当前位置: 未解之谜网 > 未解之谜 > 10种科学极有可能存在的外星生命形态

在寻找外星文明时,有些人保有着“碳沙文主义(carbon chauvinism)”期望着其他生命形态跟我们的构成一样,并依这些条件寻找他们。这里有十种改写生命的定义的生物或非生物生态系统。

1. 甲烷生物 Methanogens

2005年,国际太空大学的Heater Smith与NASA的Ames研究中心的Chris McKay共同提出了以甲烷为基础的生命的可能性,或称为“甲烷菌”。这种生命形态能吸收氢气,乙炔和乙烷并吐出甲烷来代替二氧化碳。

这将让极度寒冷的土星的土卫六卫星(泰坦星)能够提供生命存活的空间,像地球,土卫六的大气层大多是氮,但与甲烷的混合。土卫六是唯一在太阳系里跟地球一样有大量液体,以乙烷与甲烷混合的湖和河。(土卫六有地下水源,它的姊妹卫星恩克拉多斯Enceladus与拉普拉斯Europa也有) 液体对于有机生命的分子间的互动是必要的,而大部分的注意力都放在水上,不过类似的互动也能在乙烷与甲烷之间发生。

NASA–ESA 卡西尼 – 惠更斯号(Cassini–Huygens)任务在2004年侦测到一个负179摄氏的土世界,水硬得跟石头一样,甲烷跟河流一样流,集中在极地湖泊。2015年,化学工程师与天文学家的团队在康奈尔大学开发了一个用有机氮化合物制成的细胞膜,并能在土卫六的液体甲烷里生存。他们叫这细胞为“azotosome” 意思是氮物体,跟地球的脂质囊有一样的弹性与稳定性。而最突出的分子化合物是丙烯腈azotosome。丙烯腈,用于丙烯酸纤维,树脂,以及地球上的热塑性塑料,它是无色有毒的有机分子,在土卫六大气也存在。

找外星生命的含义是非常广泛的。不仅是生命可能在土卫六产生,它可能因由表面上的氢,乙炔,和乙烷的耗尽被侦测出来。充满甲烷的卫星和星球有可能存在在跟太阳一样的恒星旁,不过也在红矮星附近(像土卫六碰到紫外线是不透明的,不过对于红外线则是透明的)。如果NASA在2016年成功发射泰坦马雷浏览器(Titan Mare Explorer),我们可能要等到2023年以后才可以知道更多。

2. 硅元素生命 Silicon-Based Life

硅元素生命可能在科幻小说里是最受欢迎的生化替代型态,像是星舰迷航记里的Horta。这概念很旧,从1894年H.G. Wells就说:“有些人会被这幻想吓到:硅铝生物,为什么不可能?硅铝人曾经在充满硫的大气里漫步,在千度高温的铁海旁。”

硅会受欢迎是因为它的组成跟碳差不多,一样可以有四个连结,允许一整个基于硅元素的生化系统。它在地球地壳里是第二多的元素,在氧气之下。在地球上有一种藻类利用硅元素成长。硅元素还是敌不过碳,碳能够很稳定地形成多样又复杂的构造。碳分子结合氧气与氮气来形成稳定的化合物。复杂的硅元素生物很不幸地会瓦解。碳在宇宙里是非常常见的(数十亿年有了)。

硅元素生命不太有可能在像地球一样环境的地方形成,通常它们会被锁在火山或火山岩里。理论上来说在高温的环境下有可能不太一样,不过没有任何证据。像土卫六极端的环境有可能会存在,像之前说的甲烷体一样,像是硅烷和聚硅烷可以模仿地球的生化。不过,在土卫六上,大多的表面都是以碳形成,而硅元素都在地表下。

NASA天文化学家Max Bernstein怀疑硅元素生命可能会在充满氢气并缺乏氧气的大气的高温星球里生存。让复杂的硅烷化学与可以反硅结合与硒或碲,不过他认为这机率很小。在地球上,这种生物会繁殖得很慢,这对地球的生态没有威胁。他们可能会慢慢地吞食我们的城市,不过我们只要给他一击毙命就好了。

3. 其他替代生化 Other Alternate Biochemistries

有些人也有建议一些其他基于碳以外生命系统。像碳与硅元素,硼有形成牢固的共价高分子化合物的倾向,形成不同种的氢化,硼原子是以氢气连结。像碳,硼可以与氮结合来形成似烷烃的化合物。以硼为基础的生物的问题是这元素,对我们来说,非常的稀少。以硼为基础的生物可能会存在温度低到能让氨变液体溶剂,而这化学反应可以更容易控制。

