寻找外星人 是时候换个思维了

骑UFO看外星人

“氨！氨！”一个在茫茫沙漠中爬行着找“水”喝的外星人在见到氨时兴奋得大叫了起来。这是刊登在1962年的美国《纽约人》杂志上的一幅漫画中的情景，意指：“水也许并非宇宙生命的唯一液体要素”。

不过，现在的生物教科书仍然坚持水是生命唯一的液体要素。这并不奇怪，因为迄今已知的所有地球生命，从低级的细菌到高等的人类，无不依赖两种基本的化学成分：碳和水。

碳，具有一种罕见的能力，能把各种基本元素黏合在一起，从而形成对生命意义重大的复杂分子，因此被誉为“生命的脊梁”。水，则是一种非常非常重要的介质，一切复杂分子都浮游在水中，并在水中完成生命所需的种种基本的化学反应，除水之外没有其他任何液体能够胜任这个工作。发往火星和金星的探测器强化了这种观点——它们在这两颗星的贫瘠、干燥的表面没有发现一滴水，更没有发现传说中的“小绿人”。

但是，最近由生物化学家、行星学家、遗传学家等多领域科学家共同推出的一份报告，颠覆了长期以来科学界对生命的“经典思维”。该报告指出，水不一定是生命必不可缺的条件，生命有可能依赖其他液体如甲烷、乙烷、氨水等存活。该报告甚至还大胆猜测，外星生命可能不需要由碳而是由硅构成，DNA也不一定非要由磷构成，也许可以用砷代替。总之，外星生命无论是在构成还是在外形方面，都可能与地球生命大相径庭。

如此看来，我们无法排除这样的可能性：在宇宙的某个或某些地方，一些奇怪的生物渴望着呷一口冻氨或甲烷液，来滋润自己干裂的嘴唇，就像本文开头提及的那幅漫画所描述的那样。因此，有科学家呼吁：我们应该换个思路寻找外星人。

①生活在甲烷海洋里？

乍一想，宇宙中其他地方的生命应该跟地球上的生命很相像，因为在宇宙的任何地方，水、碳以及诸如蛋白质和DNA这样的特殊分子都是支撑生命的最佳选择。的确，碳很适合为复杂的生物分子充当“脚手架”。碳原子链与氧、氮、氢等其他元素结合，就构成了生命的“脊梁大分子”，比如氨基酸、蛋白质、DNA和复杂的多糖分子，其中多糖分子能够贮存能量，并且有助于植物和昆虫形成自己的硬质结构。

碳还是宇宙中仅次于氢、氦、氧的最常见的元素，所以最容易被生命得到和使用。在陨石中，人们发现了氨基酸和碱基之类的有机分子，其中氨基酸和碱基可以结合形成蛋白质和DNA，而蛋白质和DNA都是构筑“生命大厦”的基石。实验室研究证实，这些关键性的分子能够在从-80℃到-160℃的很宽的温度范围内自发形成。如此看来，不管在宇宙的什么地方，生命出现的“基本的基本”是碳。

生命出现的第二个“基本的基本”是水（这也是科学家急于在其他行星上找到水的原因）。水具有太多了不起的特性。比如，水分子擅长为其他分子输送氢原子，而氢原子被这些分子作为催化剂，在诸如分解糖以获取能量的生化反应中使用。又如，在大气压力下，水能够在很宽的温度范围内保持液态，因此是一种绝佳的介质，生物分子在水中可以自由漂浮，直至碰到一个可以与之发生反应的分子。

不过，“卑微”之水最不同寻常的地方，是集很高的表面张力（水滴的表面是如此富有弹性）和极低的黏性（水流起来是如此顺畅）于一身。观察落在汽车挡风玻璃上的雨滴，从它们比油滴快得多的流动速度，你就容易理解水的这个特质。正因为这个特质，与其他任何液体相比，水都能更好地在蛋白质这类瘦长分子周围形成支撑“笼”，从而帮助蛋白质保持折叠，同时让糖分子之类的小分子四处游动，直到它们被消耗掉。毫无疑问，作为生命基本化学反应的摇篮，水的确是十分惊人的。不过，有科学家认为，地球生命如此依赖水只是一个特例，因为水是地球上唯一真正充沛的液体，所以地球上的生物才学会了运用水。他们说，如果在某一个更温暖的行星上，硫酸海洋取代了地球上的水的海洋，谁能断定那里的硫酸海洋就不能支撑生命？如果在另一个更寒冷的行星上，甲醇、氨甚至甲烷海洋取代了地球上的水的海洋，又有谁能断言这些海洋中没有游动着的生命？按照他们的观点，水之于生命，未必就是独一无二、不可或缺的。

