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《科学大众》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

创办于1937年,是我国创刊最早、影响最大的科普刊物之一。现由江苏省科技厅主管、江苏省科协主办。70多...

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寻觅地外生命

2012-12-25 18:24:30


策划/ 本刊编辑部 统筹/ 谢 飞

 

2012 8 6 日,美国火星探测器“好奇”号成功降落在火星表面。“好奇”号项目是迄今最昂贵的火星探测活动。其首要任务是研究火星过去及现在是否有适宜生命存在的环境。

美国总统奥巴马8 13 日致电美国宇航局,祝贺“好奇”号成功着陆,并再三叮嘱科学家们,一旦与火星人取得联系,务必第一时间告知他。“好奇”号会发现火星人吗?外星人真的存在吗?如果有外星人,会长成什么样?就让我们带着心中的好奇,一起去寻觅地外生命吧!

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从图片中可以看到,火星上有一个很明显的痕迹,这是水手峡谷,它的长度能够横跨整个美国

外星人,你在哪里

“你好,我是火星人,欢迎你们到火星上作客!”小诺做梦都想有一个火星人朋友,那样简直太酷了。但随着小诺对火星的了解,这个美丽的愿望随即破灭了。

火星是距离太阳第4 远的星球。它也有岩石的表面和铁质的核心,有大气层、气候,有四季变化,而且有极地冰盖和大量的冰。它的一天只比地球上的一天长41 分钟。这一切看起来都和地球如此相似。事实上,火星也是太阳系中最像地球的一颗行星。

但是如果没有太空服,人类还是无法在火星上生存:火星的表面是一片冰冷的荒漠,到处是岩石和红色的沙砾;火星的空气中充满了有害的二氧化物,温度通常比南极最冷时还要冷,并伴有强烈的沙暴。

“没有氧气,还这么冷,肯定不会有外星人居住在火星上!”小诺这么认为。

“那可不一样!外星人也许就喜欢冷的环境,还不需要氧气呢。”小璐对外星人的存在很是乐观。

是这样吗?听听专家怎么说吧。

极端环境下 的生命

中科院紫金山天文台的王思潮研究员是这么解释的:“即使在地球外的星球上存在生物,这些生物生存的环境也不一定就和地球类似。打个比方,地球上也有些极限环境,以我们的常识来看,这些地方根本不会有生物生存,但实际上,人们却在这些极限环境中发现了很多生物。所以,换句话说,即使是和地球环境不大一样的天体上也可能存在生物。

极限环境中的生命

热泉:开水中的生命

你能想象滚开的热水中会存在生命吗?常见的蛋白质,如鸡蛋、肉类等,在100℃中几分钟就会变性失去活力。但美国黄石公园的热泉,水温接近100℃,有的地方甚至高达300℃,仍然有大量的生命自由自在地生活。这些生命包括各种藻类及细菌、古细菌等。研究发现,这些生命形式很可能是地球上最早的生命形式。

极地:-250℃也不畏惧

北极熊可以在-20℃的环境中逍遥自在,这不是一般动物可以尝试的。可比起在-250℃的环境下照常生存的嗜冷细菌,北极熊的耐冷性又不算什么了。在地球之外,超低温的环境非常平常,嗜冷细菌的出现,也给了人们发现地外生命的信心。

地下:高温高压还缺氧

2 000 米深的地层中,几乎没有空气,有的是高温高压缺氧的极端条件,但这里仍然生存着大量嗜酸、嗜铁、嗜甲烷的微生物,这些微生物靠还原铁、甲烷等维持生存。

除此之外,在海洋深处永无光明的黑暗世界里,在盐分极高的盐湖里,在空气稀薄、紫外线很强的万米高空里,人们都发现了生命的存在。由此,我们可以推断,在地球外的某些星球上,是能够存在生命的。

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火星探索的脚步

听了王教授的解释,小诺对发现外星人的信心又回来了。看来,即使是相当恶劣的环境,都可能会有生命的存在。只不过所谓“外星人”会以什么样的形态出现,那就不知道了。

据王教授介绍,人类探测火星的历史由来已久,对火星的认识也是逐步加深的。早在1975 年,美国的“海盗”号探测器就已经在火星着陆,并得出结论:火星的表面是没有生命存在的。1996 年,美国“火星探路者”号成功着陆,释放出第一台火星漫游车“旅居者”,并传回大量证据暗示火星曾经温暖潮湿、拥有大气。2004 年欧洲空间局“火星快车”在火星大气中检测到分布不均匀的微量甲烷,为火星上可能存在生命提供新证据。同年,“勇气”号和“机遇”号登陆火星,并成功发现:尽管火星现在很干冷,但历史上确实有水存在过。2007 3 月,美国国家航空航天局就声称,火星地下的水冰永冻土可由极区延伸至纬度约为60°的地方,假如火星南极极冠地区的冰全部融化,将会覆盖整个星球达11 米之深。“好奇”号将会有什么样的新发现,我们拭目以待。