另一种获得媒体关注的假设生命是砷基生命。所有在地球的生命是由碳,氢,氮,氧,磷,硫组成的,但在2010年,NASA宣称他们找到一种细菌叫GFAJ-1它可以在它的细胞结构里用砷来代替磷,而且没有副作用。GFAJ-1在加州的Mono湖里充满砷的水里活跃,唯一几个可以在这环境生存的生物。GFAJ-1是第一种被发现的生物能够把这种元素当成自己的生化积木。独立研究家说他们没有在它们的DNA里找到任何砷的证据。不过,砷基生命还是有可能性。

氨已被命名为能代替水来形成生命。有些人假设把氮氢化合物放入氨的溶剂里,能够制造蛋白质,核酸,和多肽氮。任何氨为基础的生命必须生存于低温并保持持液体状态。固体氨比液态氨密集,所以没有办法停止它结冻。这对单细胞的生物没有问题,不过对于多细胞生物很致命。不过,以氨为基础的单细胞生物在较冷的星球还是有可能存在于太阳系,像是木星这种气态巨行星。

硫被认定为建立地球早期新陈代谢的主因,而在地球上比较极端的环境里存在着用硫来代替氧气代谢的生物。说不定在某个世界里,硫基生物可能有进化优势。有些人认为氮与磷在某些特定的条件内也可以取代碳。

4. 模因生命 Memetic Life

Richard Dawkins相信生命运转的原则是,“所有生命依照复制生存模式而进化”生命需要复制并被放入自然选择与进化论可行的环境里。在他的书里,The Selfish Gene(自私的基因), Dawkins说到点子从大脑产生并透过沟通散播到其他人。这像是基因的行为与适应的方式,所以他称为他们“模因”。 有些人把早期生命的阶段与人类社会里的歌曲,搞笑的梗和仪式比较,自由思想家在地球的古代海洋里游泳。有这样想法的生物复制,进化并在真实世界里生存竞争。

这些模因在人类出现前存在,在鸟群社交行为里还有灵长动物的行为。当人类能够理解抽象思想,模因可以更进一步成长,建立部落关系并设立传统,文化和信仰。书写的发明让模因的成长加速,它们可以超越时空传播,跟基因传播生物资讯一样。对某些人这只是以此类推而已,不过有些人认为这些模因代表着独特又原始的生命形态。

有些人把这延伸地更远,George van Driem创立了共生理论(Symbiosism),说明语言其实是另一种生命形态。古老的语言学理论叫语言寄生虫,不过van Driem说我们脑部有模因与我们形成一个合作关系:没有我们,他们无法生存,没有他们,我们只比原始人好一点。他相信意识的幻觉与自由意识来自人类动物直觉、饥饿和情欲之间的互动,与透过想法跟意义一再重生的语言共生。。

5. 异核酸合成生物 XNA-Based Synthetic Life

地球上的生命以两种讯息传递分子分类,DNA与RNA,科学家从以前就一直好奇是不是有类似的其他分子。虽然聚合物可以储存讯息,DNA与RNA显示遗传,编码并传递基因讯息,并且能经历许多进化过程,DNA与RNA是一串的分子称为核苷酸,有三种不同的化学成分,磷酸盐,五碳糖组合(脱氧核糖在DNA或RNA中核糖),或五基本化学物之一(腺嘌呤,鸟嘌呤,胞嘧啶,胸腺嘧啶或尿嘧啶)。

2012年,来自英国,比利时和丹麦的科学家们成为世界第一个团队制作出异核酸(xeno-nucleic acid 或XNA),与DNA跟RNA结构类似的核苷酸合成生物。他们把原本的脱氧核糖与核糖用其他成分交替制作。有些分子被开发过,不过这次是第一次它们能复制并进化。在DNA与RNA里,它们透过聚合酶复制,聚合酶可以读取,复写,反复写正常核酸序列。团队制造了聚合酶合成生物来制造了六种新基因系统:HNA, CeNA, LNA, ANA, FANA, 和 TNA。

其中一种新基因系统,HNA或糖醇核酸,稳健到可以储存基因资讯,成为生物系统的根源。另一个,苏糖核酸就称TNA,很有可能是有生命前的原始生化关键。

这样的发展有许多用途。更深入的研究能够揭开地球上生命的来源还有生物学上未知的领域。XNA可能有治疗用途,能够与其他分子结合而且不会跟DNA或RNA一样化解。他们甚至可以变成分子机器的基础或一个完全合成的生命。

