书城童书太空知识探秘
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第20章 摇探秘地外生命(2)

这些雏形的行星系将有助于我们通过类比了解我们自身宇宙的往昔。Iras的许多发现还将开始回答在科学界争论的另一问题—太阳系的形成是恒星正常演化的结果,还是罕有的偶然情况,或是恒星特殊演化的结果。在第一种情况下,行星系将是非常多的;在其他两种情况下,行星系将是非常罕见的。在织女星这样一颗直径比太阳大两倍的恒星周围发现一个物质盘,可能最终证明宇宙中的太阳系出乎意料的多,并且肯定是恒星正常演化的最高发展阶段。这个发现是一系列发现的第一个,非常可能在今后的几年内,我们将发现许多其他行星系。科学家们将不再满足于在类似太阳的恒星的周围搜索行星系。鉴于织女星的情况,现在在宇宙中有许多恒星可成为行星系的候选者。另一方面,如果在宇宙中有行星系的可能性越大,那么生命存在的机会也越多。许多乐观派科学家认为,在宇宙中,生命肯定是非常广泛的。悲观派则相信,生命的出现是许许多多条件(例如对于恒星的确切位置,化学组成,大气……)巧合的结果。乐观派和悲观派都共同认为,许多灼热的恒星由于它们的高旋转速度,不可能有行星。Iras的许多观测结果已证明,所有这一切都不是如此简单,应当进行稍微更有想象力的证明,已得到的信息显示出宇宙中存在碳基有机分子。因为,所有天文学家都一致认为宇宙中的生命以碳的化合物为基础。这个工作假设是合理的,因为能够构成非常复杂化合物的元素唯有碳。这些观测结果都已被认证。另外,通过研究特别荒凉、稀薄、非常冷的星际中心,在那里探测到的复杂的分子也仅仅是碳化合物分子。

也有人设想过以硅的化合物为基础的一种生命形式,可是硅不及碳丰富,而且它的化学结合可能性非常有限;另外还有人设想存在一种晶体状生命形式,这种生命形式非常复杂,在晶体内部有着位错网络系统,它能吸取地震波之类的机械能。如果这种生命形式存在,由于很多理由,我们真的能发现它的机会是不多的,特别是因为它是在行星的内部或白矮星、中子星的内部发展。即使我们偶然碰到这种生命,与之联系也不可能有多大的价值。因此,比较令人满意的愿望是设想地外生命遵循一条和我们差不多的道路。这是世界上大多数天文学家,尤其是穿过宇宙追捕有机分子的许多射电天文学家作的估计。的确,世界上所有毫米波射电望远镜都将指向织女星以寻找这些具有生命的分子。这是基于这样一个事实,即所有的分子都发射或吸收毫米波辐射。这是由于构成分子的许多原子的振动和旋转运动的缘故。每种分子运动(旋转或振动)都对应一个不同的波长。1937年,人们第一次在许多亮星谱线中,在400纳米波长附近探测到CN、CH+和CH基团的吸收线。最近,人们经常在星际中心发现这些有机分子。人们还以同样的方法发现了乙醇。某些星云可能含有相当于10~28滴烧酒中所含酒精量。将来也许会在织女星的圆盘中寻找到酒精。

织女星是一颗年轻星,它只不过存在了10亿年,与我们太阳系的45亿年相比,还是一个孩子。如果形象地比拟,则能够说它是处于相当于地球上刚出现第一批厌气细菌的太古代。然而,今天我们没有一个人说织女星系具有与我们的太阳系相同的演化,我们更完全知道这两颗星的结局将是不同的。织女星的质量比太阳大60倍,燃烧得比太阳快。在10亿年期间,在变为白矮星之前,它将变成一颗美丽的红巨星。但它的行星系统将在此以前很久已经改变了。如果在织女星上存在生命,则生命也将已消失,或在灾难性的结局来临之前,已做好了迁移到另一个行星系上的打算。是否如此?我们是否的确是宇宙中的唯一者,或应当对众多的邻居予以重视?

这方面的信息可能已经包含在Iras的观测结果中了。人们正迫切期待着科学家对这些观测资料的分析结果。

考察木星是否存在生命

金星温度太高,不可能有生命存在,人们最寄希望的火星,经过“海盗”号与“火星探路者”的实地考察,存在生命的可能性也很小。

于是,科学家将目光转向另外一个天体—行星中的老大哥——木星。

木星是太阳系行星中的巨无霸,它拥有16颗卫星,其中比月亮还大或相当的卫星就有4个,它们是伽利略1610年发现的,分别被命名为“伊欧”“欧罗巴”“甘尼美德”“加里斯托”,即木卫一、木卫二、木卫三、木卫四。最大的木卫三直径达5200千米,几乎有火星那么大。

