對稱，有一個腦袋、雙腿和雙臂——其實是源自早期殖民地球大陸塊的兩棲動物和爬行動物，但這樣的基本形態(tài)也演化在外星世界上的可能性很小。因此，請你暫時忘掉影視作品中的外星人形象，來到天體生物學的世界。 前面已提到，天體生物學是研究宇宙中生命的科學。通常，天體生物學家必須使用從地球上學到的生命信息作為向?qū)?，來研究其他地方的生命。現(xiàn)在，讓我們首先了解一下生命的定義是什么。 盡管很難清晰地定義“生命”，大多數(shù)生物學家卻同意各種生物有許多共同的生命特征。如果一個物體具有以下特征，它就會被認為是有生命的，或者說是“活的”。 有組織 生物都由被組織成細胞的原子和分子組成。生物細胞可以是一樣的，也可以為了完成不同的功能而呈現(xiàn)專業(yè)化。細胞又可能進一步構(gòu)建組織、器官和系統(tǒng)。地球生物在組織和復(fù)雜性方面非常多樣。 自我平衡 生物執(zhí)行各種功能，讓自身保持在一個相對不變的狀態(tài)，稱為自我平衡。例如，你的身體具有保持體溫不變的系統(tǒng)，如果冷了你就打顫，如果熱了你就出汗。 復(fù)制 生物都能復(fù)制自己，要么是通過無性繁殖來精確復(fù)制（克?。?，要么是通過有性繁殖來進行類似復(fù)制。 生長和發(fā)育 生物會生長，從較小和較簡單的形式開始發(fā)育。例如，一個人是從一只受精卵開始的，逐漸發(fā)育成胚胎、胎兒和嬰兒，嬰兒隨后變成幼兒、青少年和成年人。 從環(huán)境中獲取能量 生物不會保持在一個相對恒定的、有組織的狀態(tài)，因為那就違反了第二熱力學定律。這個定律指出，一切物體的混亂程度（稱為熵）都會增加。一個生物要保持組織結(jié)構(gòu)，就必須吸收、處理和消耗能量。人和其他動物完成這一點的方式，是通過吃食物，并且從食物中獲得能量。
對刺激做出反應(yīng) 生物會回應(yīng)環(huán)境中的改變。例如，如果一個刺激讓你感到痛，你就會遠離那個物體。如果你把植物放在光照充分的窗戶旁，枝條就會朝著光源生長（這被叫作趨光性）。為了獲得保護，一些動物會改變體色，讓自己與環(huán)境融為一體（這被叫作偽裝）。 適應(yīng)環(huán)境 生物的特征都趨于適應(yīng)環(huán)境。例如，海豚的鰭是扁平的，適合來游泳。蝙蝠的翅膀與海豚鰭骨的基本結(jié)構(gòu)相同，但前者有一層薄膜來實現(xiàn)飛行。 有了生命定義之后，再讓我們來看看生命在非常漫長時間里的變化。決定物種起源、生存、保持不變或滅絕的基本法則，就是由進化論鼻祖達爾文提出的自然選擇。達爾文進化理論有以下要點： ●相似的生物繁殖相似的生物。例如，狗繁殖狗，蒲公英繁殖蒲公英，魚繁殖魚。 ●通常，在繁殖的后代中，存活數(shù)量都低于繁殖數(shù)量。 ●在任何生物中，個體的任何特征都有所不同，例如身高、膚色、毛色或喙的形狀，而這些不同可遺傳給下一代。 ●一些變異是有益的，它們使得生物個體更加適應(yīng)環(huán)境。但也有一些變異是有害的。擁有有益變異的生物將存活，并且把自己的特質(zhì)傳給后代；而擁有有害變異的個體將死亡，其特質(zhì)不會遺傳—— 這就是自然選擇。 ●只要時間充足，自然選擇就會累積好的特質(zhì)，其所屬物種就會繼續(xù)演化。 盡管達爾文的進化論的提出目的是為了解釋地球物種變化，它的基本原理卻具有普遍適用性，因此也可能適用于外星生命。
