外星人長什么樣子?

僅僅在過去10年中，天文學家甚至業余天文學家就已經發現了總共超過400顆新行星，在未來歲月里這個數字肯定會繼續猛增。一些天文學家樂觀地預測，找到地外生命(地球之外的生命，也稱外星生命)存在的證據或許指日可待。但是，就算發現外星生命是指日可待的事，可問題是:當我們看見外星生命時，我們真的能夠認出它們嗎?

外星魚地球魚大同小異

旨在尋找地外生命的多項太空觀測任務已經展開。就在2009年，美國宇航局發射了“開普勒號”太空望遠鏡，它與法國的“科洛特號”太空望遠鏡一起搜尋銀河系中可供生命居住的行星。與此同時，許多地面望遠鏡也正在加緊探尋地外生命存在的跡象。

天文學家預計，在未來幾年中將發現大批可能支持生命存在的行星，而在其后20年進行的跟蹤觀測，則有望證實其中一個世界不僅是可居住的，而且真的有生命在那里棲居(參見相關鏈接:喜歡陽光)?？墒?，這些地外動植物究竟是什么模樣呢?一些天文學家指出，智能的外星人不可能與科幻作品中描述的外星人長得一樣，甚至一點都不一樣。例如，美國科幻電視連續劇中最典型的兩個“外星人”——楚巴卡和史波克先生，老實說它們的形象太不具有想象力，不過是套在毛茸茸外套里或把橡皮泥粘在耳朵上的怪人而已，諸如此類的“外星人”其實更適合待在化妝品專賣店里，而完全不是基于科學理念。

那么，在人類的星際探險家最終登陸一個新世界之前，我們應該怎樣預測外星生命的進化歷程呢?恐怕還是得立足于研究地球上的演化生物學，尤其是“趨同性”和“偶然性”這兩個基本原則。

所謂“趨同性”是指不同的生物在相同或相似的環境條件下逐漸形成相似特征的現象。一些天文學家相信，外星動植物的演化應該也脫離不了“趨同性”和“偶然性”這兩個基本原則。盡管進化是由隨機的變異推動的，但事實上自然選擇遠非看起來那樣雜亂無章，基本上，最適應自己所在的特定環境的個體總會占上風。在銀河系另一側的一個世界上生發的外星動植物，其面臨的物理學定律和生物學法則應該與地球上的生命是一樣的。例如一個密度和形狀都像磚頭的外星魚種在生存競賽中不可能跑得太遠，隨著時間推移，這個物種應該會進化出流線形的體形和用于推進自己的魚鰭或魚尾，其最終模樣會令人難以置信地變得像地球上的鮭魚。

這就是生物學中的趨同原則:對于一個特定的生存難題，或許只有區區幾個好的解決辦法，于是生命的進化過程會一次又一次地碰到同樣的設計。例如，人所擁有的照相機鏡頭型眼睛在地球上就獨立進化了多次，以至于從魷魚到鳥類的多種動物都擁有鏡頭型眼睛?？茖W家指出，既然“由于趨同性而多次獨立出現的設計特征”被認為主宰了地球生命的演化過程，那么同樣的情況也應該發生在外星人和外星生命身上。

當然，偶然事件也可能對一顆行星的進化軌道產生很大的影響。例如，科學界普遍相信，6500萬年前的一次巨型小行星撞擊地球事件導致了恐龍滅絕，為像人這樣的哺乳動物最終雄霸地球提供了進化環境?？墒牵退闳绱舜髣邮幹蟮倪M化也仍然是普遍能夠預測的。例如，身為哺乳動物的鯨魚和海豚最終演化出的體形像極了早已滅絕的海洋動物浮龍，蝙蝠的體形則與早己退出歷史舞臺的飛龍的空氣動力體形很相似。既然趨同進化在地球上常見得不得了，所以有科學家認為，從許多方面來看，外星生命的進化也應該遵循這個原則，即對相似的生存問題給出驚人相似的解決方法。

外星上可能有氣球植物

另一方面，生命所擁有的某些特征并不是對任何生存問題的最佳解決辦法，它們僅僅是偶然性結果，也就是說，它們是凍結在了時間長河里的歷史性“事故”。例如，我們的五個手指頭或腳趾頭其實并未提供給我們任何真正的優勢。如果擁有六個手指頭或腳趾頭，我們不是照樣能輕而易舉地端正站立或抓住東西嗎?

