探寻地球之外的水和外星生命

伤我心太深

什么是生命？

生命的定义繁多，《中国大百科全书》认为：“生命是由核酸和蛋白质等物质组成的多分子体系，它具有不断自我更新、繁殖后代以及对外界产生反应的能力。”诺贝尔奖获得者杰克·佐斯达克认为生命“能够从外部摄取营养物质并把它们转化为能量，能够繁衍后代”。恩格斯的《反杜林论》指出：“生命是蛋白体的存在形式，这个存在形式的基本因素在于和它周围外部自然界不断地新陈代谢。”看来，生命具有遗传复制自己繁衍后代的能力，具有新陈代谢功能。

生命的宜居带

广袤的宇宙由难以计数的星系、恒星系统、行星系统和各类星际物质组成，天文学家发现了上千个太阳系外的“行星”或“地球”，激励着人类去探寻地外的生命和地外文明。

如何评估太阳系外的“地球”是否有生命？是否有适宜生命生存的环境？科学家们需要综合生命的诞生、繁衍和生存的主要因素来进行评估。比如，是否有液态水？水是生命之源，生存之本;行星的大小及其与主恒星的距离，制约了行星表面的温度、大气层的浓度、液态水体的发育、行星的内部能量与行星内部物理场的特征和行星的寿命;主恒星的大小与质量，制约了恒星的寿命和能量等。

在太阳系中，只有地球在太阳系的宜居带内，火星比较靠近宜居带。太阳的寿命大约100亿年，太阳现今的年龄约50亿年。地球的年龄约为46亿年，地球诞生8亿年后才出现简单的生命。因此，恒星的寿命要大于宜居带的寿命，才能使宜居带内的行星诞生和繁衍生命，甚至出现高等智慧的生物。中心恒星的质量过大，寿命比较短，行星不足以演化出比较复杂的生命;中心恒星过小，行星距离恒星过近，生存条件险恶，生命难以生存和繁衍。

太阳系中最有可能孕育和繁衍生命的地外天体—火星

火星是太阳系由内往外数的第4颗行星，是地球的近邻，直径约为地球的1/2。火星绕日公转一周的时间为687天，接近地球的两年。火星自转轴的倾角25.2°，也和地球自转轴的倾角（23.5°）相近，火星在一年中也有春夏秋冬的季节变化。火星是太阳系中与地球最为相似的行星。

人类共开展了45次火星探测活动。1975年美国发射的海盗1号和海盗2号探测器软着陆火星，基于对地球生命新陈代谢活动的认识，对火星样品开展生命检测。三项生物实验均未获得火星存在生命的确凿证据。特别是从1996年的火星全球勘探者号开始到2008年的凤凰号着陆器，获得了火星上河流侵蚀地貌、古湖泊河流沉积物、浅表层水冰分布、极地冰盖、大气中水蒸气组分等一系列反映火星上有液态水活动的证据，表明火星的过去或现在存在适宜生命繁衍的环境。

火星表面分布着干枯的河道、湖泊和北半球的海洋盆地。根据不同研究者的模型计算，火星曾经有过水体，大约可以全部覆盖火星表面深达100米。火星地下水探测的成果还表明，火星的地下蕴藏有丰富的地下水，成为地下埋藏的冰层。火星表面在过去有过大量水体的活动，气候温暖和潮湿，并有厚厚的大气层，具有可能维持生命的环境。

2014年，火星生命的探测取得了令人鼓舞的突破性进展。12月2日，中国学者林杨挺的研究团队在国际著名学术刊物上发表文章，他们对新近降落在摩洛哥沙漠中的提森特（Tissint）火星陨石进行了精细研究，发现陨石内细脉里的碳颗粒属于有机碳，证实火星曾经有过生命的活动。12月16日，美国航空航天局（NASA）举行新闻发布会宣布，好奇号火星车在火星的样品中发现了有机碳，表明火星曾经存在过生命。

