地球生命是宇宙的奇迹么？最有可能的外星生命形态是这种

出品：放牛班的秘密花园

来源：BigThink

编译：Sail2008

责任编辑：Anyi

• 人人都想知道宇宙中是否存在外星生命，但地球给我们的线索显示，如果存在外星生命，它或许不是能建立文明的那种。
• 在地球历史的多数时间里生命都是单细胞的，但这并不意味着它很简单，这些微型生物进化出令人惊叹的分子机器。
• 行星大气层中的物质也可能决定进化的产物是什么样的。有没有可能适合复杂生命的宜居带比适合微生物的宜居带小得多？

“你认为人类是唯一的吗？”毫无疑问，这是人们知道我是天文学家后首先会问的一个问题。我知道为什么，这也是我极想知道答案的问题。但这个答案可能很大程度上取决于宇宙偏爱哪种生命（如果它有偏爱的话）。

因此，我今天想简单谈谈的问题是，宇宙中任何星球上出现的任何生命，一开始就爬上复杂进化阶梯的情况是否常见？

地球上的生命史大部分是单细胞的历史。

地球的起源大约是在45亿年前，最清楚的化石证据显示，单细胞生物出现在大约10亿年后。在生命首次登场后的20亿年里，所有的进化活动都是由这些单细胞生物进行的，这些小细胞进化出某种堪称神奇的生化机制。但如果你对多细胞生物更感兴趣的话，它们要到大约7亿年前才会出现呢。

蓝藻细菌可能是地球最早的生命

如果有一件事我们知道是真的，那就是大自然比我们更聪明。这意味着它可能有很多方法在周围没有氧气甚至有大量二氧化碳的情况下孕育出动物。

那么我们该如何看待地球作为细菌星球这段极其漫长的时光呢？（请注意，实际上还有其他种类的单细胞生物）。它确定无疑地告诉我们，进化的成功并不要求一定是多细胞生物。在这漫长的岁月里，生命创造了最令人惊叹的纳米机器阵列，用途多种多样，令人瞠目结舌。

例如，单细胞生物发明了将阳光转化为糖的光合作用，和将糖转化为能量的新陈代谢，还创造了复杂的细胞内运输机制，将原料运送到需要的地方并清除废物。

动植物出现前地球已经是一个生命的沃土，并在这条方向上变得惊人的复杂，至少在生化水平上如此。

考虑到该时期地球的漫长历史，或许没有理由相信在全部或大部分情况下，其他星球上也能形成更复杂的生命。

显微镜下的原生动物（真核单细胞生物）和废水中的绿藻

地球的生命故事可能不会在宇宙其他地方重演，这与行星大气的组成有关。我们的世界并非一开始空气中就富含氧气。相反，氧气直到地球形成20亿年、生命出现10亿年后才出现。地球最初的大气层很可能是氮和二氧化碳的混合物。

不同寻常的是，正是生命将氧气注入了空气，它是一种全新光合作用的副产品，其发明者是一种新型单细胞生物（有核真核生物）。地球大气中出现氧气不仅仅是对进化的好奇，生命很快就弄明白了如何利用这种丰富的新元素。

事实证明，与之前的生化过程相比，以氧为基础的生化过程特别有效。有了更多的可用能量，进化就能创造出更大更复杂的生物。

木星卫星“欧罗巴”喷射的水蒸气中可能含有生命

在促成多细胞生物（尤其是我们人类）体内的各种新陈代谢上，氧气或许也是独一无二的，这些代谢活动正是构成行动迅速和思维敏捷的动物所必需的。天体生物学家David Catling认为，只有氧气具有能在任何星球上孕育出动物的化学性质。

在生命的进化中，大气可能扮演着另一个角色。

1959年，华裔天文学家黄授书提出，每颗恒星的轨道周围都有一个“宜居带”，其中的行星温度既不太热，也不太冷，不会阻止生命的形成，也就是说，液态水能存在于行星表面。从那时起，宜居带就成了天体生物学研究的主要内容。

土星卫星“泰坦”上的液态甲烷海洋可能孕育生命

如今天文学家知道，在宜居带外围，拥有二氧化碳等大量温室气体的行星占绝大多数。比如在火星这样的地方，行星需要厚厚一层二氧化碳来保持其表面在冰点以上。

但那么多的二氧化碳会给生命带来问题。地球上几乎所有动物包括海洋生物在富含二氧化碳的环境中都会死亡。

这促使天文学家Eddie Schwieterman及其同事提出适合复杂生命存在的宜居带：一个行星无需厚重的二氧化碳大气层就能保持温暖的轨道带。Schwieterman认为，我们所知的动物生命只能在这种更薄的轨道带中形成。

因此，我们有三种证据表明多细胞生命（包括会思考的动物）可能并非宇宙中选得最多的道路。如果这个判断是正确的，那么银河系可能充满了生命，但说到触手、爪子或在地上走动的靴子，那就比较稀罕了。

这颗砖块大小的火星陨石可能含有细菌化石

听到这里，先别忙着伤感地肩膀一沉，有必要注意一些事实。

首先，仅在我们的银河系就可能有4000亿颗行星，这提供了很大的实验空间。第二，如果有一件事我们知道是正确的，那就是大自然比我们更聪明。这意味着它可能有很多方法能在周围没有氧气甚至有大量二氧化碳的情况下孕育出动物。

只有开始寻找，我们才能知道答案。好消息是，我们终于准备好开始寻找了。

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