為什么是五個而不是六個呢?這是因為所有陸地脊椎動物，包括兩棲類、爬行類、哺乳類和鳥類——都從我們那爬上干燥陸地的魚類祖先那里繼承了五根骨頭?？茖W家指出，像這樣的偶然性結果應該只存在于地球上，而不會重復于外星生命或外星人的演化歷史中。

于是，盡管趨同進化告訴我們外星生命的許多統一特征都將是可以預測的，但它們的部分特征卻仍將取決于它們所特有的進化史中的一些怪異行為。當然，假如外星生命的進化環境與地球千差萬別，那么外星生命就完全有可能呈現出截然不同的新奇設計特征。一些科學家對這些潛在的不同環境很感興趣，他們運用電腦模型來探究植物設計的演化過程。事實上，任何陸地植物為了生存都必須同時滿足四個基本要求:必須攔截盡可能多的陽光來進行光合作用，必須能夠將自己的花粉或種子傳播到盡可能遠的地方，必須確保自己不會倒塌，必須確保自己不會喪失太多水分。例如，植物為了收集到最多的陽光，就可能在頂部長出很寬的葉子，但這樣的植物就像陽傘似的，在疾風中容易被連根拔起，也就是容易倒塌。

在不同環境中的最佳植物設計，總會是對上述四個要求的妥協和綜合。因此，生長在外星森林中的樹木，其外形很可能與地球上可比環境中的樹木沒有太大不同。生長在外星沙漠環境中的植物，應該也需要長得像地球上的仙人掌那樣矮壯而不分枝;生長在外星濕潤土壤中的樹木，同樣應該像地球上的橡樹那樣擁有寬闊的樹冠，以便完成必需的光合作用。

那么，外星樹葉是什么顏色的呢?在地球上，植物之所以大多看起來呈綠色，是因為它們都包含一種叫做葉綠素的色素，而葉綠素在陽光光譜中對藍光(能量最強)和紅光(數量最多)的吸收要比對綠光的吸收強得多。事實上，要是我們的眼睛對稍稍寬_點的波長范圍的光線敏感的話，植物看上去就不會是綠色的，而是一種略顯蒼翠的近紅外光顏色。這是由于陸地植物非常明亮地反射紅外波長，很可能是以此避免自己在陽光下變得過熱。

科學家指出，植物對光的吸收性與太陽光的光譜密切相關?？傮w上，地球植物利用很寬泛的可見光(赤橙黃綠青藍紫)，但對綠光的反射性稍強。因此，生長在不同恒星(比太陽更藍或者更紅)光線下的外星森林，就需要適應不同光譜的光合作用色素。“葛里斯581c”是一顆M類矮(恒)星，有四顆行星環繞它運行。在2009年的“來自地球的問候”研究計劃中，“葛里斯581c”星是主要探索目標。這顆恒星比太陽暗淡得多，光線更紅。假如環繞這種紅矮星的行星上生長著植物，那么這些植物就需要吸收盡可能多的紅光，以獲取生長所需的能量。于是，這些外星植物在我們的眼睛看來可能就是黑色的，因為黑色最能吸收光線。當然，在這些外星上演化的任何動物的眼睛也必須適應這種更冷的光譜，因此在它們的眼睛看來，它們星球上的植物也會是帶著蒼翠的近紅外光顏色。

有一類恒星比太陽燃燒得更熾熱也更明亮，這就是F類恒星。雖然其光譜移向藍光，但就像在地球上一樣，環繞F類恒星的行星上也有大量的可見光，所以這些行星上的植物看上去或許與地球植物沒什么兩樣。然而，由于強力藍光可能很密集，因此這些外星植物就需要進化出保護層來反射掉更多的藍光。