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很久以前,火星上存在过生命吗

“如果火星上以前曾经有过液态水,这是否意味着曾经有过生命存在呢?”小诺不禁这么想着。

其实这么想的不仅仅是小诺一个人,很多科学家也在为此不懈探索着。1984 年,科学家在南极发现了一颗来自火星的陨石ALH84001。后来,在显微镜下仔细观察后发现,这颗陨石内部有细菌样的生命体曾经活动的痕迹。当时,此事受到了极大的关注。但是,同时也有质疑的声音:那究竟是不是真正的细菌的痕迹呢?到现在还一直在争论着。

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“火星特快号”轨道飞行器在火星最北端的陨石坑底部发现了一大片冰

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“ 机遇”号发现,在火星岩石表面有许多像蓝莓一样的小圆球, 它们都是在水的作用下形成的。这些“小蓝莓”和其他证据,如岩石和火山口附近的断层岩等都表明,火星上曾经有水流过,甚至还有湖泊和海洋。当时火星也许更温暖潮湿,更像地球


木卫二上也有大量的水

寻觅地外生命,除了火星备受关注外,还有一个星球也引起了科学家的注意,那就是木星的卫星——木卫二。

木卫二比月球稍微小一点,是离木星第二近的卫星。目前我们知道,在木卫二上也有大量的水存在。但是由于木卫二离太阳比较远,所以表面由3 千米厚的冰层覆盖着,液态水只能存在于冰下。在这么深的冰底,阳光照射不到,植物要光合作用也比较困难。以前,因为这个原因,人们认为木卫二上是不可能有生命的。但是现在,人们在太阳光照不到的深海也发现了微生物的存在。所以,科学家也开始推测,说不定在木卫二冰层下的水中也有生命存在。

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木卫二是一颗奇怪的卫星,它的表面覆盖着几千米厚的冰层,冰层之下则是一片汪洋大海

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或许在木卫二深海之下,生活着大量的外星动物和植物

放眼太阳系外……

虽然火星或者木卫二上都有存在生命的可能,但在太阳系中除地球外,有高级生物出现的可能性非常低。不过小诺并不灰心,他想,在太阳系外,说不定就有较高级的生物了呢。既然宇宙是无限的,有那么多恒星、行星,其中有几颗星球和地球的环境相类似,并且孕育着各种各样的生物,这是非常有可能的。现在没有发现,是因为我们还没找到它们,那里的生物也还没有拥有足够先进的科学技术手段,能和我们联系。

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木卫二冰层下的海洋(想象图)

太阳系外的宜居星球

行星如果离恒星很近,因为收到恒星发出的能量太多,会形成高温,水就被蒸发掉;如果离恒星太远,接收到恒星的能量太少,又会形成低温,使水结成冰,孕育生命的液态水就难以存在。行星要形成生命能存在的环境,必须离恒星有适度的距离。这个区域就被称为“适宜居住区域”。

地球正因为在适宜居住区域内,所以能够孕育生命。当然,仅在适宜居住区域内还不够,还要有适宜的重力和磁场。现在已经明确,火星上以前是有液态水的,但是火星表面的重力仅为地球的40% 左右,无法控制住大气。而且,火星没有地磁场,因而无法阻挡太阳风暴等的侵害。这些就形成了不利于生物居住的环境。

2011 年年底,美国国家航空航天局发布信息说,他们在太阳系外找到了一个地球的“兄弟”——行星“开普勒-22b”, 这是美国国家航空航天局证实的第一颗太阳系外的宜居星球,也是迄今为止发现的所有宜居星球中个头最小、最像地球的行星。它俨然是宇宙中的第二个地球。它温度宜人,不会晒死也不会冷死,一年290 天,与地球颇为相似,唯一的不足是有点远,距地球有600 光年。

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开普勒-22b(想象图)

对待外星人:期待与恐惧同在

既然类似地球的行星能找到,那高智商的外星人是否存在呢?现在还没有人说得清。人类内心其实也是矛盾的:既希望在茫茫宇宙中能寻觅到人类的“知音”,又担心它们太过强大,或者有野心,会来侵占我们的地球家园。这种矛盾,在很多关于外星人的电影中都得到了体现。

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