來源：北京新浪網

2007年6月20日

尋覓地外生命 人類正在向其他星球進軍，去尋找地外生命。由於生命形態的複雜性 ，即使在太陽系的某一行星上，如火星、金星，曾存在過生命，要識 別出來或找到存在的證據也是很困難的事。所以系統研究宇宙生物的 可能特徵，設計出鑒別方法，已成為航天探測的急需。 首先，到目前為止我們掌握的關於生命的知識全部z茼蛫鵀a球生物的 觀察和研究。這些知識是否能夠推廣應用到別的行星、恆星或星系中 去？這是探測宇宙生命首先要回答的問題。我們所在的太陽系是由一 個中等的恆星太陽和八個不大的隨從行星構成，地球是其中一個不大 的小伙伴。地球不是太陽系的中心，對太陽系的影響也很小。太陽也 不是銀河系的中心，而是處在離銀心2.8萬光年的獵戶臂上的一個角落 里。以人們從地球上獲取的有限知識去觀察和識別宇宙生命不可避免 地帶有局部性以至片面性。人類對宇宙的認識已被誤導過多次。在哥 白尼以前人們長期以為地球是宇宙中心。在哈勃1924年測出幾個河外 星系距離以前，人們曾認為銀河系是宇宙的中心，後來証明都錯了。 人們對宇宙生命的『地球觀念』是否也會出現問題？於是對宇宙生命 的研究陷入了困境：『地球觀念』可能導致謬誤，而地球又是唯一的 樣本，對宇宙其他地方的情況我們一無所知。 那麼最早的生命是哪裡來的？在哪裡和如何發源的？進化論沒有回答 這個問題。現代自然科學誕生後400年來，科學界對生命起源問題爭 論不休。基督教認為生命是神創的，稱為神創論(Creationism)。 有的科學家認為生命之源是從外星或宇宙別的地方傳播來的，稱為泛 種論(Panspermia)。更多的生物學家認為生命是大自然的產物，宇 宙中凡條件適宜的地方生命都會出現。到20世紀末科學界始終沒有達 成共識。 20世紀下半葉人類進入了航天時代，人們的視野超越了地球的範圍。 飛船進入了太陽系空間，就近觀察了其他行星，美國12位宇航員登上 了月球，人造探測器已降落到金星、火星和土星的衛星，還要登上火 星、木星的衛星。地外的其他天體上是否有生命存在成了航天深空探 測的主題。生命之源在哪裡？生命是如何產生的？生物學至今不能做 出回答。但是在科學和航天事業面前這些問題已變成急不可待和異常 尖銳的科學命題。 生命在宇宙中是如何起源的？這個問題的最終解答要依靠航天和宇航 科學技術的進步和未來不懈的探測。 關於生命起源的爭論 關於生命的起源，人類已思索了數千年。生命來自何處？至今未有結 論。這是少數幾個現代科學尚無力回答的問題之一。 到了20世紀下半葉，尋找地外生命的熱潮逐步升溫。最早是在1960年 代，一批科學家和科普作家發起了探測地外文明活動，希望用無線電 電波與地外文明(外星人)建立某種聯繫，如果獲得成功，同時也就証 明了生命現象的宇宙普遍性。但是40多年的努力，至今尚一無所獲。 在太陽系的其他行星及其衛星上尋找現存生命或者過去的生命遺跡， 卻逐步提升為國家級和國際合作的太空探測戰略目標。美國航天局 (NASA)和歐空局(ESA)都把探測其他行星上的生命列為航天事業的重 要發展方向，投入大量人力、物力、財力研究開發新的火箭發動機、 新的空間飛船和新的探測儀器，並擬定了具體的探測計劃。近期探測 目標集中在可能有水的地方。到2004年，歐洲和美國科學家先後宣布 ，已發現火星上今天仍有水和過去(數十億年前)可能有過海洋的跡象 。根據地球上的經驗，有水就有生命存在。美國航天局擬于2011年發 射往返式火星探測器，帶回水下沉積岩樣品，查找古生物遺跡。發射 飛船和探測器去探測木衛二的海洋和土衛六的冰蓋計劃正在執行中。 研究和探測生命起源問題，科學界寄希望于多學科的聯合奮鬥才可能 取得進展。分子生物學家們正努力實現在試驗室里人工合成原始生命 。航天科學技術致力于在地球以外找到生命或存在過生命的證據。系 統學和數學家們正在建立複雜性系統的理論和設計實驗方法，為研究 生命起源和進化的理論分析和模擬試驗提供數學模型。在這種背景下 ，20世紀末出現了宇宙生物學這一新的交叉學科。英文名叫 Astrobiology或Exobiology，可直譯為星際生物學或地外生物學。 