木星及其卫星成为科学家最关注的天体之一,是因为从许多特征来看,它实际上是一个小太阳系。木星的组成几乎和太阳一样,主要是氢和氦,其中氢占75%,氦不到25%,余下不到1%是重元素。另外一个特点是木星实际上是颗小恒星,木星向外辐射的能量是它接受太阳能的2~3倍,它时常有很强的能量爆发,星际探测器“先驱者10号”与“先驱者11号”曾先后飞经木星,它们在远离木星1亿千米之外就可测出来自木星的能量爆发。第三个特征就是木星大气的温度不能与太阳相比,但“先驱者10号”测得它高层大气达127益,低层大气达430益,而在这样轨道上的行星的正常温度应是—130益。这些发现,更增强了科学家对木星是两颗小恒星的看法。

木星本身是颗气态行星,由于它没有一层“壳”,也不可能存在液态水,所以木星本身诞生生命的可能性不大。既然是把它看成是一个小型太阳系,重点考察的当然是它的卫星,特别是4颗大的卫星。4颗卫星中“欧伊”和“欧罗巴”是岩石结构,表面有冰层,有大气层,有强烈的火山活动,这一点已被“探索者”号行星探测器发回的大量照片所证实。正因为如此,这些卫星才更加令科学家神往,前几年为此而发射了“伽利略”号行星探测器,它的主要任务就是考察木星的几颗大卫星。

美国科学家最近对“伽利略”号宇宙探测器发回的“欧罗巴”(木卫二)的照片分析后认为,“欧罗巴”上不仅存在着冰,而且在1米多厚的冰层之下是一片显红色的海洋,在海洋之上除了冰层之外,还有延绵几千米大小的冰山。

这是人类在地球之外第一次发现存在海洋的星球。正因为“欧罗巴”上有水,有大气,有0益以上的温度,有一个以岩石为基础的外壳,所以,美国宇航局的科学家认为这颗卫星上很有可能存在生命。

“欧罗巴”的情况和早期地球诞生生命之初的情况有些类似,要说少点什么的话,那就是缺少阳光。远在约8亿千米之外的太阳显得那么苍白,无法给它提供足够的能量。但这个问题由木星提供的辐射能和本身的地热能是可以解决的。自从人们在地球上大洋深处发现了以地热泉为能量来源的生命系统,以及在南极冰川下面的沃斯托克湖发现了封闭的生命系统之后,更坚定了“欧罗巴”上可以产生生命的看法。

“欧罗巴”上的生命也许已经产生或正在产生,但也可能还要等若干亿年之后才能产生,这个要等人类登上“欧罗巴”之后才能下结论,但“欧罗巴”棕红色的原始海洋里,原始有机物的积累肯定已经开始了很长时间。原始有机物可以由木星辐射与“欧罗巴”上层大气的相互作用而产生,它们沉积在原始海洋中,木星的4颗大卫星从里到外依次呈现由红到灰的颜色变化,就是这种有机物积累不同造成的结果。

当然,目前对“欧罗巴”的看法并没取得完全一致的意见,即使美国宇航局内仔细研究过有关木星及其卫星全部资料的专家,也只是对“欧罗巴”上可能存在生命持谨慎态度。但不管怎么说,在太阳系中又找到一处与地球早期环境类似的地方,这本身就是一项意味深远的发现。

大胆的猜想——“核生命”

恒星是一颗颗炽热的“太阳”,人们一向认为那里是不可能拥有生命的。

然而,不久前这种传统的想法遭到了挑战!发起挑战的是一种叫宇宙核生命的理论,是由一位法国天文学家弗朗克·德拉克提出的。他认为,在各种恒星里中子星不像普通恒星那样是炽热的大气球,而是由致密的中子熔体组成。

它的表面也不像太阳那样包围着弥漫的气体,却具有由铁原子核组成的类似固体的外壳。这种铁核外壳有时候会破裂,内部会有一些中子流溢出表面,形成几毫米高的“高山”。

你也许会想,几毫米多么微不足道啊,称得上高山吗?是的,地球上的几毫米是微不足道的,可中子星非常致密,中子星上的几毫米,就相当于地球上的几千上万米。除了出现“高山”之外,中子星喷溢出来的流体,还可能形成蒸汽云,上升到距中子星表面15米高的地方,这便是中子星的大气层。

弗朗克·德拉克认为,在这样的条件下,核生命便有可能诞生了。在核力的支配下,一些基本粒子产生新的组合,当它的结构越来越复杂,并渐渐地自成一体时,便形成为生命,甚至演化成为一种能够繁殖的、有智慧的,能与周围环境发生关系的智能生命。不过弗朗克推测,它们的身高不会超过千万亿分之一厘米,是通常的显微镜都无法观察到的。它们的存活时间,若以我们的标准看,也是非常短的,只有千万亿分之一秒。如果说从地球形成到人类出现用了46亿年的话,在中子星上出现有智慧生命的时间只需万分之一秒,他还认为核生命可以用酌射线代替无线电进行通信呢!

