大爆炸宇宙通史-完全版-第15章

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能高达400℃。水能够达到这么高的温度（远高于通常的沸点），是因为这里的压力是地表处大气压力的25倍。超乎想象的是，这些裂缝处有着相当丰富的特殊生命形式。像管状蠕虫、褐虾甚至蛤类，能在这种与醋一样酸的环境中生存并且不需要从太阳那里获取任何能量，而绝大多数其他海洋生物在这里将会立刻毙命。

世界范围内的化石记录能让我们追踪生命的进化历程。一般而言，生命进化得相当缓慢，在很长一段时期内，它们仅局限于海洋中，直到大约4亿年前的泥盆纪时期，生命才扩张到了陆地上，先是植物，然后是节肢动物（诸如昆虫、蜘蛛和甲壳类动物）以及脊椎动物。植物在陆地上生长，持续地改变着大气的成分。它们的存活需要通过光合作用从空气中吸收二氧化碳来合成糖分子养料。这一过程的副产品就是氧气，是由植物释放到空气中的。

正文　恐龙的梦魇

2010…1…28　21：15：24　本章字数：1314

恐龙的梦魇

生命史上最大的灾难发生于地质学上的二叠纪末期，距今2。5亿年。二叠纪持续了大约6000万年，可能是一个大面积沙漠化的时期。地球上的绝大多数陆地结合在一起形成了一片辽阔的大陆，称之为“大陆块”（Pangaea）。二叠纪的生物绝灭也经常被称为“物种大灭绝”，这可能是历史上最大规模的物种灭绝，其导致地球上绝大多数物种消失。这一结论当然能从化石记录中找到证据，但对灾难发生的原因，线索就不那么明显了，至少我们并没有看到陨击坑。相反，线索来自一种碳分子，即“球壳状碳分子”。这些分子形成一个笼状的结构，大多数都呈球形，它们在诞生时可以把单个的惰性原子俘获到“笼子”之中。人们在二叠纪末期的球壳状碳分子中发现了氦元素和氩元素，它们很可能来自宇宙其他恒星的大气，这些恒星在太阳尚未形成之前就以超新星爆发的形式结束了一生。这些被发现的化学分子可能是一个流星体的残余物，而该流星体所携带的物质来自太阳系形成初期。有理论认为，流星体撞击的结果引发了无数的火山活动，喷发的物质覆盖了整个陆地的表面达3米。因此，90％的海洋生物和70％的陆地脊椎动物没能存活下来也就不足为奇了。

在二叠纪期间，爬行动物出现了，我们迎来了恐龙时代。有的恐龙是巨大而又凶猛的猎手，而有些却是矮小的素食动物，一个小的没有杀伤力的恐龙，甚至只和金丝雀一般大，被昵称为“雀龙”（Tweetieosaurus）。

恐龙主宰了地球将近两亿年（与之相比，人类出现在地球上还不到20万年），但是之后，在地质学年表所称的“白垩纪”时期，即6500万年前，强大的恐龙家族突然消失了。不过它们也不是一只不剩，今天的鸟类看来应该是那些弱小的恐龙的后裔，只是长上了羽毛。在我们的立场看来，恐龙的离去或许是一件好事，因为这意味着哺乳动物的多样性得以保持，从小土拨鼠到我们今天看到的种类繁多的物种才可能诞生。猿类在中新世时期（至今2500万年到至今500万年前）进化出来，它们是我们的直接祖先。

对物种大灭绝的原因的研究是一个热门课题，观点也五花八门。目前，就恐龙的灭绝而言，现在的主流理论是一个巨大的小行星撞击了地球，抛撒出了大量尘埃，并引发了全球性的灾难甚至有人宣称撞击的地点业已被证认出来。

在墨西哥湾附近有一个巨大的陨击坑，我们已探测到它被侵蚀的痕迹。这个证据主要基于一个事实，这一时期累积下来的岩石在一大片区域上包含比预期中更多量的铱元素，铱在地球上极为稀有，但却是流星体的特征元素。我们并不肯定是这次撞击毁灭了恐龙，但这个理论得到了广泛的支持。

现在，让我们花些时间来讨论一下地球上的生命是很有必要的，因为接下来的问题将是，这一系列事件是否在别的星球上发生过？如果其他地方也有像地球这样的行星绕着与太阳类似的恒星旋转，那就有理由期望能在其中找到某些类型的生命，尽管我们对生命是如何开始的仍一无所知。不过我们永远也不能肯定，直到（假如有一天）我们探测到了来自另一个文明的信号。这种搜寻一直在继续，然而，所有直接搜寻其他文明信号的努力至今仍然只交了一张白卷。

正文　火星上有生命吗（1）

2010…1…28　21：15：25　本章字数：1697

火星上有生命吗

当我们计算我们搜寻成功的概率时，需要考虑哪些因素呢？首先必须明确一点：我们讨论的是我们所了解的生命。我们能理解的所有类型的生命都基于一种类型的原子碳原子，只有它能连接足够多的其他原子来形成必须的复杂原子群或分子。这就是说，生命，不管它在哪里存在这里，火星上或者在遥远星系中的一颗行星上必须是碳基的。像月球这样没有大气的环境必须被剔除。在我们的太阳系，可能只有地球适宜形成复杂的智慧生命。当然，反过来说，我们可能完全错了，说不定还存在某种智慧生命，它们的身体由金原子组成，并且能在满是硫酸的空气中呼吸。这种类型的生命（BEM或称为异态生命），自韦尔斯（1866…1946；　英国作家）以来一直是科幻小说家们十分钟爱的话题。但如果它们真的存在，那么我们整个现代科学将被全盘颠覆，不过这看起来可能性不大。

