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我们身边的“外星”生物
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Lewis Dartnell 文 Shea 编译 |
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人类只是最近才刚刚了解到地球上的一些生命形式有多么得“坚强”，足以应对恶劣太空环境的它们也许和外星生命极为相似…… 20世纪50年代中期，美国俄勒冈农业实验室的科学家进行了一项实验，想看看伽马射线（γ射线）是否能对食品罐头灭菌。γ射线是一种高能电磁辐射，具有极强的穿透能力和对细胞的杀伤力。科学家的想法是，如果你能通过适当剂量的辐射杀死密封罐头中的所有细菌，那么罐头食品的保质期就会变得更长。 但意料之外的情况却引起了科学家们的注意。按理说，一个受到过超高剂量γ射线照射的肉罐头，其中所有已知的生命形式都应该被杀死了，但它却依然变质了。地球上究竟有什么东西能抵挡住这样的打击呢？  当罐头再一次被打开的时候，科学家发现了一种新的细菌。这种现在被称为“耐辐射球菌”的微生物可以承受比人类细胞致命剂量还要高出数千倍的辐射。它同时也一举成为了地球上最“坚强”的生物之一：除了极高剂量的辐射之外，还可以抵挡严重的脱水和化学氧化剂。 耐辐射球菌只是一个例子，现在已经知道的能在极端恶劣环境中存活的微生物正在逐渐增多。从沸腾的酸性火山水池塘到冰封的南极荒地再到地壳之下数千米的深处，这些“嗜极生物”出现在了我们从未料想过会有生命出现的地方。它们迫使生物学家修改了地球上生命的已知极限，甚至还支持了在其他星球上拥有地外生命的可能性。 这一远景促进了天体生物学的大发展，这一学科专门研究地球和宇宙中其他地方生命的起源条件和存在性。有一件事情业已变得十分清楚——如果在火星地表岩石的下方、土卫二黝黑的海洋或者是金星的云层中发现了地外生命的话，它们也许会和这些我们在地球上发现的能在极端环境下生存的生物极为相似。换句话说，外星生命其实就生活在我们身边。 生物膜 如果一个环境中存在某些“要素”，例如营养物质、碳、水以及可以附着的稳定表明，微生物就能难以置信地开始享受它们的生活。科学家发现微生物居然在含有高温、酸性水的池塘中繁荣兴旺。这样的生存条件可能就存在于火星早期的火山口附近或者是围绕其他恒星转动的行星上。这些生活在地球池塘中的细菌也足以能抵抗地球之外的苛刻条件。 它们的生存之道是在岩石的表面以薄片的形式生长，同时在自身的周围还会分泌出具有保护作用的物质，形成一层生物膜。形成生物膜可以使得生命在本无法存活的环境中生存，因此认识它们是寻找地外生命的关键。 生物膜同时还增加了细菌变成化石的可能性，由此在古老的岩石中留下了可供我们寻找的目标。在地球上某些最古老的岩石中已经找到了生物膜的化石，这是细菌生存之道中十分重要的策略。 飞向太空 和南极或者火山湖比起来，英国德文郡的海岸也许根本算不上什么不毛之地，但对于细菌而言，其峭壁中的微环境可谓异常干燥，它们直接暴露在酷晒之下。科学家的实验其实十分简单：从那里提取一些含有地球上生命形式的岩石，然后把它们发射上天，放置在国际空间站的外面。在冰冷、真空和充满辐射的太空遨游了一年半的时间之后，这些岩石被重新送回了地球，科学家对其进行检测看看其中还没有什么东西幸存了下来。 在这个实验中，科学家发现一种新的蓝藻令人震惊地在从德文郡到国际空间站的往返旅途中幸存了下来，它们是可以像植物一样通过光合作用生长的蓝绿色单细胞生物。科学家们目前正在试图搞清楚是什么使得它们这么顽强。 除了能告诉我们地球上生命的极限之外，这些蓝藻兴许在未来人类殖民火星的过程中也会扮演关键的角色。火星表面由多石的土壤组成且含有一定的营养物质，可以用来在充气式温室中种植植物。