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发表于 2021-01-04 20:34:47

  据国外媒体报道,金星大气层发现外星生命迹象可能是2020年最重要的天文新闻,但没过几天,这条新闻就从科学的头条消失了……其实这种重磅新闻在历史上并不罕见。1996年,美国总统比尔克林顿站在白宫南草坪宣布,科学家在火星陨石上发现了一个潜在的外星微生物化石!即使在人类科学探索的过程中有这样的重大发现,它们的出现也会伴随着很多争议,很快就会以失败告终,因为我们无法从这些发现中证明外星生命存在的确凿证据。目前,我们的当务之急是改变寻找外星生命的方式!


  2020年,科学家探索外星生命的炒作周期也不例外。研究人员声称在金星大气中发现了磷化氢,这可能是潜在外星生命的证据。然而,一些专家强调,在金星上没有生命的情况下,磷化氢可能仍然会产生。尽管研究人员以前曾试图排除这种可能性,但事实表明磷化氢作为潜在生命的标志是不够的。


  批评者迅速指出,金星大气中检测到磷化氢,证据薄弱,难以令人信服。到目前为止,科学界已经达成共识,检测结果可能是虚惊一场。但是,即使在金星大气中能够检测到磷化氢的确凿证据,这场争论或者下一轮炒作周期的争论也不太可能在短时间内得到解决,因为我们目前寻找地外生命的方式并不完美。


  天体生物学家主要在地球上寻找生命迹象或生物特征。一个典型的例子是在系外行星的大气中寻找氧气。地球大气中的氧气是光合作用的产物。如果地球上没有生命,我们的大气中就没有足够的氧气。同时,远程勘测最重要的是可以探测到氧气。基于上述因素,天体生物学家认为,探测到类地系外行星大气中的氧气,将是生命存在的确凿证据。然而,模拟不同条件下系外行星的模型一再表明,在没有生命的行星上也可能产生氧气。


  众所周知,在没有生命的情况下,木星和土星的大气中可以产生磷化氢。如果这种物质也被证实存在于金星的大气中,我们不能排除磷化氢是由某种未知的非生物机制产生的。


  关于金星潜在生命产生磷化氢的观点的争论将是未来几十年天体生物学家所面临危机的缩影,这是一场关于最新发现和持续争论的战争。在另一个星球上发现生命应该是人类的一件大事,但任何公布的外星生物特征探测的消息都不会是一个里程碑,反而会带来困惑,因为科学家不会对一个重大发现达成共识。在地球上,我们不能通过大气副产品来识别生命特征。事实上,我们目前的生物学特征都不能揭示核心问题:我们如何生存?我们的生物特征并不是生命的决定性标志,因为我们对生命是什么没有一个连贯清晰的理论认识。


  为了避免这场危机,天体生物学家需要正视一个问题(也是我们一直在潜在地回避的问题):什么是生命?我们不能通过发现外星生命来直接回答这个问题,因为在找到答案之前我们无法发现外星生命。我们需要了解控制地球生命的抽象原理来回答这个问题。然而,相反,我们可以用探索外星生命的历史来验证我们的答案。


  到目前为止,如果完全忽略这个问题,用现在的定义去匹配我们对生活的认知,似乎还是可以有所进步的。表面上看,生命应该很容易定义,但对于任何形式的生命定义,总会有一些生命形式被排除在外,符合定义标准的非生命体也会被排除在外。美国天文学家卡尔萨根(Carl  sagan)曾著名地指出,采用饮食、新陈代谢、排泄、呼吸、运动和对外部刺激的反应能力的定义似乎是一个简单的标准,但它可能会导致任何访问地球的外星人认为汽车是地球的主要生命形式。