最低限度，我们已经知道许多恒星确实存在行星系统，但是一颗能支撑生命的行星，必须满足几个条件（我们再次强调，我们只考虑自己能理解的这种类型的生命。一旦我们把话题开放到所有类型的生命，就会陷入到无穷多的假想中去，所以，现在我们着意把讨论限制在碳基生命的范围内）：行星必须具备包含了足够多自由氧气的大气；它必须有固态（或某些可能的液态）表面；行星上必须有足够的水资源；相对比较稳定的温度；以及很长的稳定期，在此期间环境没有发生剧烈变化。地球能满足所有这些条件，但太阳系其他天体都不行。

不过，可能还有一些不那么明显的要求。例如，比较规律的昼夜交替看来也是很有必要的。如果行星的一半永远是黑暗，而另一半却永远曝晒于阳光下，那将会发生猛烈的飓风，降水也不再发生而且很难达到生命适宜的温度。当然在明暗半球的交界处或许存在合适的区域。

现在让我们聚焦在温度上。在一颗恒星周围存在所谓“可居住带”，位于这里的行星不会太冷也不会太热，适宜生命繁衍。金星和火星都不在可居住带内：金星太靠近太阳、太热，而火星太远、太冷。只有我们居住的行星安安稳稳地位于可居住带的中央；地球的温度，就跟给婴儿喝的麦片粥一样，不冷不热。一颗比太阳亮度低的恒星，可居住带将靠得更近，而一颗能量更大的恒星，可居住带将位于更远处。许多要求都是不证自明的，它们将许多恒星剔出了行星系统候选者的行列。例如，一颗变化剧烈的恒星，将导致行星上的气候总是变化无常。

我们已经知道银河系里拥有大约1000亿颗恒星，这是一颗大型星系中的典型恒星数量。从目前的观测来看，很可能大多数单颗恒星都有行星，于是我们周围很可能有大约400亿个“太阳系”。这些“太阳系”的行星中有多少颗位于中央恒星的可居住带内呢？从我们自身所在的太阳系的情况来看（这也是我们唯一能充分了解的行星系统），我们或许可以猜测每个恒星－行星系统中都有一颗行星位于可居住带内。但是，我们必须排除那些激变变星周围的行星，因此大概还剩下200亿颗处于适宜的位置的行星。它们中有多少是岩质行星？这又是个新问题正如我们已知的那样，其他的恒星－行星系统中可居住带内的行星似乎都是巨型气态行星。要想计算出在位于适宜的位置上的岩质行星所占的比例是很困难的，但是在已知的约120个系统中，有30个没有气态行星，因此用这些已知的数据作为参考，可以估计出我们大约有50亿颗行星邻居，它们的条件能允许生命形成。其中有多少颗已经有生命形成了？这可能是所有问题中最难的一个，要回答这个问题，我们需要知道并了解生命形成的确切机制。老实讲，生物学家们还没有找到经过实验证实的详细理论，因此要想比较准确地得出这一数值极其困难。如果概率仅仅是万亿分之一，那么在银河系中能有一个像我们这样的文明就已经是一个不可思议的奇迹了。如果如有些人所料，概率接近百分之一，那么将可能有数百万颗行星值得我们去搜寻。这一疑点正是为什么寻找火星上的生命是如此重要的主要原因之一，如果生命能在同一个恒星－行星系统独立出现两次，那么整个银河系中遍布生命的概率必将极大增加。但是，即便这就是事实，我们的难题也并没有完结！

正文　火星上有生命吗（2）

2010…1…28　21：15：27　本章字数：1529

接下来我们必定会问，一旦那些地外生命形成了，它们演化成可以和我们交流的智慧生命的可能性有多大？有些生物学家相信，生命一旦产生，就必定会演化成智慧生命，但另一些生物学家也同样振振有词地认为像我们这样的智慧生命是绝无仅有的。这些文明中有多少能被我们探测到？它们必须已经达到或者超越人类在近一百年才达到的科技水平。接下来我们必须考虑，一个文明由于自然灾害或自身过失在毁灭之前（以现阶段的我们自己为例，后者的可能性似乎更大），它有能力与外界通信的时间能持续多久。至此，我们的估算中的不确定性是来自生物学而非天文学了，我们等待着生物学的进一步发展。现在，请记住到目前为止我们考虑的仅仅是我们的银河系数十亿个星系中的一员。那种认为在整个宇宙中我们都是绝无仅有的想法令人恐惧。

如果地外文明确实存在，有没有什么方法可以和他们进行有意义的联络？现代宇宙飞船可以被排除掉，这一点无需多伤脑筋。因为即便我们能以光速旅行，要想到达哪怕是最近的恒星系统中的行星上，也要花费几年的时间，而且根据爱因斯坦的相对论，以光速飞行要消耗无穷多的能量也就是说那是不可能的。显然，用现代火箭的话，这个旅行需要持续好几个世纪，而且必须准备诸如“太空方舟”这样的设备，因为最初的旅行者在旅程早期就已逝世了，只有他的后代能活着登陆目标行星。现阶段，这种想法看来只存在于科幻小说中。星际旅行要求的是一种革命性的技术，或许明天、明年、100年后甚至100万年后才能实现，又或许永远也实现不了。就算实现了这个技术，从唯物主义的观点看来，我们也只能局限在太阳系内活动。

至于星际通信，至今我们只尝试了一种方法：电磁波。电磁波以光速穿行，因此我们与最近的候选恒星间的通讯时间只需要几年。而且，用我们现有的仪器可以把通信电波发送到很远的地方（数十光年）。假设有天文学家生活在环绕波江座　星运行的行星上，距离我们11光年，我们现在发出的电波信号已足够强大，足以让他们接收到。

我们可以根据数学逻辑制定传送信息的编码方式，毕竟数学不是我们发明的，我们只是