⑤外星生命基本法則 外星生命也不得不遵從一些普遍準則。 運用從地球上獲得的關(guān)于生命的知識，可以推斷外星生命的狀況嗎？雖然外星生命很可能與地球生命有很大不同，但如同地球生命盡管多樣也都遵從某些普遍準則，外星生命可能也不得不遵從以下一些普遍的準則： ●外星生命也會被物理學和化學法則主宰。 ●外星生命一樣得基于某些類型的化學能（科幻作品中渲染的純能量外星人肯定不存在）。 ●在地球上，所有生物化合物的溶劑都是液態(tài)水。其他化合物也可能充當溶劑，例如氨、甲烷、硫化氫或氟化氫。 ●外星生命可能也需要使得溶劑能保持液態(tài)的溫度。 ●外星生命可能需要使得溶劑能以物質(zhì)的三種狀態(tài)（固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)）存在所需的環(huán)境壓力和溫度。 ●生物需要能量以保持結(jié)構(gòu)。這種能量可能來自于一顆恒星，或者來自于化學能或地熱能（例如海底熱液噴口及熱泉就是這樣）。 ●地球上的生物都有組織結(jié)構(gòu)，并且由實施生物化學功能的復(fù)雜碳基分子組成。碳是一種全能原子，能與多達四種其他原子結(jié)合，以很多形態(tài)組成分子。盡管不如碳那么全能，硅也能與其他原子形成多達四種化學鍵，因此可能作為外星生命的分子基礎(chǔ)（碳硅雜交分子同樣如此）。外星生命很可能也需要某種類型的復(fù)雜分子來執(zhí)行相似的功能。 ●對地球生物而言，脫氧核糖核酸（DNA）是一種復(fù)雜分子，它攜帶遺傳信息，并且指引其他分子形成以使得生命進行繁殖和發(fā)揮功能。由于生命的特征之一就是繁殖，所以看來外星生命也擁有某種類型的信息分子。 ●比微生物大的外星生命應(yīng)該需要細胞的某種對等物。隨著生物體變大，它的內(nèi)部容量的增長速度大于表面積的增長速度。這就對生物體的個頭施加了上限，因為來自于生物體外的物質(zhì)必須通過擴散以經(jīng)過和穿越整個生物體，而這取決于大的表面積、短的距離和濃度差異。隨著生物體變大，到達其中心的距離增大，擴散速度減慢。為了維持可運作的擴散距離，生物體必須擁有許多小細胞而不是一個大細胞。于是，外星人應(yīng)該是多細胞的，我們不要指望會發(fā)現(xiàn)科幻電影中描繪的那種寬達幾光年的單細胞外星人。 ●外星生命也應(yīng)該遵循進化論，會不斷演化和適應(yīng)環(huán)境。多細胞外星人的生理構(gòu)成應(yīng)該最適合環(huán)境需求。外星人的內(nèi)臟系統(tǒng)也應(yīng)該要適應(yīng)于溫度、濕度和引力等環(huán)境條件。 下面，讓我們主要聚焦外形復(fù)雜的外星人。 ●外星人應(yīng)該需要某種方式來把固體、液體和氣體帶進自己體內(nèi)，讓它們分布到每個細胞并且移走廢物（例如，等同于心臟、血管和腎臟）。 ●外星人也應(yīng)該能從環(huán)境中攝入能量、抽取能量和清除廢物。 ●外星人應(yīng)該有感官（例如視覺、聽覺和觸覺），以便從環(huán)境中獲取信息和對刺激作出回應(yīng)（雖然我們把視覺作為主要感官，外星人卻并不一定會這樣）。外星人可能也需要某種類型的大腦或神經(jīng)系統(tǒng)來處理信息。 ●外星人應(yīng)該有某種繁殖手段，要么是有性繁殖，要么是無性繁殖。外星生命或許會與地球生命有類似的生態(tài)學結(jié)構(gòu)。 ●外星人的數(shù)量也應(yīng)該會受制于食物、掠食者、疾病及其他環(huán)境因素。 ●外星生命形式也可能存在食物鏈關(guān)系。生產(chǎn)者制造食物，消費者吞吃生產(chǎn)者或其他消費者，食腐動物把從死尸那里得到的原子和分子送回環(huán)境中。 ●外星生命也應(yīng)該與棲居地和生態(tài)系統(tǒng)整合。 正如你所見，任何類型的生命都與所在環(huán)境分不開。因此，外星的環(huán)境條件應(yīng)該在決定外星生命形式的特征方面起著極其重要的作用。 推測外星人的樣子 既然迄今為止尚無任何地外生命形式被確鑿無疑地發(fā)現(xiàn)，那么，外星生命仍然處在我們的想象力中?？苹米髌纷髡哂绕涫窃噲D嚴格遵循真正科學原理的作者，在這方面已經(jīng)努力了多年。他們首先設(shè)計或建造一個世界，仔細編制其物理學、天文學和生態(tài)學特征。下一步，他們構(gòu)想出什么樣的外星人可能存在于哪個世界上。這方面的一個例子是“艾伯納計劃”，參與該計劃的多名科幻作家一起創(chuàng)建了一個叫作“艾伯納”的世界，它有完整的行星、地質(zhì)和生態(tài)數(shù)據(jù)。參與者還設(shè)計出了艾伯納生物的模樣。 在其作品《引力任務(wù)》中，美國科幻作家哈爾·克萊蒙特創(chuàng)建了一個環(huán)繞雙恒星系統(tǒng)、名叫“梅斯克林”的世界。行星梅斯克林每18分鐘自轉(zhuǎn)一圈，這導(dǎo)致梅斯克林的形狀有點扁平。梅斯克林的引力在赤道是地球引力的3倍，而在兩極是地球的700倍。梅斯克林有氫大氣層和甲烷海洋。梅斯克林人是這顆行星上的主導(dǎo)動物，它們其實是小型的百足蟲狀生物，幾丁質(zhì)（一種蛋白質(zhì)）組成了它們的昆蟲骨架。它們有18對頂端呈吸管狀的腿。它們還有用于抓握的前夾鉗和強壯的循環(huán)系統(tǒng)。它們通過殼吸收氫。由于生活在引力很大的世界上，梅斯克林人非常強健，但它們害怕自己被提起來，因為哪怕從矮處跌落地面對它們來說也是致命的。 下面，讓我們來想象另一個外星人的世界。這顆行星環(huán)繞一顆明亮的恒星，行星表面只有1/10被水覆蓋，但大陸上有一些水體，它們大多集中在沙漠下，水源來自不多的降雨。這樣的環(huán)境光照強烈，熾熱而干燥。這顆行星很大，表面引力比地球上的大100倍。它的大氣層與地球大氣層類似，由氦、氧和二氧化碳組成。 我們設(shè)想這個世界有兩種外星人（確切地說是兩種高級動物）。它們都是游動掠食者，生活在為數(shù)不多的表面水源周圍。它們都很矮，身高大約為30厘米，肢體卻厚實，能在巨大的引力下支撐體重。它們都有很厚的皮膚來阻止蒸發(fā)和保存水分。為了獲得信息，它們當中的一種主要依賴視覺，另一種則主要依賴化學感官（味覺和嗅覺）。下面，我們對這兩種外星人作進一步設(shè)想。 拉希拉姆 它看上去就像是走動的抽水馬桶。它的嘴巴部分被與扁平基部相連的三條細長肢腿支撐。在它的基部下面有許多鱗片，所以基部能在沙漠上滑行，就像在地上游動的蛇那樣。拉希拉姆有多個感覺附器，這讓它能通過化學手段定位獵物。它在小型表面水體附近捕獵，沿著水邊小心尋找獵物，也通過品嘗沙和水來尋找獵物線索。一旦定位獵物，拉希拉姆就蹲下并滑向獵物，然后張開大嘴，把獵物吸進口中整個吞下。 尼爾巴 它的個頭稍大于拉希拉姆，生活在近岸的水中，很像鱷魚，但并非完全的水生動物。當其他動物（尤其是拉希拉姆）來到水邊，尼爾巴就會突然冒出來襲擊它們。尼爾巴有大大的腦袋，鼻孔位于鼻子頂部，這樣就算身體的大部分位于水下，它也能呼吸。尼爾巴的皮膚很厚，能阻止它在烈日下出水時失水。尼爾巴的前肢粗大，肌肉發(fā)達，再加上腳上的爪子，能有效地捕殺獵物。長長的尾巴有助于尼爾巴在水中游動，箭頭一樣的尾端有助于它捕獵和保衛(wèi)領(lǐng)地。