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吃硫酸者

外星生命或许并不依赖水，而是把硫酸甚至氢氟酸（氟化氢的水溶液）当水喝。

硫酸和氢氟酸都“恶名昭著”，因为它们都是强腐蚀剂，能一下子“烧”穿你的肌肤。不过，大多数地球人所不清楚的是，这一“灼烧”过程离不开水——正是水分子将蛋白质撕成碎片，而酸本身只是催化了这一进程而已。如此看来，硫酸和氢氟酸并不是天生的“恶棍”，假如没有水这个“元凶”，它们就恶不起来。实际上，无水的硫酸或者氟化氢都是很温和的溶剂。

有科学家推测，在金星大气的硫酸云滴里可能生活着依赖酸生存的酸基微生物。它们最初可能出现在金星表面，当时的金星还很年轻，比现在凉爽得多。后来，随着金星被大大加热，这些微生物不得不撤退到云中求生。在距离金星表面50千米的高空云层中，气压只有1个地球大气压，温度也降至20℃~80℃，或许金星微生物就生活在这一高空云层及以上。

即使是在距离金星表面如此远的云层中，云滴的酸性也强到了跟电池酸性不相上下的程度。或许你会说：在这种环境中怎么可能存在生命？事实上，在地球上至少已知一种细菌能生活在如此恶劣的强酸性环境——炽热硫酸泉中。这种耐热又耐酸的细菌之所以能够存活，是因为它们把硫酸挡在了自己的细胞之外。不过，对于金星细菌来说，它们的细胞中应该充满纯硫酸，所以它们的生存策略可能正好相反——把水挡在外面，把纯硫酸保持在体内，不然两者相遇，后果不堪设想。

②飘飞在硫酸浓云中？

当美国宇航局和欧洲太空局加紧在火星上寻找以水为基本要素（所谓“水基”）的与地球生物类似的生命时，已经有证据表明，外星生命或许根本就不需要水。

现在，很多科学家都指出，水的特性其实并非独一无二。我们知道，细胞需要进行一系列重要的化学反应以便消化养分，氢离子在这些反应中起催化作用，而水则担负着四处运送氢离子的任务，水因此被认为是“生命之液”。但是，科学家发现，氢氟酸、硫酸、氨水甚至过氧化氢也能担负同样的责任。

酶是一种最基本的生物催化剂。直到几十年前，科学家还坚信酶不可能在非水介质中工作，但现在他们惊奇地发现，在一定条件下，酶在乙烷等碳氢化合物液体中照样能正常工作。

根据这些新的发现，我们不妨大胆想象：火星贫瘠、干燥的土壤中或许生活着以过氧化氢为基础的微生物（见相关链接：被误杀的火星生命？），而在金星的浓云中则飘飞着以硫酸为基础的“金星人”（见相关链接：吃硫酸者）。

在所有可能支持生命存在的液体中，最怪异的当属二氧化碳。在地球上，二氧化碳以气态的形式存在。但是，在海王星和金星以及其他大小及条件与之相似的行星上，气压可以达到90倍地球大气压，二氧化碳可能压缩成准液态，化学家称之为“超临界状态”。如果你跳进一个盛满超临界二氧化碳的池子，你会感觉自己像是在空气中飘飞，这是因为超临界二氧化碳分子不像大多数液体分子那样结合紧密。有人已经在超临

界二氧化碳中测试过酶，结果发现它在超临界二氧化碳中的表现同在丙酮和乙醚中一样好。

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生活在云中

在著名天文学家卡尔·萨根于1980年出版的《宇宙》一书中，他暗示木星大气中可能存在浑身充满气体的生物，它们就像氢气球一样飘飞在木星大气中。那么，基于气泡而非水的生命究竟是否有可能存在呢？

新陈代谢依赖酶将一个分子转变成另一个分子，消化食物吸取能量的原理就在于此。对地球生命来说，水最重要的功能之一就是提供一种介质，使诸如糖和氨基酸之类的所有有机分子能够在细胞内输送。这些分子可以在水中自由地漂移，从而允许酶抓住它们，完成各自的生物化学反应，比如分解糖分子以释放能量。但是，对于“气泡生命”来说，气体也有可能充当这样的介质。诸如氨、甲醛或丙烷这样的简单分子也许能够在气泡中飘飞，附着于气泡内表面的酶也能进行新陈代谢，并从这些简单分子中抽取能量。