它的任務是研究宇宙中的生命現象，及它的發生、發展和進化。研究 地球上的生命現象所積累的豐富科學知識，如有機化學、古生物學、 地質學、分子生物學、遺傳學等，當然應該是宇宙生物學這門新學科 前進的基礎。但是，航天星際探測技術未來所能達到的高度和進步程 度，則是宇宙生物學未來賴以發展的支柱。 水與生命同在 生命傍水而發，與水同在，這是宇宙生物學的基本出發點，是由地球 上生物的發生和進化史的推論。 天文學的觀測和對太陽系其他行星的航天觀察使人們得到確鑿的證據 ：宇宙中水無處不在。地球形成的初期，各種元素在高溫和冷卻過程 中首先形成了結構有序的晶體和岩石。與此相反，在岩石中或古大氣 中存在的水───H2O，這一結構簡單的化合物是以非晶體狀態出現 的。水汽的冷卻和聚集形成河流、湖泊和海洋。在地球的溫度下，只 有水能常以液態存在。液態的水為各種元素的游動和相互作用提供了 媒介。地球上所有的生命都靠水而存在。 宇宙生物學欲尋找地外生命，根據地球上生物與水的關係，首先要在 地外天體上找到液態水的存在。1969─1973年有18名美國宇航員登上 月球或在近月軌道上考察，証明了月球上沒有也不可能存在液態水， 從而沒有了生命存在的基礎。20世紀60年代以來，美蘇對金星進行過 多次無人探測，証明金星大氣平均溫度太高(450℃)，沒有發現有液態 水存在的可能，於是放棄了在金星上尋找生命的探測活動。80年代以 後尋找水的空間探測重點又轉向了火星。對火星已探測了40多年，也 沒有發現那裡有液態水的存在，更不要說大江大湖了。但是，科學家 們找到了火星表面過去有過水的跡象。在火星南北極發現含有水(冰) 的覆蓋物。火山噴發的水蒸氣可能凝結成水而貯于地下。現在是希望 能找到凍土層下的地下水。在火星上尋找水的探測活動已成為全世界 關注的熱點問題。美國、歐盟、日本等國仍在花費巨資繼續執行以找 水為中心的火星探測計劃。 近數十年生物學家們對地球生物研究的新發現，進一步支援了以找水 為中心的空間探測方向。 科學界都把希望寄托在航天深空探測事業的進步和能力的提高上，希 望不久後宇航員登上火星，實地考察那裡的地質構造、水的聚集和消 失的歷史原因，找到生物化石以及今日仍可能存在的生命活體。 宇宙生命學的誕生 20世紀航天事業的興起和太陽系深空探測取得的成就重新點燃了研究 生命起源問題的熱情。宇宙生物學(Astrobiology)，原稱地外生物學 (Exobiology)，或稱宇宙生命學───探測和研究地外生命的存在、 發生和進化的交叉學科便于60年代應運而生。地球是宇宙中的一部分 ，我們對地球上生物的全部知識自然地成為宇宙生物的基礎和出發點 ，因為這是宇宙生物研究物件的唯一採樣和唯一案例。這一新學科所 研究的命題牽動了所有自然科學和技術科學領域的科學家們和社會各 界人民的心。從事天文學、宇宙學、地質學、生物學、數學、物理、 化學、航空航天、系統科學和資訊科學的人們都紛紛參與。80年代以 來，有的發達國家開始建立專門研究機構和試驗室，制定了由政府支 援的研究計劃。美國宇航局設立了專門管理機構，聘任了宇宙生物學 首席科學家和由生物學家、天文學家、地質學家、礦物學家等組成的 科學工作組，專事領導和組織宇宙生物學研究計劃的實施。20世紀90 年代發生的ALH84001事件進一步激發了全世界各國研究宇宙生物學 的興趣。 與航天事業同時興起的宇宙生物學，曾被謔稱為『沒有研究物件的科 學』。2006年美國的宇宙生物學家們集會紀念該學科國家研究機構正 式v言?0周年。回顧了過去20多年來的研究工作，確定了未來的研究計 劃，把研究工作範圍從尋找和研究地外宇宙生物擴大到在地球上可以 進行的研究工作，如極限條件下的生命形態和生物學，試驗室內人造 生命，即化學合成生命等。 -新聞緣起 最近，由原國家科委主任宋健所著的《航天縱橫─航天對基礎科學的 拉動》出版了，本書綜述了20世紀下半葉世界航天科學技術所取得的 偉大成就，航天科學與物理、數學等基礎科學和各門技術科學的密切 關係以及對基礎科學進步的拉動，展望21世紀航天科學的任務、發展 方向等。『共用科學』欄目將從中摘選航天科學對生物、物理等基礎 學科的拉動作用給予報導。 （宋健）