不过,在那之前,其他适合XNA的酶需要被开发。有些这样的酶在2014年在英国被开发。XNA也有可能进入RNA/DNA的基因资料里造成破坏,所以一定要先做好防范。

6. 色动力,弱核力与地心引力生命 Chromodynamic, Weak Nuclear Force And Gravitational Life

在1979年,纳米科科技学家Robert A. Freitas Jr. 发表非生物生命的可能性。他说有生命的生物有四大基本能量,电磁,强核力,弱核力,与地心引力。电磁生命是在地球上会看见的一般生物,如同外来生物结构和机械基础的生命也是。

色动力生命要是有强大的核力是可能的,核力是基本力里威力最强大的,但只有在短距离内。他说这种环境可能在中子星上可能存在,一个直径大约10到20公里,质量跟恒星一样的物体。高密度,磁场与引力比地球还要强1000亿倍,它有三公里厚的结晶铁核心。在这下面有极度高温的中子,与许多不同种的核粒子,包含着质子与原子核。这有可能有充满中子的大核。这些大核理论上可已集结成似有机分子的超核心,以中子当作水来运作在这怪异的伪生物系统里。

Freitas认为弱核力生命比较不可能,因为弱核力只能在亚核力阶段运作,而且他们并不强。放射性Beta和自由中子衰变中常有弱核力,一个弱力生命体可以存在假如小心管控幻境里的弱互动的话。他想象一种人有原子与过多的中子,而当他们死去时会产生辐射。也有人猜测说在宇宙的某个地方弱核力其实比较强,提高这种生命形态的可能性。

重力生物也有可能存在,因为地心引力是宇宙力最常见又有效率的力量。这种生物能够把地心引力转成自己的能源,他们的能源能够来自黑洞与黑洞的撞击,或星系中其他的天体,更小的生物像可以利用星球的自转与公转,或再更小的重力生物从瀑布,风,潮汐和海流或甚至地震中吸取能量。

7. 微粒电浆生命形态 Dusty Plasma Life-Forms

在地球上的所有有机生物都是以碳化合物组成的,而我们已经说过许多种碳的替代生物。不过2007年,俄国科学学院的普通物理研究所的V.N. Tsytovich 带领的一个国际团队的纪录说,在对的状况下,无机尘埃的粒子能形成螺旋结构,让它们能跟有机化学一样反应。这种行为会在电浆里产生,电浆是物质的第四状态,除了固体,液体和气体。在这种状态下,电子会跟原子分离,产生大量的带电粒子。

Tsytovich 的团队发现电子电荷会分开而电浆会偏振,在电浆里的粒子会自己形成螺旋架构并互相吸引。他们也可以复制原本的架构,就像DNA,并改变它们的邻居。Tsytovich说,“这些复杂又可以自我管理的电浆让它们可以支撑无机生物。它们有自主性,可以繁殖并进化。”

有些人合理地怀疑这说法,认为无机生物只是为了宣传效果。虽然螺旋结构跟DNA很像,它们的功能不一定一样。而且,能复制的螺旋结构不代表能有生命,因为云也可以。最重要的,这些研究都是依据电脑的模拟而不是观察。

其中有一位实验的观察者说虽然结果很像生命,不过最终它们还是很特别的电浆晶体。不过,如果无机微子可以延伸成自我复制并进化的生物的话,它们将是宇宙里最常见的生命形态,因为太空中有大量的电浆与星尘。

8. 无机化学细胞 iCHELLs

格拉斯哥大学的科学与工程学院的Gardiner Chair的Lee Cronin教授,有个梦想。他希望能用矿物造出活细胞。他用多种铁元素结合氧与硫的多金属氧酸盐来造出像细胞的泡沫,他称为无机化学细胞(inorganic-chemical-cells或iCHELLS)。

Cronin的团队从铁氧化物的负荷离子与氢或钠的正荷离子的结合来产生盐。这些盐的溶液会再被加到一群正荷与负荷有机离子。两种盐交替部分成分,大铁氧化物会跟大有机离子结合,形成一种无法被水溶解的膜。修改铁氧化物的根本,这些泡沫能够有生物细胞膜的特征,能够选过滤哪种化学物质,有可能可以让活细胞里一样的控制化学变化发生。