除了奇異的顏色外，在非常不同的外星環境下，植物或許還將找到一種全新方式來收集其所環繞的恒星的星光，以進行繁殖和得到水。在一顆超級地球(比地球大得多的行星)上，增加的引力將使得長出矮胖的樹干和樹枝不能成為植物很成功的生存策略?；蛟S，外星植物不會像高聳的柱子那樣去力爭拔高自己，而是簡單地隨空氣上浮。在地球上，飛艇之所以能在空中飄浮，是因為其內部充入了氫氣，而氫氣的密度不如周圍的大氣密度高。在地球上，進行光合作用的植物都通過收集陽光的能量來分解水分子，利用氫來制造食物，同時將氧作為廢氣排出。而外星植物所需做的，就是將氫釋放在一個可充氣的囊中，氣囊能飛到空中，通過一條藤蔓式的“拴繩”與地面固定。事實上，在地球海洋中，巨藻林就是通過在無數小浮囊中灌滿氧或二氧化碳來固定自己。為了獲得更多的升力，外星氣球型植物甚至還可能在自己的氫囊頂部長出暗色素，吸收恒星的熱量來加熱囊內的氣體，從而創造額外的浮力。

外星氣球型植物還可能擁有一種非常有效的繁殖策略——它們可能與自己的拴繩分開，隨風飄飛，將種子播撤到下面的陸地上。飛翔的氣球型植物之所以還沒有在地球上演化出來，唯一的理由或許就是沒有這方面的需要。

外星動物的血液不一定是紅色的

科學家認為，動物的演化也應該遵循“好設計原則”，即便在外星上也是如此。在地球上，不論何種環境，一些特征常見于整個動物王國。例如，從食物中提取養分是通過消化道來實現的，消化道就像一根前面有開口、末端有廢物排出口的直通管道。包括人體在內，所有脊椎動物的身體基本上就是一根精細的腸管，另有一些體內升級，由脊椎支撐，外加感應器官和四肢等配件。

動物還有一個共同的需要，就是在長到一定的身體大小后能得到足夠的氧。因此，動物必須長出像鰓和肺這樣的結構，并且擁有很寬的表面積?？茖W家很有理由地預計，外星動物也應該能像地球動物那樣享有滿肺或滿鰓的氧，畢竟燃燒有機氧燃料是能量最豐的呼吸形式，能夠滿足活躍的動物生命所需的巨大能量需求。

如何將這些養分和氣體輸送至龐大身體的所有細胞，同樣有一個分配問題，于是由血管和抽吸的心臟組成的內循環系統就變得很具優勢。外星動物的血液不一定是紅色的，我們的血液之所以呈紅色是因為血液中有攜帶鐵的血紅蛋白(也叫血色素)，而馬蹄蟹的血液因為銅的緣故是藍色的。總之，血液是什么顏色并無統一的標準，只要能輸送氧就行。

為了發現美味佳肴，或者為了避免自己成為掠食者的美味佳肴，動物感知環境的能力顯得非常關鍵。地球上的動物發展出了一系列的感知能力，其中視覺能夠對環境進行非常有效的勘察，幾乎所有的陸地較高級動物都擁有視覺，而且最佳策略是把眼睛放在身體的前面部分。

獲取的所有信息都必須進行處理，并且運用一大簇神經細胞來作出反應，這些神經細胞靠近能作出快速反應的感應器官，而這些感應器官都在一個“硬殼”內得到保護，這個“硬殼”就是頭顱。大型陸地動物還需要身體架構——骨架來支撐身體抵御引力和“放置”肌肉，這個骨架既可以是“內置式”的(就像人類)，也可以是“外置式”的(就像甲殼綱動物)。

上述所有例子和推測都是基于一個事實，就是每種動物都需要采集能量、保護自己、感知環境并且對環境作出反應。科學家信心十足地指出，外星動物在這些方面應該與地球動物有著驚人的相似。不過，外星動物也可能擁有一些很怪異的特征，這些特征是它們祖先的怪異特性的演變結果。

外星鯨魚或許能飛天

地球上偶然性進化的一個主要例子，就是一切陸地脊椎動物都擁有四肢，這是因為我們的魚類祖先很湊巧地擁有兩對葉狀鰭。說到外星陸地動物，它們當然有可能是源自自己有鰭的游泳祖先，因此也就有可能向我們炫耀它們的三對肢，所以它們就可能是六肢動物而不是像我們這樣的四肢動物。科學家說，我們最終有可能發現用六條腿騰躍的外星小羚羊，還可能發現像地球上的昆蟲那樣的外星六腳節足動物。

