外星人长相大猜想：星球成分决定生命进化模式

长江

外星人长相大猜想：星球成分决定生命进化模式

2012年10月25日 09:50  DEEP中国科学探险

有液态水蒸气的GB1214B行星，它更大，水更多，人类无法生存时，生命能在这里找到出路吗？

宇宙中的进化终点在哪里？是超级生物，还是超级机器？各种幻想与探索，都在引领我们去探寻终极的人类命运。最新的探索宇宙的电影《普罗米修斯》。



　　顶级杀手的猎物，应该有顶级的防御机制——鹦鹉螺有壳和射流推进系统，但它仍然不会一直逃之夭夭。

对于生物学家来说，外星人的模样可以在地球记录中找到原型：肢体分节的三叶虫化石

　　文字和部分图片由美国Discovery探索频道提供

　　（范亚坤   周小齐）

　　星际里的世界千奇百怪，

　　有些全都是水，还有的喷涌着毒气。

　　何种生物能茁壮成长于这里呢？

　　他们会类似于地球上的生物吗？

　　抑或生命会呈现新的意想不到的形式吗？

　　外星人是何模样呢？

　　空间、时间、生命本身。

　　宇宙的秘密尽在《穿越虫洞》系列。

　　—让我们与摩根•弗里曼一起探索宇宙的起源。

　　地球上的生命书

　　人类史上首次，我们知道了宇宙遍布的行星，怪异超过了我们的想象。行星有可能定居有外星生命，但是这些生物会是何种模样呢？

　　哈佛大学古生物学家安德鲁•诺尔毕生都在研究超乎我们最疯狂想象的生物。看看他研究的标本，你不仅很难想象生命会存在于另一个星球，而且很难想象其中有些生命已经存在于这个星球上了。有谁想得到有过恐龙这样的东西？

　　在过去8年里，安德鲁担当了航天局的火星漫游者任务。他能够从其岩石中读出行星的历史：“我们往往认为地球就是我们今天所见到的周围的事物，但是地质记录所告诉我们的一件事，是一直存在着一系列的地球。我们所看到的身边的地球，所有的植物、动物、大气层的成分，都已经是最终成员了，它们处于已经发生了40多亿年长期变迁的最后阶段。”一块形成于35亿年前的石头全是铁矿物，铁必须得通过海水来运送，它唯一能够在缺氧的海水里做到这一点，而此类石头遍布全球，表明它存在的近40亿年里，我们的大气层几乎没有氧气，就是说地球对我们一直是有毒的。

　　现在，还有些事情有点出乎意料，就在我们往深里看地球的历史时，会看到这块石头实际上是6.35亿年前的冰川沉积物，此类石头确实形成在此时的整个地球上，它表明冰川曾到达了赤道的海平面。事实上，大部分地球都覆盖着冰，有时也成为雪球地球。这各种地球——炎热的、寒冷的、或多或少的氧气——基本上就是异域世界。因此，对于安德鲁来说，探索外星人是何等模样的最佳点，就在我们自己的化石记录中。

　　在三叶虫身上，你会看到有接缝的分段身子，有接缝的分段肢体，看上去像是虾或是昆虫。生物学家称这些地球史上的生命形式的重复性为“会聚”。一个行之有效的形状会一而再、再而三地重复。7000万年前，海洋里有过大蜥蜴，如今已经绝种了。在过去2.5亿年间陆地上的脊椎动物一再重复侵入海洋，每次它们如此做时，都会产生出巨大的海洋怪物——在我们的有生之年里，看到的是鲸鱼。

　　如果过去的地球一直就如围绕其他恒星的行星那么异样，那么外星人就是你在电影里所见到的：蜥蜴有两只眼睛、两条胳膊、两条腿——大差不离。“我看过大量的50年代以来的老的怪物电影，专门从物理学角度去看。”芝加哥大学的教授迈克尔•拉巴贝拉是一位生物力学专家，他试图预测外星人是如何行走、飞翔和游水的。

　　观察动物运动的基本规律，你看到运动的最小公分母：鲎这样的东西爬上海滩产卵，翼龙则在天上飞翔，我们与这些动物所分享的特征之一，就是杠杆式的骨架。杠杆成功的布局，如将四肢与坚硬骨骼连接起来，一次又一次表现在化石记录中。