⑥尋找外星人活動痕跡 外星人的活動可能會產(chǎn)生可探測的痕跡。 目前對外星智能生命的搜尋，主要集中于搜索可能由外星人發(fā)射的無線電信號，它們可能將證明外星智能生命的存在?？茖W家認為，就算外星人并沒有試圖引起我們的注意，它們的活動也會產(chǎn)生可探測的痕跡。一個類似的暗示是，外星人可能會在可見光及紅外光譜發(fā)射脈沖及連續(xù)的激光信號，激光信號的優(yōu)點是不會在恒星際介質(zhì)中被抹掉，因而可能有助于恒星之間的通信。不過，雖然包括激光傳輸和恒星際飛行在內(nèi)的技術(shù)都曾被作為外星人技術(shù)而認真考慮過，但由于它們的單位信息傳播成本極為高昂，科學家相信無線電傳輸才是恒星際通信的可行選擇。 一些科學家假定，非常先進的外星文明可能會創(chuàng)建人工黑洞，作為一種能量來源或廢物處理手段。因此，觀測質(zhì)量低于3.5倍太陽質(zhì)量（天然黑洞的理論質(zhì)量下限）的黑洞，就可能找到外星文明的證據(jù)。 美國費米國家加速器實驗室的理查德·卡利根曾提出過搜尋外星人活動痕跡的六種方法： 搜尋外星文明“光污染” 人口稠密的外星城市可能會產(chǎn)生像地球一樣的“光污染”。 搜尋外星大氣中的人造化合物 外星人可能會產(chǎn)生具有吸收特定波長的紅外線能力的人造化合物，比如氯氟碳化合物。 搜尋核裂變產(chǎn)物 如果外星人已經(jīng)掌握了核能利用技術(shù)，那么它們就會在外星上留下核廢料，其中包括核裂變產(chǎn)物，比如锝和釹。 搜尋“戴森球” 高度發(fā)達的外星文明或許會因其巨大的工程項目如“戴森球”（一種可以包圍恒星的球狀結(jié)構(gòu)，1960年由弗里曼·戴森提出）而泄露自己的行蹤。被恒星炙烤的“戴森球”會發(fā)出能夠從地球上觀測到的紅外線。 搜尋“費米氣泡” 外星文明或許會圍繞多個恒星建造多個“戴森球”（被稱之為“費米氣泡”）?！百M米氣泡”或許也會發(fā)出能夠從地球上觀測到的紅外線。 搜尋外星人改造恒星的證據(jù) 高度發(fā)達的外星文明或許能夠在其母星（恒星）進入暮年時，對其進行改造，以保證自己的星球宜居，這就會給恒星帶來獨特的特征。
⑦望向太陽系以外 科學家也在搜尋可能支持生命的系外行星。 科學家對可能支持生命的系外行星的搜尋范圍限于位于可居住地帶內(nèi)的類地行星。目前的無線電探測方法對于這類搜索來說是不夠的，因為現(xiàn)有技術(shù)所提供的分辨率不足以解析系外行星的細節(jié)情況。未來的望遠鏡應(yīng)該能拍攝到恒星附近的行星，由此可能揭示生命的存在（不管是直接探測還是運用光譜儀間接探測），還可能揭示一些重要信息，例如行星大氣層中自由氧的存在。 有科學家認為，距離地球最近的恒星系統(tǒng)——半人馬阿爾法星（中國稱南門二）可能包含支持生命的行星。2007年4月24日，歐洲南方天文臺科學家宣布發(fā)現(xiàn)了第一顆類地行星——“葛里斯 581c”。它在可居住地帶內(nèi)環(huán)繞恒星“葛里斯 581”（距離地球20.5光年的一顆紅矮星）。科學家起初認為這顆行星上可能存在液態(tài)水，但最近的電腦模擬暗示它的大氣層中的二氧化碳和甲烷會造成失控的溫室效應(yīng)，這會讓“葛里斯 581c”的表面溫度超過100℃，因此這顆行星存在生命的希望渺茫。目前，科學家正在把目光轉(zhuǎn)向另一顆行星——“葛里斯 581d”，它剛好位于恒星“葛里斯 581”的可居住地帶外。 