同時我們或許還將發現，外星大型六腿動物在奔跑時無需前面一對肢，因而進化過程有可能賦予這對前肢新的功能。比如，外形像馬的外星六腿掠食動物有可能用自己的前肢來撕裂獵物，或者夾著甚至拿著武器攻擊對手。事實上，這樣的攻擊形式已被地球上的螳螂和蟹等動物采用。

上述假設已經顯得很大膽了，然而，我們對于外星生命奇異性的想象仍然不夠。真正的外星動物與地球動物相比究竟有什么不同?我們熟識的地球動物，包括鳥類、爬行類、魚和昆蟲等，都是基于雙邊對稱的身體形式:左右兩邊各為另一邊的映射形式?；蛟S外星動物是基于另一種完全不同的身體形式，例如放射狀對稱，即身體不分左右兩邊，而是只有頂部和底部，就像水母(海蜇)。地球上的放射狀對稱動物之所以停止進化，是因為它們顯然無法發展出更多的肢體復雜性、感覺或神經控制系統。但是在外星上，由于有了新的機會，放射狀對稱動物就有可能興旺發達。

地球河流和海洋中的進化歷程制造了大批成功的游泳健將。鮭魚、鯨魚、海豚和劃蝽(一種昆蟲)雖然來自很不相同的譜系，卻都獨立而又趨同地進化出了一樣的身體布局:要想在水中推動身體前進，看來除了讓身體保持流線形之外沒有其他更多解決方案。因此，外星魚類恐怕也有著優美的子彈形身體，也可能通過交替拍打鰭狀肢來游泳，就像地球上早已滅絕了的蛇頸龍一樣。

可是，有沒有更富有創新性的式樣呢?盡管這里的關鍵特征是兩對長長的、像翅膀一樣的鰭狀肢，它們互不同步地拍水，但是其他結構也可能有變化。有科學家想象，外星魚或許并無像顎一樣的嘴巴，而是用可以張得很大的四向孔口來吞噬獵物。也可能有管狀鯊魚，以持續的噴射推進方式迅速穿越外星海洋。地球上的魷魚通過不斷收縮外腔，向后脈沖式地蹣跚而行。而外星管鯊則可能有一根中空的管道通過全身，身體前方有張開的大口，肌肉收縮產生壓力，將管內的水噴濺出來，由此推動外星鯊魚向前飛奔。

飛翔對于覓食或躲避掠食者來說是一種絕妙手段，已被地球上的昆蟲、鳥類、哺乳動物和已滅絕的蜥蜴亞目所采用。地球上的飛行動物都趨同進化出了空氣動力型體形和寬大的翅膀，這一點也不奇怪。如此來看，外星生態系統中出現類似的趨同進化也是理所當然的。

不過，如果外星鳥類都是進化自六足祖先的，那么就絕對不能把它們同地球鳥類混為一談。外星鳥類可能會用兩對翅膀來飛翔，若真如此，它們看上去就會像地球上的復翼飛機。這種身體機構尤其適宜于在空中一邊捕獵一邊飛行。將一對翅膀保持固定，在長距離飛行時也很省力。

更驚人的是，巨獸也可能在超級地球的上空飛翔。與一般人的想當然恰好相反，在引力比地球引力強大的行星上起飛更容易。盡管體重增加了，空氣密度卻更大，因而翅膀能產生更大的升力。于是，像大象一般體重的外星動物也可能在外星天空中翱翔，而外星天鯨則依賴巨大的翼展和上升暖氣流飛天。如此巨大的飛行者永遠也不可能著陸，因此天鯨必須在飛行中睡覺與繁殖，就跟地球上的褐雨燕一樣。天鯨吃什么呢?或許，外星那湯一般稠密的大氣中多的是浮游生物，天鯨根本不愁吃。

盡管上面對外星生命形式的揣測看似異想天開，但實際上并不是憑空亂猜。在探索地外生物圈方面，關鍵的一點就是，既要考慮到外星生命可能與地球生命共享的物質與過程，也要考慮到兩者可能存在的本質不同。