　　迈克尔期盼在别的世界里也能看到它们。是我们骨骼那样的羟磷灰石所构成，还是这种动物的甲壳素所构成，或者是碳纳米管构成，一旦规则容易到了足以让自然选择成为偶尔发现，就会一而再、再而三地演化。在这个星球上，独立演化在不同时期至少有6次。有充分理由相信，它们普遍适用于任何星球的任何生态系统。连接肢体的躯干动作如杠杆，这是对外星人的很恰当的基本解剖，但我们能否更进一步想象它们真实的形态呢？

　　在19世纪，查尔斯•达尔文保留了一系列的笔记，记载了动物的形状如何进化去适应它们所处的环境。其他星球上的生命之书会是什么样子？不管是否有覆盖全球的海洋，环境中的生态、大气的密度都将在历史上形成巨大的差异，从而构成了生物体的形状。这就是为什么要了解外星人的模样，我们就必须更多地了解它们所在的星球。

　　在“超级地球”上过日子

　　2009年，航天局发射了最新型太空望远镜——“开普勒”，目的不是为了拍照，而是侦测遥远恒星亮度上的细微变化。其目标从我们这里一直延伸出去有3000光年远，是银河系我们所在的旋臂上的一片区域。哈佛大学教授迪米塔•萨瑟罗夫是开普勒首席科学家之一：“开普勒望远镜发现比地球还小的行星的优势就是凌日法，就是行星在其轨道上，在恒星的面前经过，它的阴影造成星光有一点点昏暗，这样一来我们就知道有行星的存在了。”到开普勒完成使命时。迪米塔预计它将会发现约100颗地球大小的行星。然而它所寻找的大量的行星几乎与我们的世界毫无共同之处。

　　开普勒已经有了一宝箱的怪异行星，比如开普勒-10号星，它坚如钢铁；在6颗行星组成的开普勒-11星系里，其中的一两颗是水行星，一片汪洋；接下来我们的行星，几乎是浓密的大充气球或发泡塑料；或许最有趣的开普勒发现是约300倍的超大尺寸版本的地球——是一颗岩石构成的行星，但要重上5倍。想象一下，外星人可能会在那里慢跑、游泳、骑行⋯⋯

　　戴安娜•瓦伦西亚是首批剖析这些“超级地球”的地质学家之一，为了了解“超级地球”是否能够存在生命，戴安娜瞄准推动岩石行星的基本地质引擎、板块构造。行星坚硬外壳运动的推手是其地下高温粘稠的半融化岩石，其活动宛如一罐冒泡的蜂蜜。这个实验向我们表现了大致的情况：地幔是一种非常粘稠的液体，两种液体对温度都很敏感，打开加热模拟地球的引擎，会看到在其表面以下的活动：翻滚、往各个方向活动。随着温度的提升，它在地幔中形成了对流体，这引发了表面板块的移动，触发了火山和地震。此种从我们星球内部到大气层的物质循环，对生命的进化一直是至关重要的。

　　多亏了这个过程，地球的表面温度没有摇摆得很厉害，数十亿年里一直就围绕着液态水。“超级地球”更大，内部更热，就意味着更多的火山喷发、更多的地震，但同时，星球有了更加稳定的温度。在“超级地球”上，因为对流要快得多，这种循环的影响可能也快得多，或许是数量级的加快，于是我们就可以推测，那已经具有了复杂生命进化的可能。来想想“超级地球”将会如何应对抹去了恐龙的陨星的撞击的——在地球上，这个事件引发了全球性严冬，招致了那些冷血巨无霸的灭亡，然而在更大的星球上，能够更好地控制其温度，恐龙或许能幸免于难，有机会进化出更大的大脑。

　　但是，生活在巨大版本的地球上有一个严重的缺陷：地球的核心是一个旋转的液态金属球，产生出强大的磁场，磁场偏转了从太阳发出的危险辐射流，构成了对这里的所有生命的保护盾。戴安娜的模型预测，“超级地球”或许就没有这样的力场，其内部压力太大，这些行星极有可能没有熔核，因此，你如果作为生物在一颗没有磁场的行星上，就会一直遭受高能粒子的轰击，它们会与你的细胞发生作用，引发突变。因此，你就得更加机灵，作为一个有机体去适应这样的环境。何种外星人能够存活在浸泡在辐射里的“超级地球”上呢？

