為什么要探尋地外生命

近期，備受矚目的《國家空間科學中長期發展規劃（2024—2050年）》（簡稱《規劃》）正式發布，明確部署實施地外生命探尋等項目，這一舉措迅速在科學界和公眾中引發廣泛關注。此舉不僅為我國的空間科學、天文學、生物學等多個學科領域帶來了新的發展機遇，也引領我們深入探索地外生命的奧秘。為此，我們需要了解什么是地外生命、為何探尋以及如何探尋地外生命等一系列問題。

什么是地外生命

所謂“地外生命”，簡而言之，是指除地球以外其他宇宙空間里的生命。盡管科學家在太陽系的小行星、彗星等天體上發現了多種地球上并不存在的氨基酸，在宇宙空間中也發現了許多的復雜分子，但這些都不能稱為地外生命。這些分子只是構成生命的基礎物質之一，而生命的存在還需要一系列復雜的生物化學過程和條件。

宇宙中天體種類繁多，但是從地球生命的物理化學性質來考慮，可能只有那些具備適宜溫度并擁有大量液態水的行星，才具備孕育和繁衍類似地球生命形式的潛力；同樣地，或許只有在像太陽這樣長時間保持相對穩定的恒星周圍，生命才可能進化至如人類現代科技文明般的程度。因此，在探尋地外生命的過程中，不僅需要關注行星本身的條件，還需要考慮其所在的恒星系統的環境。

探尋地外生命為何重要

探尋地外生命對我國科學和技術發展具有重要的推動作用，一旦有所發現，將是超越諾貝爾獎等任何級別大獎的重大科學成果，在科學、技術、人文等多方面都具有極為重要的意義和深遠的影響。

首先，在科學研究方面，是否存在地外生命是很重要的科學問題。隨著多年的發展，地外生命探尋已成為當前國際最熱的前沿研究。地外生命的發現能夠為人類理解地球生命的起源提供全新的思路。目前關于生命起源的假說有多種，主要分內源和外源兩類，即誕生于地球早期的原始湯、海底溫泉等場所，或者來自外太空，具體過程仍然存在許多未解之謎。如果人類在其他星球上發現生命，無論是簡單的微生物還是更復雜的生命形式，都可以幫助我們對比研究，驗證或修正現有的生命起源理論。例如，火星是太陽系中被認為最有可能存在過生命的行星之一。它與地球有許多相似之處，如曾經有液態水存在的跡象。研究火星上可能存在的生命遺跡，能夠讓我們了解在類似地球早期環境的條件下，生命是如何誕生和演化的。如果火星生命的起源方式與地球不同，那將徹底改變我們對生命起源的認知，也許會發現生命能夠在比地球更極端的環境和更廣泛的化學條件下產生。

其次，探尋地外生命是技術進步的強大驅動力，能夠促進我國航天技術和探測器技術的飛躍發展。對太陽系地球以外天體的生命信號探尋可以通過抵近或采樣返回任務來實施，因此需要先進的航天技術、探測器技術、遙控技術、通信技術等支持。例如，美國的“旅行者號”探測器，它攜帶了有關地球生命的信息，駛向太陽系外，其目的之一就是向外星文明表達人類的問候。我國的探月工程已成功實現月球取樣返回，而行星探測工程天問系列計劃實現火星采樣返回。這些任務的成功得益于我國航天技術的整體發展。

最后，也可能是最重要的一點，探尋地外生命具有深遠的文化和哲學意義。地外生命探尋從人類文明誕生之初就一直是一個充滿魅力的話題。從古代的神話傳說到現代的科幻作品，都體現了人類對宇宙中其他生命的好奇。這種好奇心是人類探索世界的內在動力之一。例如，哥白尼提出日心說，打破了傳統的地心說觀念，開啟了人類對宇宙認識的新紀元。而地外生命探尋則是在更廣闊的宇宙空間中延續這種探索精神。當人類不斷向宇宙深處發送信號、發射探測器時，每一次新的發現都能激發公眾對科學的興趣。如發現土星衛星——“土衛六”上可能存在液態甲烷海洋這樣的消息，會讓無數人對宇宙的奧秘產生濃厚的興趣，從而促進科學知識的傳播和教育的發展，培養更多具有探索精神的人才。在哲學層面，發現地外生命會讓人類重新思考自己在宇宙中的地位。長期以來，人類在地球上處于主宰地位，并且甚至認為自己是宇宙中獨一無二的智慧生命。如果發現了地外智慧生命，這將對人類的自我認知產生巨大的沖擊。人類可能需要重新審視自己的價值觀和道德觀念。例如，與地外生命的接觸可能會引發關于生命平等、資源共享等一系列倫理問題。同時，在文化上，它也會改變我們的文學、藝術等諸多領域的創作主題和觀念，促使人類以一種更加謙遜和包容的心態面對宇宙中的其他生命形式。

如何探尋地外生命

以歐美為代表，科學家主要在兩個方面推進地外生命探尋工作。一方面，在地球附近找，具體是在太陽系地球以外其他的巖石類行星或者衛星上尋找，利用遙感技術拍攝圖像和光譜，然后通過抵近探測的方法，如環繞飛行、著陸考察、取樣分析等，來實地考察目標天體上是否存在生命信號。另一方面，研究人員將目光投向了浩瀚的太空，通過“聆聽”和“觀察”來捕捉其他行星發出的信號，并嘗試判斷這些信號的來源。至今，人類在太陽系以外已經發現了近6000顆圍繞其他恒星運行的行星，平均每顆恒星周圍至少有一顆行星存在。考慮到整個宇宙中大約有千億個類似銀河系的星系，而每個星系中又包含上千億顆恒星，那么宇宙中行星的數目約為上百萬億億顆！

