“生命居住区”

人们经常问：我们地球不仅表面有生命，温暖的地壳下面和寒冷的冰山顶上也有，那么地球外也有生命吗？科学家认为，回答应当是肯定的，他们把地球外有生命的地方叫做“生命居住区”，并且认为生命居住区只能出现在地球型行星和相应的卫星，例如太阳系的火星、木卫三、土卫二和土卫六上。恒星上因为温度太高，生命难以生存，所以不能作为居住区。

“居住区”一词最早出现在1959年。1992年美国宾夕法尼亚州的詹姆斯·凯斯汀对它做了详细的阐述：居住区是恒星周围的空间区域，区域内的行星表面上要有液态水，这样的区域只能存在于“太阳型恒星”周围的行星上，在我们太阳系中，居住区位于金星与火星之间，这里不太热，也不太冷，是“黄金轨道”区。比金星近的行星太热，太干燥；也不能太远，太远了，整个行星结成了一块冰，生命无法生存。居住区的位置取决于带行星系统的恒星大小和温度，一般位于恒星外面，恒星越热，居住区的位置越远，也越宽。居住区也取决于行星大气，如果某行星周围存在大量俘获热量的温室气体，例如二氧化碳，那么该行星就可以维持在距离恒星较远的地方。此外，还希望恒星周围有气体或尘埃盘，否则就没有形成行星的“原料”。行星形成后还需有长期稳定的气候和适当比例的化学成分，还需要有磁场防护来自太空其他星球的致命高能粒子袭击。对地球大小行星而言，维持生命或许还需要一个大质量行星作为“引力真空吸尘器”，为地球大小的行星清除前进道路上的障碍，以免发生1994年苏梅克-列维彗星撞击木星那样的宇宙撞击事件。对于生命起源和生存而言，一定要在地质时间尺度上保持连续的可居住性。由于这个原因，天文学家只选择低质量的主行星作为具有可居住的行星。这样的恒星像太阳一样，所以生命的诺亚方舟应当到“太阳型恒星”周围去找。现在已经在太阳系外发现了130多颗行星，但遗憾的是，除地球外，目前还没找到一颗行星上有生命栖息。据估计，在银河系内，周围拥有行星系统的恒星有100万～150万颗，而且这些恒星不是一成不变的，由于演化，恒星会变老，恒星变老，光度会增加，这将推动居住区向外移。在极端情况下，整个居住区可以移到它的所在地外面，从而导致业已形成居住区的行星上一切生命都惨遭不幸！好在大部分恒星生命期间，恒星变老对居住区影响不太大，不会影响到居住区的存在，即使在它们内外边缘随其光度变化而变化的时候，也不会有多大的改变。

人类的认识是与时俱进的，科学家的思想也是一样。20世纪下半叶，在宇宙生命研究中取得了一系列发现，这些发现向传统观念提出了挑战，让科学家对居住区的认识有了飞跃。10年前科学家在被视为生命不能存在的海底发现了微物，其中有奇异的蟹、蛤和管虫，还有细菌移民。这是一些超级喜热微生物，生活在火山口附近117摄氏度的热液周围或热液中，依靠从火山口喷发山来的鳞状发光物生活。它们能抗御极高的压力和腐蚀性极强的酸，能经受大剂量辐射照射。除了海底存在奇异的有机物外，还在几米深的温暖地壳下面和寒冷的冰山顶上，发现了包括超级喜热微生物在内的多种原始生命。超级喜热微生物与呼吸氧气的有机物获得能量的方式不同，它们不需要有机分子或阳光，而是由临时代谢作用获得能量。地球上所有有机物内都存在核糖核酸的细胞分子，每一种核糖核酸都有唯一的化学序列，两种比较接近的核糖核酸，其核糖核酸序列比较相像。因此，用大量比较有代表性的有机物，科学家可以做出地球上熟悉的“生命树”，令人惊讶的是，生命树的“根”和“枝”都被超级喜热微生物占据着。这给科学家一个启迪：生命可能起源于超级喜热微生物；在苛刻的生命条件下，生命力顽强的有机体能够生存。因此在传统的居住区外面，有液态水的地方也可以支持生命存在；如果一颗巨大行星内有大量内能提供热量，它就不需要接近太阳，在没有光照的表面上也能有足够能量维持生物量。即使上面一切都具备了，在适当轨道上发现地球大小的行星后，还需要对新世界的居住区进行仔细考虑。因此，在寻找太阳系外新行星的同时，还需要对已经探测到的生命诺亚方舟进行深入研究。有人预计，发现新行星的任务在10～25年内可以基本完成，而由于太阳系外行星距离遥远，那里1米大小的物品地面望远镜无法看见，因此第二项任务落到了空间科学家的头上。空间科学家准备发射大型空间望远镜，已列入计划的有欧洲空间局的“达尔文”和美国宇航局的“地球型行星发现者”。