　　它将需要有一个保护壳，或许搀和了铅之类的重金属；它将会有强大的肢体和锋利的爪子，使其在强烈的辐射爆发期间能在地上挖洞。最为重要的是，它将需要有效的基因修复机制，来修复对其细胞不可避免的辐射伤害。纯属幻想？或许不是。类似的生命形式在地球上也有，虽然小许多。它叫水熊虫，存活在滚烫的高辐射地区。岩质“超级地球”的居民有可能看上去与它惊人的类似。

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外星人长相大猜想：星球成分决定生命进化模式(2)

生活在滚烫高辐射地区的水熊虫

海洋中的巨型脊椎动物鲸鱼

　　像风筝一样活着？

　　地球上，进化产生了生命的千变万化：动物潜行水中，翱翔天空，芸芸众生或滑，或爬，或走，或跑⋯⋯如果其他星球上的生命遵循我们这里的生命进化模式，会有什么其他令人费解的特色出现呢？

　　在剑桥市麻省理工学院，天体物理学家萨拉•西格和生物化学家威廉•贝恩斯开始想象这些遥远的星球会是何种模样。日外行星与日外型星系的发现，让我们一次又一次的惊讶，因为通通与我们不同。大多数科幻小说假设外星人会四处奔走。它们需要呼吸空气，它们登上飞船，它们与船长共餐。如果看某些日外行星的环境，这些都是不可能发生的。

　　最近，萨拉和威廉一直在研究GJ1214B，一颗40光年外的行星，是地球大小的两倍还多，显示出有大气层的迹象。他俩正致力于发现GJ1214B下方会是何种情况。现在，无法完全肯定这个星球成分是什么，但它有可能是颗水行星，有水蒸气。根据它的温度，其液态水具有水蒸气，二者之间的清晰界限可能并不存在。有何种生命可能会出现在一个滚烫的蒸汽世界里？在地球上，开水和蒸汽的环境会加害几乎所有的生命。但是我们正努力去想象一个外星世界，在那里，这就是正常的环境。模拟想象一个星球，它一片汪洋，却是热得要命。这个海洋里会有生命存在吗？能有化学作用吗？如果能，会是何种样子？DNA这样的分子不会存活在这样的环境中，但威廉认为，更为耐热的遗传物质将有可能进化出来。

　　他开始想象，能量有可能填写GJ1214B的生命之书。“这颗行星的大气层主要是水，那就是水蒸气，它会非常密集，温度很高。因此，你一路往下，你会看到漂浮的植物、会飞的植物⋯⋯有一系列生物食用那些植物。生物就像是飞鱼或水鸟，这取决于你怎么看待它了。它们能够翱翔，或畅游在这个区域里。这里仿佛一片大海，地球的海洋产生出了各种生物，然而深海之王是巨大的滤食动物——鲸。GJ1214B可能也有它们，虽然它更大，水更多，人类无法生存在此地，但生命能找到生路吗？我们还不知道。”

　　科学中有许多重要的东西，其中最为重要的一个是想象力。因此，至今让人着迷不已的是，在日外行星上，物理和化学规律中，一切皆有可能。我们想象的任何东西都将存在于某处。

　　出现了水，于是你就能找到生命——那就是天体生物学家想说的话。然而若是没有水呢？若是行星笼罩在毒气里，生命的基本构件是不是完全不同于我们这里呢？它们也能够存活吗？生命是顽强的，地球上的角角落落，从最冷的大海深处，到沸腾的火山裂隙，生命都能找到繁衍之道，不过外行星的条件可能更极端。我们发现了火与冰的世界、永久黑夜的世界、狂风大作、经久不息的世界，何种外星人能够生活在这些地狱般的地方呢？

　　格利泽581B漂浮在距离地球20光年远的天秤座里，它是我们发现有可能有外星生命的少量行星中的一颗。它的红色母星发出的热量，只有太阳的一半，但因为它旋转得很慢，其一侧要比另一侧热很多。它的岩质地面狂风大作，是放风筝的好地方。

