大气微生物，可助我们找到外星生命，这是真的吗？

索支较

地球大气层充满微生物。它们能帮助我们在其他星球上找到生命吗

非洲上空，从国际空间站看到的云（拍摄于2017年）

(图片来源：美国宇航局/欧空局)

如果你感到孤独，聊以慰藉：在你头顶上方数万英尺的高空，浮游着无数微小的生物。

随着科学家对这种遨游太空的微生物及其与地球表面相互作用的了解越来越多，他们开始怀疑：从理论上讲，或许我们无法获知，金星的云层或更遥远星体的大气中是否潜藏着类似的生命体。

“我们人类，就像生活在大气海洋底层的底栖鱼。地球生物圈的最高边界止于何处？我们对此一无所知。”大卫· 史密斯是加州美国宇航局(NASA)埃姆斯研究中心的一名职员，专事大气生物研究。在美国地理协会秋季年会的一次虚拟圆桌会议中，史密斯说：”我们对美国宇航局的飞机和气球进行了随机采样，在所有样本中都发现了微生物的生命特征。”

目前看来，地球大气中的生命似乎全是短寿的微生物。它们构成一个非独立的生态系统，与地表生命密切相关。在大气与地面的轻微接触中，这些微小却顽强的生物被裹挟着，绕过漫长的远途，最终被卷入低层大气。

“据我们了解，微生物会在大气中到处穿梭。”罗格斯大学微生物学准博士凯文·狄龙在会议中说，“它们差不多把大气层当高速公路来用，甚至可以向云朵搭个顺风车。”

埃姆斯研究中心的研究科学家戴安娜·金特里在会议上说：“微生物最终“定居”于两层大气中间。因为在低层对流层，微生物大多面临着干涸而死的风险。”这时，云的魅力就显而易见了。

“一旦飘上天并悬浮在大气中，微生物水分会迅速流失殆尽。”金特里说，“所以低层大气的云棒极了，它们就像移动的补水站，可以在微生物四处漂浮的时候为其保湿。”在对流层中，有些微生物甚至可以正常生存。

由美国宇航局Aqua卫星拍摄记录，近十余年来的全球云层分布地图

(图片来源：杰西·艾伦/凯文·沃德/MODIS大气科学团队/美国宇航局戈达德航天中心)

较低的对流层不行，较高的平流层更不行。平流层的微生物要与更干燥、呈酸性的恶劣环境作斗争。因此，它们通常会蛰伏起来，进入休眠状态，等哪天回到地面再苏醒过来。当然，有些会在中途死掉，有些则在被卷入大气层之前就死了。

然而到目前为止，即便身处最佳环境的大气微生物，似乎也只能简单地存活着，做不了其他有趣的事儿。史密斯说：“我们才刚知道地表的微生物是如何被卷入大气层的。至于它们能在空中浮游多长时间、会否在空中进行有意义的活动、生长和繁殖——都尚未可知。关于地球大气，还有很多研究工作等着我们去做。”

在海底热接缝处发现的热液生物群落，激发了天体生物学家的幻想：冰冻卫星尘封的海洋深处或许暗藏生命。同样地，现在科学家们想知道，在极端环境下存活的地球大气生命，能否作为一个模板，以确定太阳系的其他星球上，是否也存在着生命。

太阳系内的生命

诚然，地球大气生命已经面临许多不确定性。而在其他星球上，生命更是只能在大气层中繁衍。

这里有一个关键的制约因素：我们完全了解地球表面是微生物大冒险的天堂，但太阳系的其他行星表面则死气沉沉，寸草不生。尽管在很久之前，有些地方还适宜居住，现在则不然。例如，金星被认为是寻找生命的应许之地，指的是它的大气层。金星以其高酸性的高温环境闻名，但一些科学家认为，离地表约30到37英里(48到60公里)高处的大气液滴，足以充当微生物的避难所。

在金星这样环境严酷的星球上，生命只能永久滞留在大气层中，而不能像在地球上那样周游各处。既然是“永久滞留”，意味着许多问题亟待科学家去研究，比如微生物能否在大气中繁殖。

金特里指出，假设金星上真有微生物，也会不断被重力拽出舒适的大气层。她说：“这是一项专门针对大气生命的挑战：它们漂浮着，随着时间推移，因重力沉降而接二连三地死去。为了生命能在大气中长期延续下去，微生物必须快速繁殖，以弥补这些损失。”

还有水分的问题。地球上的云很特别：它们是太阳系中唯一一个主要由水蒸气构成的现代大气云种，科学家们也最有可能在其中发现生命。可其他星球的云呢？金星上的云主要由硫酸构成；火星的云含有大量二氧化碳；海王星的卫星海卫一的云则全是氮气。它们各具特色，但缺乏水分，生命终究无法存活。

“天体生物学的主题之一是‘跟着水走’，因为我们已知的类地生物都离不开水。”金特里说，“这些星球的云都不是由水构成的，所以令我们感兴趣的点也和水构云完全不同。”

太阳系外的生命

正如地球可以作为探索太阳系内其他星体的模板，我们的邻星也为探索太阳系以外的世界提供了参考——当然，也再次意识到我们对系外行星的了解之匮乏。宇宙飞船能载着我们从地球飞往太阳系内的其他行星，却无法抵达系外行星；而在天文观测中，系外行星的轮廓又大多隐匿于恒星的光芒之内。

事实证明，即便在地球上，寻找大气生命也很棘手。“每当穿越云层，收集云水时，我们都能接收到强烈的地球生命信号；然而，我们无法远程探测到这些迹象。”史密斯说，“我们知道这些云里有生命，但没有足够灵敏的仪器，只有先收集云水样本，才能从中检测到生命。”

所以，不要指望科学家们在短时间内就其他星球的大气生命发表任何声明。

诺姆·伊森伯格是马里兰州约翰霍普金斯大学应用物理实验室的一名行星科学家。他说：“要知道系外行星是否存在生命，可太难了。”

但他也说，不要停止思考和怀疑。

“如果金星上可能有生命存在，那么，在其他类金星的星球上也可能会有生命存在。”伊森伯格说，“如果地球上有生命，是的，那么在其他的类地星球上也很可能存在着生命。”

BY:Meghan Bartels

FY: 梦凡

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