至今，人類在太陽系以外已經發現了近6000顆圍繞其他恒星運行的行星，平均每顆恒星周圍至少有一顆行星存在。考慮到整個宇宙中大約有千億個類似銀河系的星系，而每個星系中又包含上千億顆恒星，那么宇宙中行星的數目約為上百萬億億顆！

宇宙空間太廣袤，以當前的科技文明無法實現抵近探測，更何況抵近探測也有巨大的風險。如果有一臺性能無限強大的天文望遠鏡，能夠獲得太陽系外所有行星發射到地球的光譜信號，那就可以實現對太陽系外生命信號的“無接觸”搜尋。

不過，絕大部分恒星都太遙遠，它們的行星太渺小、太暗弱，在恒星的輝光下顯得更是渺小。我們在宇宙中最近的鄰居是比鄰星，它距離太陽約4.2光年，是半人馬座α三星系統中的一顆紅矮星，其溫度不到3000攝氏度，質量只有太陽的約1/8。比鄰星恰好有一顆類似地球的巖石行星，且可能有液態水。這個三星系統正是科幻小說《三體》中三體文明所在的恒星系。遺憾的是，即使是這顆離太陽系最近的行星，目前全世界最強大的天文望遠鏡也無法直接看到它，更無法獲得它的光譜信息，更別說探測地外生命的存在。這主要是因為行星的微弱輻射都淹沒在恒星的耀眼光芒之中，無法分開。

美國于2021年底發布的天文和天體物理學十年規劃中，將宜居世界和系外生命的研究列為三大科學主題之首，并建議5年內形成一個成熟的探測計劃。后經多年籌備，美國天文學家提出建設一個口徑約為6米的宜居世界天文臺的計劃。無獨有偶，我國天文學家也提出了多個搜尋宜居世界和探尋系外生命的計劃，包括地球2.0、CHES，以及由國家天文臺提出的天鄰計劃。

“天鄰”，顧名思義，尋找天上的鄰居，其主要科學目標就是開展地外生命的探尋。該計劃的主體是一個大型紫外光學紅外天文臺，其口徑不小于美國詹姆斯·韋布空間望遠鏡（6.5米），并將配備專門用于行星探測的超高精度星冕儀。面積約133平方米的望遠鏡主鏡面，負責收集來自遙遠恒星和行星暗弱的光，并將其傳遞給后端的星冕儀，而星冕儀就像一個黑色的圓盤，將來自恒星的光完全擋住，只放行星的光通過。于是，通過天鄰就能夠直接“看到”行星，拍攝行星的光譜。對光譜的分析能夠告訴我們行星上是否可能存在與生命相關的信號，比如行星大氣中是否存在氧氣、臭氧、水、甲烷等，以及行星表面上是否存在大量的樹林或植被。后者含有的葉綠素會大量吸收來自恒星的藍光和紅光，產生較為明顯的可觀測現象。

如果這一計劃順利實施，我們有望在2040年之前開始對太陽系附近所有處于“壯年期”的主序恒星開展類地行星搜尋和生命信號探尋的工作，也許10年之內就能發現首例地外生命。當然，也可能什么也探測不到，畢竟生命的誕生不一定那么容易和迅速，而生命的毀滅卻可能很迅速。這種情況下，地球是安全的，也許在未來幾十年乃至上百年內，我們都不用擔心外星人的入侵問題。

未來展望

45億年前，地球在宇宙的混沌中誕生，經歷了無數次的變遷與演化，最終成為一個生機勃勃的藍色星球。科學家在地球上已發現了上千萬種生物。然而，地球生命的起源仍然是一個未解之謎，可能源自地球海底的某處熱泉，或來自外太空復雜的有機分子和氨基酸，甚至可能來源于某個高等文明的星球。如今，隨著空間技術的飛速發展，人類對宇宙的探索已不再局限于太陽系內。探月、探火、探衛星、探小行星等項目如火如荼地進行著，而人類最早的探測器旅行者1號和2號更是已經飛出太陽系，進入了恒星際空間，成為人類探索宇宙的先驅。

長期以來，人類在地球上處于主宰地位，并且甚至認為自己是宇宙中獨一無二的智慧生命。如果發現了地外智慧生命，這將對人類的自我認知產生巨大的沖擊。人類可能需要重新審視自己的價值觀和道德觀念。

與20萬年前非洲智人向歐亞大陸遷移和15—17世紀的航海大發現不同，今天的宇宙探索是在更加安全和理性的基礎上進行的。比如，我們可以用望遠鏡作為開路先鋒，通過其他世界發出的光子信號來默默地觀察和評估一下，再決定是否開展進一步的接觸，以免“打草驚蛇”或者“引狼入室”。

總之，探尋地外生命不僅是對未知的勇敢探索，更是對生命和宇宙深刻理解的追求。在這個過程中，我們或許會發現更多關于地球生命起源的線索，也或許會遇到其他形式的生命形態，從而開啟人類與宇宙的新篇章。因此，探尋地外生命不僅是一個科學問題，更是一個關于人類自身和地球未來的深刻思考。

◎ 來源|學習時報