  一个被大众认可的生命定义是——,“生命是一个能够实现达尔文进化的自持化学系统”,排除了任何因为无法进化而无法繁殖的生物。所以,如果人们把这种生命定义看得过于严格,骡子就会被排除在外,定义生命的挑战性理论甚至可能认为生命不存在,或者认为试图定义生命是没有意义的观点。虽然定义生命的概念不是一件简单的事情,生命是什么和不是什么之间也有很多疑惑,但是没有必要推导出一个理论来解释生命来满足我们天真的期望,相反,它可以拓展我们对宇宙中生命的认知理解。


  其他学科都是牢牢建立在这个理论基础上的。在天体物理学中,基于解释数学规律和观测模型的预测在指导我们发现我们怀疑存在但没有实质性经验证据的现象方面发挥着重要作用。比如阿尔伯特爱因斯坦在1915年发表了广义相对论,为解释引力物理的新理论奠定了基础。他通过在光和引力的属性之间建立一种直观的、有见地的联系来实现这一点,这正在重塑我们对空间和引力的理解,爱因斯坦的理论中有许多新的预言,其中之一就是引力波的存在。100年后的2015年,科学家声称发现了引力波。这是一个突破性的发现,但有可能是因为爱因斯坦在一个世纪前设计了理论基础。此外,成功探测地外生命需要数十年的高灵敏度仪器调查和精确的统计分析。无论我们找到什么理论来解释生命,对于我们的宇宙是如何运作的,可能会有类似的违反直觉的观点和更具革命性的想法。毕竟生命远比引力复杂。但是现在我们没有相应的理论观点来指导寻找地外生命。没有这样的指导理论,即使需要100年,科学家也很难根据爱因斯坦的引力波理论发现引力波的存在,而且可能严重低估了我们发现地外生命的距离。当然,前提是地外生命确实存在。


  宇宙中生命的普遍理论是什么?必须说明目前物理化学规律无法解释的生命系统特征。也就是说,我们必须搞清楚宇宙中生命的进化。这种方法的一个方向是走向复杂。举个例子,单靠物理学无法解释生命通过信息处理来构造复杂物体的能力。也就是说,在没有关于如何构建生命的信息或指令的情况下,无法产生统计范畴的生命形式。如果我们在火星上发现螺丝刀或者其他复杂的物质,比如蛋白质,那就暗示着火星上有潜在的生命形式,因为我们不相信物理定律会导致这些物体波动,确认它们的存在。


  这些观点正在被一种新的未知生物探索方法所验证,这种方法不需要与地球上的生命相同的化学成分,而是侧重于用进化的历史特征来量化分子特征。分子团太复杂了,不可能偶然形成,所以需要一个物理系统来提供如何组装它们的信息。也就是说,复杂分子是生命系统存在的统计指标。这将比目前的生物标志物更清楚,我们对系外行星大气中氧气存在的最好解释是:“如果没有发现已知的生命,我们还没有弄清楚行星的大气是如何产生氧气的。”


  未知的生物特征使我们能够在数学上评价可能性,即我们发现的事物是由进化过程选择的生物信息处理系统创造的,这就导致对生命基础的普遍原理有了更清晰的假设。


  虽然理论导向的天体生物学研究方法还处于起步阶段,但它们为我们揭示这个古老的问题提供了希望:我们在宇宙中是独一无二的吗?科学探索和国际社会将如何应对这个问题,除非我们能够用自己的想象力充分捕捉到生命的广度和深度,否则我们不会对非生物标志物的发现印象深刻。


  一个证明生命是什么的深刻的理论发现将远比宣布我们发现了某种代谢副产品更有意义。地外生命的发现不仅是在遥远星球上发现生命的令人震惊的迹象,也是洞察人类进化、揭示人类在进化过程中所扮演角色的宇宙故事。就像其他认识宇宙的伟大进步一样,这需要我们更深入地挖掘和理论化人自身的本性。但是探索地外生命需要我们以任何科学领域都无法面对的方式去认识,因为这不仅仅是试图去了解宇宙,更是去了解人类在宇宙中的进化。只有做到这一点,我们才有希望最终发现地外生命,并通过这些发现改变我们对地球生命的认识。文章长度:4太短了,请勿浪费资源


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