美國宇航局的“毅力號(hào)”火星探測器在火星耶澤羅隕石坑一塊名為“切亞瓦瀑布”的紅色巖石上發(fā)現(xiàn)了豹紋斑點(diǎn)（采樣時(shí)間為2024年7月）?？茖W(xué)家認(rèn)為，這些斑點(diǎn)可能表明，數(shù)十億年前，這塊巖石中的化學(xué)反應(yīng)可能證明了微生物級(jí)生命的存在。（圖片來源：NASA）

宇宙的寂靜，在最近被一聲來自紅色星球的低語打破。9月10日，NASA宣布了一項(xiàng)足以載入史冊(cè)的發(fā)現(xiàn)：“毅力號(hào)”火星探測器在火星的古老河床上，識(shí)別出了“潛在的生命印記”（potential biosignature）。這個(gè)消息讓一個(gè)縈繞人類已久的問題變得無比迫切：我們是否孤獨(dú)？

在浩瀚無垠的宇宙中，地球就像一粒微塵。從科幻電影《異形》中猙獰的怪物，到《ET外星人》里溫暖人心的訪客，人類對(duì)外星生命的想象從未停歇。而今天，褪去銀幕的光影，科學(xué)家們正用探測器傳回的真實(shí)數(shù)據(jù)，在宇宙中尋找答案。

01宇宙中的生命可能性

銀河系中有約1000億顆恒星，在我們可以研究的宇宙中至少有2萬億個(gè)星系。如果這些恒星中的一部分周圍至少有一顆行星，那么可能有幾乎數(shù)不清的外星世界存在。面對(duì)如此龐大的數(shù)字，如果只有地球存在生命，那將是一個(gè)令人難以置信的巧合。

宜居帶（圖片來源：NASA）

"宜居帶"(habitable zone)是科學(xué)家們用來縮小搜索范圍的重要概念。它指的是行星圍繞恒星運(yùn)行的軌道距離，在這個(gè)距離上，溫度可能允許液態(tài)水在行星表面形成。

就像《三體》中描述的那樣，一顆行星是否適合生命存在，取決于它與恒星的距離——太近會(huì)導(dǎo)致水蒸發(fā)，太遠(yuǎn)則會(huì)結(jié)冰。除了適宜的溫度外，一個(gè)支持生命的行星還需要適當(dāng)?shù)拇笮?、合適的大氣層，以及一顆不容易爆發(fā)滅菌耀斑的穩(wěn)定恒星。

 K2-18 b 概念圖（圖片來源：NASA）

目前，科學(xué)家們已經(jīng)確認(rèn)了超過5,800顆系外行星(exoplanets)的存在，但實(shí)際存在的系外行星數(shù)量可能達(dá)到萬億級(jí)。在它們中，有一些可能具備支持生命的條件。

例如，系外行星K2-18b 之前被觀測到存在水蒸氣、二氧化碳和二甲基硫醚 （DMS），被認(rèn)為是一個(gè)潛在的宜居世界，甚至可能存在系外行星生物，但這點(diǎn)現(xiàn)今還存在爭議，科學(xué)界仍在探討研究中。

02科學(xué)家如何尋找外星生命

科學(xué)家們主要通過三種方式尋找外星生命：

“中國天眼”500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，F(xiàn)AST），目前世界上最大的填充口徑（即全口徑均有反射面的）射電望遠(yuǎn)鏡。（圖片來源：維基百科）

第一種是"被動(dòng)SETI"(passive SETI)，即搜尋地外智能(search for extraterrestrial intelligence)。這種方法假設(shè)如果存在技術(shù)發(fā)達(dá)的外星文明，他們可能會(huì)向宇宙發(fā)送信號(hào)。就像電影《第三類接觸》中描述的那樣，科學(xué)家們使用專門設(shè)計(jì)的望遠(yuǎn)鏡接收來自太空的無線電波，希望能捕捉到外星文明的通信信號(hào)。

