实验室里培育外星生命

过去人们把利用飞船飞抵外星，用太空望远镜观察外星，研究来自外星的陨石，乃至建立巨大的射电天文望远镜，收集来自太空的声音等等作为寻找外星生命的主要手段，而忽视了从生物角度对外星生命的研究。近年来的发现使得美国航空航天局开始重视生物学，和生物学家联手建立太空生物研究所，独辟蹊径要在实验室里培育外星生物。

实验室里培育外星生命

《深圳特区科技》2000年1月号

乔阿光编译

茫茫宇宙人类何处觅知音?

　　近百年来,几乎全世界的科学家都认为只有和太阳系结构类似的星系的行星及其卫星上才可能有外星生命。于是寻找这类行星便成为近年来天文学家的主要任务。

　　自第一个类太阳系发现以来，天文学家们已发现的此类星系中的行星不止20个。哈佛大学哈佛史密斯天文物理中心的科学家大卫·拉沙姆说：“可以指望在未来几年里发现成千颗新行星。”他本人不久前就发现了一颗比木星大10倍的行星正围绕着一颗后发座的黄色恒星运转。大卫认为每一颗恒星都有一个行星群，这些行星还有更小的群组天体，它们都有可能为产生生命提供空间。而地外世界的形态可能会各种各样。

不久前发现火星土壤里有一小撮细菌之事更强烈地向我们暗示，在宇宙深处可能有更高级的生物，也许生命不仅仅存在于这颗红色星球上，在更遥远的地方可能存在更多的生命。地外生物演变的可能性使生物存在的可能范围无限扩大。不少科学家原本对外星生命的存在与否持怀疑态度，这一系列发现使他们确信，在遥远的行星和它们的卫星表面或海洋中存在着

生命甚至在空旷的太空中都可能有。

　　过去人们把利用飞船飞抵外星，用太空望远镜观察外星，研究来自外星的陨石，乃至建立巨大的射电天文望远镜，收集来自太空的声音等等作为寻找外星生命的主要手段，而忽视了从生物角度对外星生命的研究。近年来的发现使得美国航空航天局开始重视生物学，和生物学家联手建立太空生物研究所，独辟蹊径要在实验室里培育外星生物。

　　实验室首席科学家尼尔松和他的11位同事共同建立的太空生物实验室的主要任务，是用模拟太空环境的方式来回答这样一个问题——外星人究竟长什么样？

　　在寻找外星生命的研究中最令人神往的是外星人的形状。他们是模样古怪、会发出金属声的怪物？是无处不在的像微生物样的东西？还是传说中呆在非洲森林里的小绿人？科幻片给我们提供了各种不同形状的外星人，但现实中地外生命可能和大多数科幻作家设想的不同。在我们的冰箱里也许会有一瓶香槟酒，但假如宇宙别处存在智能生命的话，他们的食品储藏室里存放的可能就不是香槟酒，取而代之的可能是电池里的酸。总之外星人绝不会像我们。因为“人类只不过是生命之树的一个微不足道的分支，而我们甚至对地球上的大部分生命都不了解”，又何况外星人呢。

　　长期以来，我们一方面“以己度人”，认为一定要有类似地球地面环境的条件才能够有生命，并据此在太空中寻找有类似环境的星球。另一方面又胡思乱想，还不知道外星人喜欢喝什么，吃什么，甚至不知道他们是否有嘴、喉咙和胃，就想确定外星生命的形态。尼尔松认为这种不分析生命能够生存的环境就想得知它们的形状的想法是错误的。

十年来天文学家们改变了他们拼命研究外星生命结构的想法，开始对生命的生存环境进行探索。他们在冰雪覆盖着的南极湖泊里，在太平洋深深的洋底寻找生命，从根本上改变了对地球上生命存在环境的认识。考察发现生命能在冷到摄氏零下205度，热到摄氏1044度的环境中存在，能在从蒸馏水到腌菜汁的各种流体中存在，能在我们必须穿上铅外衣的辐射环境中存在。而这还是在地球上。在地外生命可适应的环境更无法想象了。