火星殖民者必须要会“种地”，只有这样他们才会获得食物和再生的氧气。而这一新近发现的蓝藻则可以服务于此。 即便在距离地球较近的轨道上，生命体也能受到地球磁场的保护，免受大量宇宙线的侵袭。而“活体行星间飞行实验”（LIFE）则是一个更加雄心勃勃的计划，它想要测试一下地球上的微生物在遥远太空中的生存能力。2011年12月俄罗斯将会发射“火卫一－土壤”探测器，它上面有一个装有10种不同微生物的密封舱。它的主要目的是把样品从火星的卫星火卫一上带回来。 LIFE密封舱和其中的微生物会往返于火星和地球之间，这远远超过了地球磁场可保护的范围。这一计划是想了解生命体在仅有最微弱辐射防护的深空飞行状况——就像藏在来自火星陨石中的微生物——下是否并且如何能幸存下来。 LIFE的旅程将总共持续34个月，大致和从火星坠落到地球上的陨石的飞行时间相当。这个实验的结果必将为生命是否能经得起行星际旅行提供强有力的证据。 火星上的生命 但是天体生物学家并不总需要花这么长的时间来研究微生物在地球之外的生存能力，因为其他星球的许多条件可以在实验室中再现。红褐色的火星表面极为冰冷干燥，加之大气稀薄，它还会暴露在有害的太阳紫外线和宇宙线中。概括起来，它就是沐浴在辐射中的冰冻沙漠。 但是火星并非一直是这样。有证据表明，就在生命第一次在地球上出现时，火星比现在更温暖也更湿润，拥有湖泊和海洋。兴许生命也出现在了火星上，而火星微生物中的嗜极生物则有可能一直存活到了今天。科学家在地球南极的干燥谷地区中发现了新的耐低温、耐干旱细菌。干燥谷是地球上最干燥的荒漠之一，长久以来一直被认为是生命的禁区。但生命甚至可以在那里存活，它们绝大多数都生活在石头中，这样可以免受干燥的风和太阳紫外线的侵害。干燥谷是地球上和火星最相似的地区之一，任何能在那里生存的生物肯定也具备了火星表面生物所需的生存技能。 科学家在实验室中培养了这些细菌，研究了它们在辐射下的生存能力，测试了它们能在火星上存活多长时间。结果显示，火星表面的低温环境限制了生物的活性，但休眠的细胞可以在地下存活很长的时间。 因此，研究地球上的嗜极生物可以打开我们对地外生物的眼界，同时也有可能帮助我们在未来移民火星。类似的研究还会磨练我们对特殊乃至是很久以前就已经死亡的生命迹象的探测能力，这是发现地外生命的重要技术手段。 那儿有什么？ 不单单在太阳系里的行星和卫星上可能具有生物学迹象，天文学家使用新一代望远镜在我们的银河系中发现了越来越多围绕其他恒星转动的行星。2010年9月有天文学家宣称发现了第一个可能的宜居外星行星——格利泽581g。虽然还没有证据能证明格利泽581g确实适合生命，甚至它的存在性也遭到了质疑，但毫无疑问的是我们对地球上的嗜极生物了解越多，可能拥有生命的外星行星就会越多。 生活在地壳深处、徜徉的沸水中或者能抵御致命辐射的细菌正在迫使天体生物学家重新思考“宜居”的内涵。就像在地球上一样，最严酷的环境可能仅适合微生物存活，但在其他地方也许就此便获得了进化出结构更复杂的生命体——外星植物和动物——的机会。虽然通过探测大气中是否含有氧能足不出“户”地告诉我们外星行星上是否具有生命，但确知外星球上是否存在复杂植物和动物的真正可靠的办法只有派遣一个高速无人星际探测器去对那里进行实地考察。 在我们的有生之年，天体生物学家也许极有可能会在太阳系中或者围绕其他恒星的类地行星上找到生命的确凿证据。想象一下，当你把目光对准天空中某个特定的光点时，那里就住着我们的邻居。
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[Focus 2010年12月]
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2001-2013 火流星工作组制作
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