NASA的歐羅巴快船t探測器概念圖 用于探索木星（圖中遠(yuǎn)處） 及其衛(wèi)星木衛(wèi)二（又稱歐羅巴，圖中近處） （圖片來源：NASA）

第二種方法是通過光譜分析研究遙遠(yuǎn)行星和衛(wèi)星上存在的分子類型。在地球上，某些分子通常或總是由生物體產(chǎn)生，因此如果在其他地方發(fā)現(xiàn)這些分子，它們可能是生命存在的跡象。

2021年發(fā)射的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(James Webb Space Telescope)就能夠分析系外行星大氣層中的氣體混合物，尋找類似地球大氣的成分——氧氣、二氧化碳、甲烷等。這種被稱為凌星光譜(transit spectroscopy)的方法，可以將行星大氣中的光分解成彩虹光譜，科學(xué)家們可以像讀取條形碼一樣解讀其中的信息。

“祝融號(hào)”，天問一號(hào)任務(wù)火星探測車 （圖片來源：維基百科）

第三種方法是向可能存在生命的鄰近天體發(fā)送探測器。例如，火星探測車正在收集可能含有古代火星微生物化石證據(jù)的巖石樣本。而就在最近，這項(xiàng)努力迎來了歷史性的突破。

根據(jù)NASA發(fā)布的最新消息，“毅力號(hào)”（Perseverance）火星車在耶澤羅撞擊坑（Jezero Crater）一個(gè)名為“Cheyava瀑布”的巖石上，采集到了一份名為“藍(lán)寶石峽谷”（Sapphire Canyon）的樣本，其中發(fā)現(xiàn)了潛在的生命印記。這并非直接找到了外星生物，而是發(fā)現(xiàn)了一些物質(zhì)或結(jié)構(gòu)——它們極有可能是生物活動(dòng)的產(chǎn)物，但仍需更多研究來確認(rèn)。

毅力號(hào)使用Mastcam-Z儀器查看 火星車鉆頭內(nèi)的“Cheyava Falls”巖石樣本 （圖片來源：NASA）

“毅力號(hào)”的儀器分析發(fā)現(xiàn)，這塊巖石上存在著被稱為“豹紋斑點(diǎn)”的礦物模式，其中富含兩種特殊的鐵礦物：藍(lán)鐵礦（vivianite）和硫復(fù)鐵礦（greigite）。在地球上，這兩種礦物常常與腐爛的有機(jī)物或微生物的新陳代謝活動(dòng)緊密相關(guān)。

更關(guān)鍵的是，分析表明這些巖石并未經(jīng)歷過高溫或強(qiáng)酸環(huán)境——而在沒有生命的情況下，這恰恰是形成這類礦物所必需的條件。這一發(fā)現(xiàn)極其重要，它表明火星可能在比我們想象中更晚的時(shí)期、更長的時(shí)間里都具備宜居性。盡管科學(xué)家強(qiáng)調(diào)“非凡的發(fā)現(xiàn)需要非凡的證據(jù)”，其他的解釋尚未被完全排除，但這無疑是人類迄今為止在火星上找到的最接近生命證據(jù)的發(fā)現(xiàn)。

NASA還計(jì)劃在2028年向土星的衛(wèi)星泰坦(Titan)發(fā)送一架名為蜻蜓號(hào)(Dragonfly)的無人機(jī)，預(yù)計(jì)將在2034年到達(dá)目的地，搜尋與生命相關(guān)的化學(xué)物質(zhì)。這讓人想起《火星救援》中馬特·達(dá)蒙的角色在火星表面進(jìn)行的探索，盡管現(xiàn)實(shí)中的火星探測要復(fù)雜得多。

03可能的外星生命形態(tài)