弗朗克的意见,大胆而显得有些荒诞,但却大大地开拓了我们的思路。不久前,美国纽约大学的科学家们也提出,除了这种建立在核力基础上的核生命以外,宇宙中也许还有建立在引力基础上的“引力生命”。

人类是“井底之蛙”吗

在我国古代,有一则寓言叫《井底之蛙》。故事讲的是一只自小就生长在一口废井里的青蛙,以为它的井底就是整个世界,并对一只来自东海的大鳖自鸣得意地夸耀它的这个世界有多么美好。直到当它听到大鳖鱼讲述大海之辽阔无限时,才惭愧地意识到自己的见识是多么浅陋。

我们在探测外星世界的过程中,其实也一直在重复着井蛙的错误。尽管我们比井蛙聪明,已经意识到自己见识的浅薄,但就像那只井蛙在没有听到大鳖讲述之前想象不到大海是什么模样一样,我们无法想象宇宙中的其他外星人可能具备哪些不同于我们的特征,所以也只好用地球环境和地球人来推测外星人。

科学家把这种推测称为平庸原理。

平庸原理以地球的特征和条件作为样板来推断外星世界。它假定外星人和我们一样,是由碳、氢、氧组成的有机化合物构成的,甚至还假定它们具有和我们十分相近的外貌;又假定一个拥有外星人的天体,必定是一个具有适宜的温度条件(一般介于0~100益),拥有液态水和拥有含游离氧的大气,及其他一些类地环境的天体,等等。我们运用地球这个宇宙绿岸公式去分析讨论哪些天体可能拥有智慧生命。

那么,宇宙绿岸公式是怎么回事?

科学家认为,茫茫的宇宙就像是无垠的沙漠,那居住着高等生物,特别是拥有高度技术文明的生物的星球,就像是浩瀚沙海中的几片孤零零的、被相互隔绝开来的绿洲。

1960年,美国天文学家弗兰克·德拉克正是从这个含义出发,提出了一个有趣的“绿岸公式”。这一公式认为,宇宙中拥有高度技术文明的天体的数目N,可由Y系列因素的乘积求得。即—N=R伊ne伊fp伊fl伊fi伊fe伊L。

公式中一连串相乘的符号,分别代表恒星的平均诞生率、有行星系统的恒星、行星中的“地球”、有生命的行星、有智慧生命的行星、具有星际通信能力的行星和高技术文明可能存在的时间等。

根据对上述各项因素的估计值,德拉克计算出银河系中可能拥有高技术文明的天体是2484颗,占银河系总数的千万分之二点五。也就是每1000万颗恒星中,可能有2.5颗高技术文明天体。比例是如此之小,这就难怪我们在费尽了九牛二虎之力后,仍然无法回答在宇宙中哪里才有外星人的问题。

然而,不同的研究者,由于对各因素的取值有不同的认识,所以其结果也各不相同。继德拉克之后,美国著名作家阿西莫夫则根据他自己提出的另一个取决于更多因素的“绿岸公式”,求出银河系中高技术文明天体,在每100万颗恒星中,有2.8颗存在与人类一样的智慧生命。

事实是否真是这样呢?或许外星人知道了,真会嘲笑我们是井底之蛙呢!

与外星人取得联系的困难

如果我们为100万这个大数目感到欢欣鼓舞,认为找到外星人不成问题,那就高兴得太早了。对于地外高级生物,只有与他们建立联系时才有意义。就人类目前的认识来看,无线电信号是建立这种联系的唯一可行的途径,因而必须进一步探讨有多少个行星上居住了有能力发送这种信号的文明生物。如果他们从存在以来一直在发送这种信号,那就应该有100万个正在进行无线电发播的行星。但事实上不要说藻类,就是人类在100多年前也还没有这种能力。另一方面,技术已遭到破坏,以及本身已遭到毁灭的生命形态也是不会这样做的。

请不要忘记,差不多在能发射无线电信号的同时,人类也研制成了大规模核武器,它们足以把地球上的全部生物彻底毁灭掉。外星人会不会被失去理智的战争狂所支配而毁掉自己呢?这种可能性也不能完全排除。

让我们又一次乐观地认为外星人有能力、有理智解决那些我们所担心的问题,并假定他们在和平繁荣的环境中生活了100万年。由于科学技术极为发达,生活十分富裕,他们必然会想到、也完全有能力耗费巨资来从事有重大意义的开创性研究,其中包括试图同外部世界同类建立联系。他们在100万年内不停地向外界发送强有力的无线电信号。这么一来在上述的100万颗行星中,就有一小部分正在发播这种信号,这部分所占的比例是100万年除以40亿年,即0.025%。这意味着目前正在发送信号的只有250颗。如果它们均匀地分布在银河系中,则相邻两颗之间的距离约为4600光年。人类发出的信号要经过4600年才能送到离我们最近的外星人那儿。如果他们收到了并随即发出回答,那要收到他们的回音,我们还得再耐心地等上4600年!奥兹玛计划的联系对象离我们只有十几光年,这样做实在没有多大意义。要使计划变得有实际意义,必须监听4600光年范围内每一颗类似太阳的单星是否在发出有含义的信号。