2007年5月29日，國際媒體報道說科學家又發(fā)現(xiàn)了28顆系外行星，其中一顆據(jù)說與海王星有很多相似處。2011年5月，科學家預(yù)測說“葛里斯 581d”實際上位于可居住地帶以內(nèi)，不僅這顆行星的表面可能存在液態(tài)水，而且“葛里斯 581d”大得足以保持穩(wěn)定的二氧化碳大氣層，其溫度足以支持海洋、云層和降雨。2011年12月，美國宇航局表示，距離地球600光年、直徑為地球的2.4倍的行星“開普勒-22b”，有可能是大小和溫度都與地球最具可比性的行星。 自1992年以來，銀河系中被發(fā)現(xiàn)的系外行星數(shù)量日益增多。至2014年3月6日，有記錄的系外行星數(shù)量已達1800顆，它們的大小從與地球相似到比木星還大的都有。未來數(shù)年中，系外行星的數(shù)量預(yù)計還會飛速增長。由于能力所限，“開普勒號”只能辨識以相對快速環(huán)繞恒星的行星。但因為“開普勒”任務(wù)至少將持續(xù)到2016年，所以預(yù)計它將會發(fā)現(xiàn)很多的系外行星候選對象。 盡管有這些成功，“開普勒號”采用的探星方法卻要求行星軌道相對于“開普勒號”的視線傾角小。由于這一限制，“開普勒號”發(fā)現(xiàn)與地球大小相仿、與恒星距離類似于地球與太陽之間距離的行星的可能性只有0.47%。因此，相對于銀河系中的行星總數(shù)而言，目前我們能探測到的行星數(shù)量實在是少得可憐，由此發(fā)現(xiàn)外星生命的概率可能也很低。 ⑧為什么還沒找到外星人？ 外星生命世界在理論上比牛毛還多得多，那我們?yōu)槭裁慈晕茨苷业剿鼈儯?/p> 1961年，美國天體物理學家弗蘭克·德雷克博士設(shè)計出了“德雷克公式”——一個用來推測“可能與我們接觸的銀河系內(nèi)外星智慧文明的數(shù)量”的公式。這個頗具爭議性的公式糅合了以下多個估計值。 ●相對適合的恒星的形成速度 ●這些恒星中被行星環(huán)繞的比率 ●每個行星系統(tǒng)中的類地行星數(shù)量 ●這些行星中發(fā)展出智能生命的行星比例 ●這些有外星人的行星中具備恒星際通信能力的行星數(shù)量 ●這些有恒星際通信能力的外星文明的“壽命” 針對“德雷克公式”的批評，大多是基于公式中的因子完全來自推測，因此這個公式根本不能被用來得出任何確鑿的結(jié)論。盡管如此，需要指出的是，這個公式原本就不是出于科學目的，而是旨在激發(fā)這方面的討論。德雷克本人運用此公式，帶有戲謔性地估計銀河系中有大約10000顆包含智能生命、并且有能力與地球通信的行星。 基于“哈勃”空間望遠鏡的觀測，可觀測的宇宙中有至少1250億個星系。據(jù)估計，在所有類太陽恒星中至少有10%擁有行星系統(tǒng)。也就是說，可觀測的宇宙中有6.25乘以10的18次方顆恒星被行星環(huán)繞。即便假定其中只有10億分之一的恒星擁有支持生命的行星，在可觀測的宇宙中也有大約6.25乘以10的9次方顆支持生命的行星。 既然理論上有比牛毛還多得多的外星生命世界，那我們?yōu)槭裁粗两袢晕茨苷业酵庑侨四?？這個顯而易見的矛盾就是著名的“費米悖論”的核心內(nèi)容： A. 要么外星人是存在的——科學推論可以證明，外星人的進化要遠早于我們?nèi)祟?，它們?yīng)該已經(jīng)來到地球并存在于某處了； B. 要么外星人是不存在的——迄今為止，人類并未發(fā)現(xiàn)任何有關(guān)外星人存在的蛛絲馬跡。
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