位于大西洋中脊 3,300 米水深處的“黑煙囪”熱液噴口 （圖片來源：維基百科）

如果外星生命確實(shí)存在，它們可能長什么樣？這取決于它們所在的環(huán)境。在我們太陽系的冰冷衛(wèi)星，如木星的衛(wèi)星蓋尼米德(Ganymede)和歐羅巴(Europa)，以及土星的衛(wèi)星恩克拉多斯(Enceladus)上，生命可能在冰層下海洋中的熱液噴口周圍繁衍。這些生命可能類似于地球深海中的奇特生物，如單細(xì)胞古菌(Archaea)或依靠噴口流體中的化學(xué)物質(zhì)生存的管狀蠕蟲。

黃石國家公園的大棱鏡泉 （圖片來源：黃石國家公園）

科學(xué)家們研究的一個(gè)重要參考是地球上的"極端環(huán)境生物"(Extremophiles)，這些生命形式在黃石國家公園的腐蝕性化學(xué)池、南極洲的干燥山谷、海底的超熱噴口等極端環(huán)境中茁壯成長。它們屬于數(shù)十億年前就與我們分離的生命分支，可能是理解外星生命的重要類比。這些極端環(huán)境生物讓人聯(lián)想到《異形》系列電影中的外星生物，盡管現(xiàn)實(shí)中的極端環(huán)境生物遠(yuǎn)沒有電影中那么可怕或復(fù)雜。

值得注意的是，地球上的生命經(jīng)歷了漫長的進(jìn)化過程。地球形成于約45億年前，第一個(gè)生命可能出現(xiàn)在約42億年前。但從簡單的單細(xì)胞生物到復(fù)雜的多細(xì)胞生物，再到智能生命的出現(xiàn)，這個(gè)過程花費(fèi)了數(shù)十億年的時(shí)間。現(xiàn)代人類僅在約30萬年前才出現(xiàn)在地球上。這意味著，如果其他行星上的生命遵循類似的進(jìn)化路徑，那么它們可能仍處于微生物階段，而非科幻電影中常見的高度智慧外星人。

04發(fā)現(xiàn)外星生命會(huì)改變什么？

當(dāng)NASA宣布在火星上發(fā)現(xiàn)了“潛在生命印記”，那個(gè)曾經(jīng)“如果明天確認(rèn)火星存在古菌化石”的假設(shè)，已經(jīng)變成了“就在此刻”的現(xiàn)實(shí)回響。這一發(fā)現(xiàn)與其說是答案，不如說是一個(gè)更深刻的叩問：這些痕跡究竟是生命的絕唱，還是地質(zhì)的巧合？

要揭開謎底，唯一的辦法就是將樣本帶回地球進(jìn)行分析。然而，這場星際“取證”之路充滿挑戰(zhàn)：在美國總統(tǒng)特朗普的2026財(cái)年預(yù)算提案中，NASA因科研預(yù)算削減，其火星樣本返回計(jì)劃前景未卜。盡管如此，NASA仍在探索成本更低的商業(yè)合作路徑，力爭在2035至2039年間將火星的秘密帶回。

（圖片來源：中國科學(xué)報(bào)）

與此同時(shí)，中國的“天問三號(hào)”任務(wù)也在加緊推進(jìn)，計(jì)劃于2028年發(fā)射、2031年實(shí)現(xiàn)樣品返回的探測任務(wù)，有望實(shí)現(xiàn)人類首次從火星帶回樣本的歷史性突破。

電影《超時(shí)空接觸（Contact）》劇照

無論最終結(jié)論如何，這一小塊巖石都可能重新定義我們對(duì)生命意義的認(rèn)知。正如天文學(xué)家卡爾·薩根所言：“在這浩瀚的宇宙中，如果只有我們一個(gè)生命體，那將是多大的空間浪費(fèi)?！?現(xiàn)在，人類正伸出手，試圖觸摸那遙遠(yuǎn)的鄰居，以證明我們?cè)谶@宇宙中，或許并不孤單。

作者：楊雨鑫

審核專家：李昕 北京天文館研究館員

本文來源科普新媒體平臺(tái)“蝌蚪五線譜”，已經(jīng)授權(quán)發(fā)布