　　生物力学专家迈克尔•拉巴贝拉认为格利泽581B上的稠密大气层将其表面笼罩成一片漆黑，所以生命得攀升寻找亮光。他猜想有风筝状的植物攀爬至乌云上方，来得到日常所需的太阳能。“这些风筝植物必须能够进入大气层的较高地方，以获得足够的采光，它们这样做是为了利用大气层中的切变。”迈克尔的风筝需要两股力量，停留在高空并保持稳定：有风升起风筝，有锚使其避免一直往上升。外星风筝植物的动作差不多是同样的道理。所以，假设这种特殊的植物上升的一面在绳索的一头，而在绳索的另一头，有东西具有降落伞的功能，来产生拽力。因为风随着海拔发生变化，它们的行动表现出不同的速度。于是有了升力来保持风筝的上升。它被拽拉在减速伞上，但它保持着绳索的拉力，整个系统是稳定的。

　　听起来不大可能？迈克尔却并不这么认为。多年来对地球生物的研究使他相信，生命会进化到适应各种环境。进化会通过很奇怪的途径来达到目的。不仅如此，迈克尔•拉巴贝拉推测，它可能有一个欣欣向荣的生态系统，有猎手与猎物。

　　有何种猎食者会在此进化呢？空中猎手——薄薄的蝙蝠状翅膀，却能够像信天翁那样翱翔数日，他叫它“蝙蝠-天翁”。因为大气层相对浑浊，这种动物就必须要能够以最小的付出来长途跋涉，以找到它们的猎物。它们就有了长长的、相对狭窄的翅膀，因此更具有效率。它具有相对其身体较大的展翅面积——在地球上，信天翁利用一种叫做动态滑翔的技术来旅行数千英里，几乎不煽动翅膀。在长途滑翔中，“蝙蝠-天翁”也会节省能量，依靠气流携带它前行。

　　但现在，在一个终日不见阳光的世界里，这个猎手又是如何发现其猎物的呢？一个办法就是竖起耳朵静听，等待着猎物发出声音。另一个办法就是你弄出声音，听回音——就是我们所说的声纳，就是发出声波，然后等待反射。就像对着墙壁抛掷网球，我们可以有很多信息来自球回弹时的反应，所以，把球掷出与它回来之间的延迟，告诉我们目标有多远，如果它回来快于我将它扔出去，那么目标正迎头而来，如果它是往另一个方向去的，那它回来就会慢些。如果你在寻找猎物，这是个绝妙的主意，当然，除非你的猎物也能够侦测声音。

　　“蝙蝠-天翁”将是一个有效的杀手，所以它的猎物就需要培育有效的防御。威廉•贝恩斯想象出一种动物，类似于一种硬壳海洋生物，它早在数亿年前就已经在地球上进化了——鹦鹉螺，对于猎手来说它是天然的猎物，它有三重防御机制：首先，它有壳，其次是如果用声纳来捕猎它，那么你就要发展出很好的耳朵，才能听到声纳，一旦你听到声纳的回音，你就会奔向它。它具有一个射流推进系统，这样就能够在紧急情况下将自己往前射出去，这些家伙能够将自己射过大气层，“嗖”的一下，速度极快。所以，到了紧要关头，它们就喷射到一边，逃脱虎口。但是尽管有了这些防御，“蝙蝠-天翁”仍将是可怕的对手。鹦鹉螺不会一直逃之夭夭的，它命悬一线，始终有顶级的猎食者——它是最稀有的动物，但它并不是你想狭路相逢的家伙。

　　与超级智能机器竞赛？

　　冷酷的环境滋生冷酷的生命形式，地球经过了数亿年，数十亿种生物为求生竞争，但最终，突变让一种动物成为了星球上至高无上的猎食者。那个突变，就是人的大脑。在太空中某处，外星演化也应该将人类打造成至少如我们这样聪慧，只是外星人究竟是何模样呢？答案可能对地球生命是个坏消息。

　　过去50年里，搜寻外星智能(SETI)，试图捕捉到任何一丝来自外星世界的信息，对于赛斯•肖斯坦克，这位SETI资深天文学家来说，它就是搜寻我们遥远的宇宙图像，搜寻具有与我们一样聪慧大脑的物种。