但是宇宙应该存在一个——

通用的生物学定律

　　对遥远的恒星运动和光信号的观察，使我们确信地球上通行的物理化学定律在宇宙中也正确。这意味着生物学中也该有一些通行于宇宙的定律，很可能有一个适用于所有生命形态演化的万能定律。

比如像重力这样微妙的力就能剧烈地改变生命的形态。在一个大密度的星球上，重力大，大气密度也大。那么在这种较厚的空气中，动物只需要一对较小的翅膀就可飞行或滑翔。

　　又如，两只对称反向的手臂、腿、眼和耳朵等是我们所熟悉的人类和较高级动物的特征，但究其源头却来自低等的扁平虫。如果把注意力放在所有生物器官中最基本的类似上，就能为发现外星生命的形态找到最重要的线索。

　　不过许多科学家认为，寻求人类来源的最好方法是从基础开始——

模拟星际化学反应

　　大约150年前，天文学家就认识到，星际空间充斥着比人的头发的直径还小的粒子尘。把宇宙一层层剥开，没有比氢更基础的物质。

　　对生活在地球上的某个个人，似乎不能说氢在他的体内占大多数，但在宇宙中发现最多的元素就是氢。氢原子是我们能想到的最轻最简单的原子。把两个氢原子放在一起就可得到最轻最多最简单的分子。分子氢在星际空间担任两个主要的角色。首先当气体冲向未来恒星的核时产生的热可被氢带走，它就以此来帮助形成恒星。第二分子氢能帮助形成其它更复杂的分子。

　　而地球上一切生物都是由复杂分子构成的，也就是说离不开氢原子的帮助。因而研究氢原子在宇宙中的化学反应有助于解开宇宙生命形成的奥秘。只要科学能证实化学定律在宇宙中通用，那么假设在宇宙任何地方都存在同样的过程就没错。

　　为了弄明白星际粒子尘的组成，西拉库斯大学教授设计了一种精巧的装置，复制温度仅在绝对零度以上10度、真空度为大气密度的万亿分之一的星际空间。这些实验验证了久已存在的理论，即在近似真空的星际空间，氢分子不可能由两个氢原子的偶然碰撞形成。他说：“这些发现能帮助理论工作者再次验证在星际空间里氢分子和其它分子的形成途径和条件。”

　　于是有关外星生命形成的问题就有可能在纽约州北部地区维达利的实验室里找到答案。

　　但更重要的工作还在下一步——

　　模拟宇宙生命的产生过程

　　耐沙阿维研究中心的阿拉曼多拉教授在他的实验室里，把一块有少量碳基化合物的冰块用紫外线和宇宙线照射，然后又把它们放在温暖的环境中。这实验实质上模拟了在撞击到月球或地球之前慧星在广袤的宇宙中漫游的过程。

　　实验中发生了两件事。首先发现从简单的初始混合物中创造出来一系列复杂有机化合物的“预制结构”，并发现它们对生命是有实质意义的。

第二件事更令人惊奇，这些有机化合物居然开始自我形成组织，它们在细小的类细胞结构周围造出膜类壁。阿拉曼多拉说：“它们能在这些结构中设立能量接受器，这将被认为是生命起源中关键的一步。它提供了原始细胞得到动力的方法，就这样阿拉曼多拉观察到了形成细胞结构的多环芳香烃。多环芳香烃是一种含碳的化合物族，地球上的煤、碳黑和汽车排放的尾气中都有它的踪影，它可能是宇宙中最大的一类有机分子。

　　假如在星际介质中存在像多环芳香烃那样大而复杂的分子，那么现行的这一范围的化学理论基本上要重新改写。一旦我们能确定宇宙中确有这些复杂分子，就会在得到关于宇宙和地球生命起源的新信息后找到基本定律。

　　阿拉曼多拉的同事萨拉玛因而认为：“既然我们发现在宇宙中有大量的有机化学现象，那么生命是不可能不存在的。在星际介质中有大量的碳基构件，凡此种种意味着在整个宇宙都可能有碳基生命。”

　　假如地外世界真的存在着在实验室里复制的生命产生过程，那么宇宙就充满着原始生命，甚至可能有高级生命。如果有人想要排除这种可能性，他应当考虑这样一点，一百年前，医学界还完全不承认看不见的小东西——细菌能使人生病呢!