团队也有在泡沫里制造泡沫,模仿生物细胞内部的构造,并且试图制造人造光合作用,成功的话,就能够制造像植物一样的细胞。其他的人造生物学家说,这些细胞必须要有复制与进化的能力才能有生命。Cronin对于未来的发展很乐观。未来对于科技的贡献,比方说,太阳燃料装置(可以储存电力的细胞)或有可能的医疗运用上。

Cronin说,“最终的目标是制造出复杂的化学细胞来帮助我们了解生命的起源并且用这科技来进化,这种无机生命科技。”

9. 冯纽曼探测器 Von Neumann Probes

基于机器的人工生命是很常见的想法,不过这很古老,所以我们来研究自我复制探测器叫,冯纽曼探测器。它们在中20世纪时被一位匈牙利的数学家与未来家,冯纽曼提出。他相信如果要复制人类大脑的功能,机器需要有自我管理与自我修复的功能。依据生命是如何繁殖的,他提出生产自我复制的机器的点子。他认为这些机器需要有统一的建构者,这样能让他们自我复制或改变跟改良型态,让他们可以进化与增加它们的复杂度。

其他的未来思想家像Freeman Dyson与Eric Drexler接下来利用这点子来帮助探索宇宙而想出了冯纽曼探测器的概念。发射出自我复制的机器人是殖民星系最有效的方法,有可能在一百万年内的时间占据整个银河系,就算他们不能超过光速。

Michio Kaku说:

冯纽曼探测器是一种能够到远方星系并建立一个自我复制的工厂的机器人。对冯纽曼探测器来说一个死去的卫星会比行星更适合,因为这些卫星没有侵蚀性,让它们能轻松降落起飞。这太测器能够用当地的矿物建造机器人工厂。它们可以复制上千个自己,然后分散到其他星系里。

在过去几年有许多不同版本的冯纽曼探测器主意出现,包括探索与侦查其他外星生物,以多数的探测器用无线讯号来侦测,或大型的探测器建立大型的宇宙结构,还有殖民地的探测器在新世界繁殖新居民。探测器也有可能引导一个新的文明到太空去。相反地,也有可能有摧毁性探测器,摧毁所有碰到的有机生物,因此需要建立一群警察机器人防止这样的攻击。考虑到许多人认为冯纽曼探测器像宇宙病毒一样,我们应该更小心开发这类科技。

10. 盖亚假说 Gaia Hypothesis

1975年,James Lovelock教授与Sidney Epton在New Scientist里写了一篇叫“盖亚探索The quest for Gaia”的文章。一方传统的想法是因为对的条件,生命在地球上才有可能产生,Lovelock与Epton宣称生命在决定与维持自己的生存里扮演着很活耀的角色。他们说在地球上的空气,海洋和陆地上所有的生命都是一个超级生物的一部分,能够改变自己的温度还有大气的成分来生存。他们叫这系统盖亚,希腊的地球女神。能够维持体内的平衡让生物圈在地球存在。

Lovelock从1960年中就开始研究盖亚假说。这理论是地球有个生物圈,还有许多自然循环,而只要其中一个故障,其他会互相互补来让生命生存。这也解释了为什么大气层里不是全二氧化碳而海水不会有太多盐分。当火山爆发制造充满二氧化碳的大气层,能生产氮气的细菌出现,而植物形成光合作用。几十万年后,我们的大气层演化成现在的样子。就算河流能运送盐分到海洋里,海洋的盐分程度一直是3.4%。这不是有意识的过程而是保持地球生态平衡的反应循环。

有些证明显示如果没有这些生物活动,元素像是甲烷和氢气在十几年内就会消失。而且,就算太阳比35亿年还要热30%,全球的温度只有改变五度摄氏。因为有一个能够移除二氧化碳并转换到化石里的大气层。

当初,Lovelock的理论被称为假科学或是新世代的神秘论。过了一段时间,盖亚假说影响了许多科学家对地球的生物圈的想法,并且提醒我们生物圈的重要性。今天,盖亚理论已经被大多数的科学家接受。而且被认为是对于地球正面的文化框架,提倡人们对地球的生态系统的尊敬。

古生物学者Peter Ward发表了反对论的美狄亚假说(Medea hypothesis),由希腊神话里杀自己孩子的母亲为名。这理论说生命的本性是自杀性与自我破坏的。他说到历史上,大多数的大灭绝都是由生物造成,像是穿裤子的人科动物不断地严重改变地球的大气层。

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