　　人类不是地球上最大、最快或最敏捷的动物，但人类是最聪慧的，我们的大脑置我们于生命的顶部，但是，依然有很多改进的余地。我们总认为自己是万物之灵，因为从生命之初到人类经过了40亿年的进化。要是去问恐龙同样的问题：“你是否会认为自己是万物之灵呢？”它们会说，“没错！”——如果它们能开口说话的话，它们会认为这就是进化的终点。我们同样也错了。

　　那么，进化下一步会将我们带往何处呢？哪里有可能已经出现了外星文明了呢？赛斯认为我们需要看一下电脑来寻求答案。从上世纪70年代起，软盘是铁定的标准，这个速度在处理指令的电脑上，已经提高了10万多倍。如今，花上1000美元，你能够买到的电脑，其思维能力，至少是一只蜥蜴的计算能力了。但是到了2020年或2025年，1000美元能卖给你的笔记本，将会与人脑有相同的计算能力。人工大脑的智商，正在历史性的转眼间从0到200，在一个可能领先我们500年的文明中，如果沿着类似的轨迹，会发展成什么样呢？我们恪守达尔文的进化论，机器却不会。这意味着如果你要开发思维机器，它将会自我提升得非常非常快。

　　1948年，数学家约翰•冯•诺依曼料定机器会非常聪慧，它能够复制自我，每个副本都可以对原先的设计进行改进，就好比大自然在不断改进其设计。但是这种机器的进化将会发生得比生物进化快许多。在比我们这里发达的星球上，机器是否可能会是最智慧的生命形式，甚至是占据统治地位的生命形式？我们首次接触的会不会是超级智能机器间的竞赛呢？

　　你只能听到至少聪慧如我们的物种的声音，那么，它们在50到100年里有可能处于我们相同的发展水平吗？相当渺茫，它们有可能在上万、数百万甚至更多年领先于我们。在一些遥远的行星上，生命之书可能已不再包括任何生命形式了。如果机械生命已足够强大，那么就已不再限制它能够变得有多大和多复杂了。或许它们已自我改组了，以至于它们能够在许多物种成员中，分享思想负担了。好比是计算机的分部处理——外星人为什么要满足于局限在刚好能够装进它们头脑的那种智能呢？

　　外星进化，可以产生出充满生机的机器星球，脉动着数十亿个外星人头脑所组合起来的智慧，如果如此发达的生命存在，那我们怎么会认出它呢？外星人会当朋友欢迎我们吗？还是视我们为威胁呢？抑或视地球为征服之地呢？显然我们已经进入了探索与发现的新纪元。

　　外星人究竟是何模样？我们想象力的极限在哪里？外星人的真正面目可能会无视我们的科学猜测，但我们的努力不会白费，即使我们所得到的所有细节都是错误的，我们关于外星生命的永恒好奇、我们对它们的持久恐惧，全都出自同一个源头：寻求了解我们在宇宙的生命大家族里所处的位置——知道了这一点，我们就会知道人类的命运。

　　Discovery探索频道即将遭遇“外来动物大入侵”

Discovery探索频道即将遭遇「外来动物大入侵」

　　我们将深入探究外来入侵者

　　如何正在破坏生态系统

　　并威胁到本地物种的生存

　　一直以来，佛罗里达都在遭遇“外来动物大入侵”。正在占领"阳光州"的非本地物种包括致命的黄金蟒、野猪、尼罗河巨蜥以及体型和猫一般大的冈比亚鼠，它们正肆无忌惮地破坏着当地的生态系统和自然物种。由于缺乏天敌，这些外来动物的种群得以大量繁殖，已危及到本地物种的生存甚至人类的生活。今年九月，Discovery探索频道将通过一小时特别专辑深入探讨我们该如何应对“外来动物大入侵”。作为“探索聚焦”的一部分，精彩专辑“外来动物大入侵”将分上下两集于9月24日周一和9月25日周二晚上，在全国二十六家电视台的《探索》栏目隆重首映。具体播出时间请查阅当地的电视节目报或登录Discovery探索频道中文网站discovery.baidu.com了解详情。

　　北京 播出频道：北京电视台BTV青少

　　首播时间： 22:44

　　上海 播出频道：上海纪实频道

　　首播时间：18:30

　　广州 播出频道：广东南方电视台经济科教频道TVS-1

　　首播时间：16:55