如果走運，像“開普勒號”和“科洛特號”這樣的空間望遠鏡就將在足夠近距離發現類地行星，科學家就能在這些行星上檢視生命跡象。而天體生物學家則尤其希望能在地球附近的行星上找到光合作用的跡象?？墒?，外星植物的跡象與地球植物到底會有什么不同呢?為了找到答案，就需要考慮外星進化歷史會怎樣塑造外星生命形式來適應它們自己所處的環境。

天體生物學家對于在自己的有生之年發現令人信服的外星生物圈證據充滿樂觀。然而，想象一下這種可能性:我們發現了有著明顯生命跡象的“第二個地球”，但它實在太遙遠，以至于我們在幾百年之內都無法前去實地看一看這些外星生命究竟是什么模樣，這豈不是科學史上令人沮喪的一大發現!

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生命家園

就目前科學家所知，復雜的動植物生命在像地球這樣的行星(類地行星)上最有可能存在，類地行星就是擁有大洲、海洋和稠密大氣層的行星。不過，生命也可能有不像地球這么“高級”的棲息地，就算在太陽系里也可能有這樣的生命家園。

首先來看火星和土星最大的衛星泰坦(土衛六)，幾乎可以肯定它們不可能存在比微生物更高級的生命形式。再來看木星的冰質衛星歐羅巴(木衛二)，在其表面下有可能存在較高級的生命形式。由于歐羅巴的地下海洋被一層厚厚的冰殼包裹，陽光無法透入，所以在這個地下海洋中應該不會存在光合作用，但有可能支撐像小型水母和蝌蚪之類的動物生命，這是因為氧可能通過冰殼的輻射作用而進入歐羅巴的地下海洋中。

在那些與地球很不相似的外星世界上，可能存在很奇異的生命。地球上的生命都是由含碳材料構筑的，以液態水作為溶劑。不能排除外星生命以硅而非碳為根基的可能性，硅元素是碳元素的近親。充盈外星生物細胞的也許并非液態水，而是液態的氨、甲烷或甲酰胺，后者是從甲酸中衍生的一種有機化合物。

盡管上述種種可能性都存在，但也必須承認，今天科學家甚至還未開始理清如何用這些材料來構建生命的細節。然而，前文中提到的許多有關生命設計的論點，都是基于物理學和工程學法則的制約，而不管背后的生物化學是什么。例如，一條以硅為生命根基的蛇仍然需要通過一個直通的消化道來從它自己的食物中汲取養分，而不論它的食物究竟是什么;一條外星魚也仍然需要流線形的體形，哪怕它是在一個由液態甲烷組成的外星海洋中游弋。

喜歡陽光

在一種叫做葉綠素的色素幫助下，地球植物以及藍藻細菌(能進行光合作用的微生物)能捕捉陽光的能量。這些吸收的能量被用來分解水，得到的氫被植物用來構建食物分子，比如從二氧化碳中構筑糖，同時作為廢棄的副產品而釋放氧。使得植物能“固定”二氧化碳的酶—一二磷酸核酮糖羧化酶，是地球上最豐富的蛋白質，而光合作用有機物的生產能力支撐了地球表面幾乎所有的生命。

科學家認為，進行光合作用的外星生命可能也需要使用葉綠素。葉綠素的分子核心，以及人體血液中的鐵結合成分，都是一類叫做卟啉的有機分子家族的成員，而卟啉被認為在任何溫暖、潮濕的行星上都存在。

天體生物學家已經在想辦法探察外星光合作用的證據，這些外星是指迄今發現的有可能存在生命的太陽系外的行星。過去20億年來地球上存在的持續的光合作用，加之利用陽光來分解水分子并釋放副產品一氧，最終造就了地球大氣層中高濃度的氧。除非通過生命本身的作用，否則在行星大氣層中長久維持高濃度的氧是不可能的。因此，假如發現某顆太陽系外的行星大氣中富含氧，就意味著這顆行星上可能存在“生物圈”。

氧和甲烷是一對極容易發生反應的組合，如果在外星上同時探察到氧和甲烷，就進一步支持了外星生命存在的可能性?？茖W家還希望能捕捉到外星植物發出的近紅外光的明亮反射信號。