事实上，酶的确能在水汽状态下催化有关的反应。科学家发现，当一些冻干的粉状酶暴露在气体状态下的基质分子中时，它们依然能够正常工作。

当然，关于气态生命的猜想仍然面临许多挑战。细胞中的水可以传输包括糖、脂肪酸和RNA分子在内的成百上千种有机分子，但“气泡生命”（气态生命）体内的气体却只能传输诸如乙醇、甲醛或丙烷之类的最小的有机分子。所以，气态生命只能拥有不太依赖大分子的简单新陈代谢机制。

被误杀的火星生命？

1976年登陆火星的美国“海盗1号”和“海盗2号”飞船，是迄今为止唯一在其他行星上直接探测过生命迹象的人造飞行器。它们对生命迹象的探测结果被解释为“否定”。但是，有不少科学家至今仍不相信这一结论。

“海盗”在火星表面进行了多项生命探测实验，其中最重要的一项是“示踪释放”。所谓示踪，就是利用放射性同位素使目标原子或元素露出踪迹。在这项实验中，“海盗”用氨基酸之类的简单养分孵化火星土壤，并用放射性同位素碳14来示踪，即探察是否有包含这一同位素的气体放出。假如有，就暗示微生物在利用这些养分进行新陈代谢。“海盗”的确探测到了一种气体，很可能是二氧化碳、甲烷或一氧化碳。不过，其他的实验却产生了相互冲突的结果。

“海盗”还进行了一种应该可以在土壤中探测出从糖到碳氢化合物、再到酒精的几乎任何有机化合物的实验，假如这些化合物被探测到，就可能表明存在微生物。可惜的是，“海盗”未探测到任何一种有机化合物。火星土壤被加热或加湿后，释放出氧和二氧化碳，暗示火星土壤中包含与漂白剂的化学组成相似的高腐蚀性物质。基于这些事实，美国宇航局当时宣布：火星土壤中不存在生命。

但是，示踪实验的设计者勒文坚持说，实验结果应该是发现了火星生命。在控制性示踪释放实验中，火星土壤在被孵化前加热过，结果没有气体释出。勒文说，这暗指加热有可能杀死了土壤样本中任何可能存在的火星微生物。只需加热至51℃，微生物就会全部杀光，加热至46℃即可杀死大部分。遗憾的是，同样的实验在“海盗”任务之后再未重复过。勒文指出：宇航局怎么能如此草率地下结论呢？

其他学者则指出了“海盗”为何没能认出火星生命的原因——火星微生物是以过氧化氢和水为基础的。他们猜测，火星早期曾出现过水基生命，但随着火星变冷，微生物开始将过氧化氢添加到自己的细胞中，因为过氧化氢能降低微生物的结冰点，帮助它们从大气中吸收水分，从而有助于它们在温度降至0℃下后依然能够存活于火星表面附近。

假如“海盗”进行的示踪释放实验加湿或加热了这些火星微生物，它们体内的过氧化氢就会变成水和氢。这就很好地解释了“海盗”的探测结果：当加热这些火星微生物时，它们发生爆炸，体内的过氧化氢氧化了细胞中的所有有机成分。如果真是这样，“海盗”哪有可能发现生命迹象？

2008年，美国的“凤凰3”探测器将抵达火星，届时科学家将通过测试证明他们的上述猜想。

③不一样的DNA？

水作为合适的溶剂，只是生命故事中的一部分。制造并运转一个有机体，还需要大量的信息，而为这些信息解码的是脱氧核糖核酸（DNA），至少在地球上是这样。在地球上，除一些病毒外，其他生物都使用DNA来解码生命的信息。那么，有没有其他什么能够替代DNA？就算地球上没有，其他星球上呢？

DNA由双链组成，形状像纠结的梯子。每一个“梯级”都由一对叫做“碱基”的分子构成，这些碱基其实就是为基因解码的那部分DNA。一共有四种碱基，分别简称G、A、C和T，它们组成了每一组基因密码的基本“字母表”。“梯级”的支柱则由连接着带电磷酯的去氧核糖组成。

生物学家一直在改变DNA分子的不同部分，由此探索DNA结构中的哪些部分对DNA正常工作起决定性作用。他们发现，DNA分子的不少部分都可以被改变而不至于导致DNA分子的土崩瓦解。例如，去氧核糖可以用另一种糖——苏丁糖替换，碱基也可以用其他分子替换。当然，并非所有替换都行得通。如果用未带电物替换带电磷酯，立马会引发灾难——DNA链变得不稳定，继而坍塌成球状，最后像啤酒罐中的酒糟一样落向实验溶液的底部。