太阳系的其他天体有生命吗？

地球的卫星月球以及太阳系的水星、金星、木星、土星、天王星和海王星，根据已有的月球探测和行星探测器对这些行星的探测结果，这些行星生态环境恶劣，不可能具备产生生命的条件，也没有生命得以生存与繁衍的环境。

科学家对于太阳系的其他天体是否有生命的探寻，聚焦在太阳系众多的卫星和矮行星身上。他们优选出一批巨行星的卫星和矮行星，探寻生命的踪迹。典型的例子如木卫二、土卫六和小行星带内的谷神星——矮行星。

中国将开展木星系统的探测，通过木星系统环绕探测， 获取木星的磁层结构、大气环流等探测数据，研究太阳风与木星磁场的相互作用、大气环流模式与动力学机制。

木星有60多个卫星，木卫二表面覆盖一层8～16km厚的冰层，表面发育褐色网状裂缝，长达1500km，可能是冰层受潮汐挤压形成的地形。冰层下为海洋，海水深50～80km。褐色网状裂缝，可能是有机物。木卫二洋底发现火山，提供海洋热能，在地下海洋中含有足够的氧气来维持30亿kg的微生命存在。水、有机物和热能，表明木卫二有可能存在原始的生命活动。冰层下方3km处存在一个巨大的咸水湖泊，其水量大致相当于北美的五大湖的水量总和。有些咸水湖泊上方的冰层厚度仅有数十米。我国将探测木卫二空间环境和表面冰层形貌，研究冰层厚度分布特性、木星潮汐作用对木卫二地下海洋的加热效应，查明木卫二地下湖泊的大小与分布，并探测生命的信息。

1944年天文学家杰拉德·柯伊伯利用望远镜的光谱分析仪，发现土卫六上存在甲烷。旅行者1号和旅行者2号对土卫六飞掠探测，发现其大气的主要成分是氮气，其他成分为氩（占6%）、甲烷（占2%～3%）、氢（占0.6%）。2004年年末，卡西尼号将惠更斯探测器投射到土卫六表面，探测土卫六表面是否存在生命活动的信息。土卫六的表面广泛分布着液态甲烷为主要成分的河流、湖泊和海洋。土卫六表面液态甲烷与乙烷（CH4，C2H6）的资源量高达16万亿～160万亿吨碳， 为地球上已知石油和天然气储量的数10倍;土卫六的似干酪根的资源量高达160万亿～640万亿吨，为地球上已知煤储量的数百倍。已有的研究证明，土卫六的甲烷等各种有机化合物并不是生物成因，而是典型的非生物成因的有机化合物。

矮行星谷神星，直径大约950km，整体密度约2.09g/cm3，表明谷神星内部含有大量水。谷神星具有岩石质内核，地幔层包含大量冰水物质，初步推测水占谷神星体积的40%。发现谷神星有水蒸气喷射，可能也存在次表层海洋。谷神星还能通过太阳能获得能量，谷神星羽状喷射物或多或少地证实内部储藏有热量。谷神星是探寻地外生命活动的优选对象。黎明号于2015年3月进入绕谷神星运行的轨道，期望能有新的发现。

绝大多数小行星和彗星是太阳星云分馏、凝聚形成的最原始的产物。在小行星和彗星中检测出大量复杂的有机化合物和丰富的水含量。其中，复杂的有机化合物不是生命活动的产物，而是非生物作用形成。由于小行星与彗星个体较小，内部能量早已耗尽，所以几乎没有内力产生的地质构造运动和火山岩浆活动，保存了原始的物质组成;由于个体太小，不存在内禀磁场和大气层，所以长期遭受宇宙射线和微陨石撞击。一般认为其自身不可能演化出生命或者支持生物的生存与繁衍。

地外生命与水的探寻，一直激励着人类排除万难，坚持求索。虽然探寻的目标艰巨而任重道远，人类将以坚定而扎实的步伐勇往直前，践行追求与梦想！

呃呃

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