《天体物理学杂志通讯》前不久披露:英国剑桥大学天文学家尼库·马杜苏丹领导的国际团队,在距离地球约124光年的巨大行星“K2-18b”大气层中,发现了太阳系外可能存在生命活动的最强烈迹象。他们探测到这颗行星大气层中存在比甲烷更复杂的有机分子——二甲基硫醚和二甲基二硫醚。
而马杜苏丹团队在2023年就利用詹姆斯·韦布空间望远镜的观测数据确认,K2-18b大气中以甲烷和二氧化碳为主,并首次提出可能存在二甲基硫醚。这也是人类首次在一颗处于宜居带的系外行星大气层中发现碳基分子,亦即潜在的生命特征。不过,不少研究者对此提出质疑,认为二甲基硫醚也可能由非生命过程产生,甚或来自星际介质。
由天体物理学领域拓展至生命科学领域的这类新发现,近年来多有报道,时常也引发争议。然而,许多看似很科幻的事情,倒是越来越多地进入了前沿科学的“法眼”。不知不觉中,一门曾经鲜为人知的学科,今天已然走过了30个年头。
1995年,现代意义上的“天体生物学”(Astrobiology)一词,由美国国家航空航天局(NASA)首次使用。这是探索和研究宇宙中的生命所催生的新学科。它将天文学(对宇宙的研究)和生物学(对生命的研究)结合在一起,涉及天文学、大气学、化学、微生物学、地质学等多个学科领域。更重要的是,它关涉人类生存之最基础、最深刻的问题。对地外生命的探寻,亦是其要旨之一。
2025年3月,美国华盛顿大学西雅图分校地球与空间科学系教授戴维·C.卡特林所著《天体生物学》,由译林出版社引进出版。这本书对天体生物学不同方向上的研究背景与现状作了详细介绍。其中专门谈到,目前尽管还没有令人信服的证据能证明地球以外存在生命,但已有成熟的方法判断天体中可能存在的生命迹象。
最常规的方法是对行星的光谱进行分析:如果确认行星大气中存在由微生物产生的氧气或甲烷,那就可判定地外存在生命活动的信号。如果行星大气中富集氢气和二氧化碳这两种可被微生物代谢的气体,则可反推这一天体上不存在微生物。
美国国家航空航天局天体生物学研究所将生命定义为“一种具有达尔文进化能力、可自我维持的化学系统”。科学家通过各种观察和分析,发现组成宇宙的元素基本上都已经位列元素周期表。也就是说,所有可能的生命,都是由这些元素组成的。而由这些元素组成的星球和生命,都要受到物理定律和化学方程的制约。
正因如此,科学家在寻找地外生命时,参考的是我们目前所知的唯一生命模板——地球生命,所以倾向寻找的是与地球相似的环境和与地球生命相似的生命迹象,如氧气和甲烷这些暗示生命存在的生物标记。
当然,任何一个方程,如果已知条件和输入参数不同,那么,得到的解也是不同的。科学家指出,我们地球上的生物长成这个模样,是在地球引力、大气、环境等条件下,经过亿万年进化的结果。从某一个角度来看,人类是物理化学方程在地球特定的参数条件下的解。那么,在遥远的地外行星上,会有什么样不同的外部条件?又会有什么样不同的解呢?
更进一步说,如果地球以外存在智慧生命,那么,我们又该为物理定律、宇宙的本质以及生命和智慧的本质提出怎样的假设呢?
我国2024年10月15日发布的《国家空间科学中长期发展规划(2024—2050年)》,将“宜居行星”列为五大科学主题之一,聚焦探索太阳系天体和系外行星的宜居性研究,核心目标包括开展地外生命探寻。而专用于研究系外行星大气的空间望远镜项目——“天邻”计划,以及宜居行星搜寻空间计划——“觅音”计划,也已开始实施。
科学探索,未有穷期。