过去，科学家一直不清楚带电磷酯的作用是什么：它们是否只是进化过程的一种累赘产物？现在则已经搞清楚了：它们实际上发挥着重大的作用。磷酯所带的电荷让一系列水分子沿着DNA链排列，从而保持DNA硬挺。假如没有磷酯，DNA就很容易卷成球状。这无疑是水对我们已知生命具有关键性作用的又一证明。不过，假如外星生命的DNA不是基于水，而是基于氨或甲烷，情况会怎样呢？它们一定需要某些不同的结构来避免自己卷绕成球状。那会是什么样的结构呢——带电磷酯或许会被碳氢化合物或苯分子等黏性更大的分子所替代。

④只是些微生物？

有科学家认为，生命无论存在于宇宙的什么地方，其基本的基因遗传原理是一样的。或许外星生命在某些方面会跟地球生命有所不同，但两者最基本的体系应该是一致的，这种现象叫“趋同”。所谓“趋同”是指：在生命刚开始起源之际，许多种类的生物化学物质同时存在；随着时间推移，进化过程总会选择最有效的物质，最终结果是，在不同的行星上，生命的形式变化是有限的；哪怕最终发现了基于不同化学物质（比如硅，在93种天然形成的元素中，似乎只有硅最有可能取代碳成为生命的“脚手架”。见相关链接：“硅人”来了）的外星生命，它们的模样恐怕和地球上的生物也没多大的不同。

更多的科学家则认为，如果最终找到了外星生物，它们也不过是些微生物而已。他们相信，当外星生命进化到斑马或南非土豚这样复杂的阶段时，它们和地球生命的相似程度将会更高。从地球上的情况看，复杂的生命必然具有神经系统，而神经系统则离不开氧，这是因为组成神经系统的基本单元——神经元对能量的消耗尤其多。尽管地球上有些微生物的生存无需依赖氧，而是依赖二氧化碳或铁矿物质，但这些无氧策略的效率很低——每个分子所产生的能量连氧分子的一半都不到，甚至低至5%。科学家猜想，拥有脊椎动物的外星世界很可能也需要像地球这样的富氧大气层，同时也离不开温暖的气候，因为这些都是脊椎动物进行快速新陈代谢所必不可少的条件。可是，既有富氧大气层，又有温暖的环境，那不也就可能有水了吗？

还有一个问题，在地球之外的太阳系究竟哪里最有可能存在外星生命？一些科学家相信是泰坦——土星的卫星之一。阳光在泰坦的大气上层制造乙烷气体，泰坦生命也许能够吸入乙烷，呼出甲烷作为废气。如果真是这样，泰坦生命的细胞里就会充满甲烷或乙烷。也就是说，假如泰坦上真的存在生命，它们跟地球生命会有很大的不同。

当然，我们可以发射探测器直接探索泰坦上面究竟是否存在生命，但在此之前，我们必须深化对生命本质的认识，因为只有这样我们在寻找外星生命时才不至于找错地方。

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“硅人”来了

曾经有人猜测：在银河系中的某个角落，可能存在一颗表面温度超过1500℃的行星；在这颗行星的液态铁（铁水）海的海岸上，由硅和铝组成的外星人在悠闲地徜徉。事实上，如果真的存在基于硅的外星生命，那么几乎可以肯定，它们只可能适应冰冷而非炎热的条件。

硅一直被认为有可能取代碳而成为构筑生命大厦的“脚手架”，这是因为硅跟它在元素周期表上的“轻体重兄弟”——碳一样，也能形成长链。但不幸的是，硅构成的链很不稳定。如像煤油这样的碳基化合物，在室温下很稳定，一旦将其中的碳换成硅，就会立即被点燃。

假如太阳系中存在硅基生命，那么它们最可能在哪里呢——土星的卫星泰坦，或海王星的卫星特里顿。对前者来说，液态甲烷或乙烷可以取代水；对后者来说，表面下的液态氮也可以取代水。尽管我们已知的碳基生命不可能存在于这两颗卫星上，这是因为在液态氮、液态甲烷和液态乙烷存在的条件（分别是-196℃，-164℃和-89℃）下，不可能有足够的热量来打破碳链，但硅和其他原子构成的较弱的链可能被打破，从而构成硅基生命。

在科幻小说中，“硅人”或“硅兽”常常被描写成拥有坚硬的金刚石骨架，但真正的“硅生灵”实际上既可软也可硬，灵活得很。

硅也有一个很大的缺陷，就是它会跟氧紧密结合，并以氧化硅的形式被锁定在岩石中，这样一来，硅就无法出现在导致生命出现的原始化合物“池塘”中，无法参与制造生命。正因为如此，硅基生命只可能出现在缺氧的外星上，而泰坦和特里顿看来正好符合这个条件。也正是因为“硅人”诞生的条件比较苛刻，所以许多科学家对找到非碳基生命的前景并不看好。

lovelingever

有一套。。。