宇宙中的生命有多普遍?我们怎么能找出答案?

生命无处不在地球上,几个世纪以来,我们推测它也应该存在于其他行星上。当然,考虑到那里的所有房地产,其中一些必须居住。一个

生命无处不在地球上,几个世纪以来,我们推测它也应该存在于其他行星上。当然,考虑到那里的所有房地产,其中一些必须居住。而且,有理由认为某些外星生命形式会发展为聪明。

然而,到目前为止,我们还没有任何证据表明外星人生活可以接受科学审查。这个难题通常被称为费米悖论,或者在提到技术先进的生活时的沉默。如果外星人在宇宙中如此丰富,为什么我们不遇到它们? (一个答案比其他答案要黑。)

宇宙动物园

也许丰富的假设是错误的。华盛顿大学的彼得·沃德(Peter Ward)和罗恩·布朗利(Ron Brownlee)在其有影响力的2000年《稀土》一书中认为,我们星球的自然历史是由许多随机因素决定的,这些因素共同存在,而在其他地方则不太可能存在地球条件。他们得出的结论是,微生物的生命可能是在合理数量的行星上产生的,但是复杂和聪明的生命的演变极不可能。

我同意地球,尤其是我们星球上发现的地质和环境条件的确切结合 – 就像只有一个莫扎特一样。但这并不意味着没有其他音乐风格。在稀土上十五年后,剑桥大学的威廉·贝恩斯(William Bains)和我想出了一个反杂种,我们称为宇宙动物园。正如有很多可能的音乐一样,我们提出,生活有很多方法可以从微生物发展为我们通常与动物和植物相关的复杂宏观生命形式。

威廉和我专门研究了人生的首次露面与智能生活的出现之间发生的进化转变。我们发现,使用不同的生化途径,许多这些步骤都是多次实现的。例如,从章鱼到乌鸦再到海豚的许多不同物种在许多不同的物种中发展。我们得出的结论是,一旦生命起初,假设地球保持了足够长的时间,那么它最终将变成复杂而大的大小。

但是,有两个警告。首先,尽管很难找到任何科学家认为地球上生命的起源是一个独特的事件,但我们仍然对它的出现和何处没有很好的了解。因此,我们不能排除沃德和布朗利是对的可能性,我们生活在一个相当空虚的宇宙中。

第二个警告是,技术先进的生命可能仅在我们的星球上发生一次。我们仍然在努力解释为什么人类实现这一目标而没有其他物种。由于我们认为这仅发生一次,因此很难估计这一关键步骤在另一个世界上会多么普遍。如果非常困难,可能会有许多带有动物和植物的行星,但是几乎没有太空飞船或射电望远镜可以向我们发送信息。这就是为什么我们将假设称为宇宙动物园的原因。

稀土与宇宙动物园

那么,我们如何找出正确的观点呢?一种方法是在我们自己的太阳系中寻找生活。有几个行星和卫星,我们可能会发现微生物的生命,包括火星,欧罗巴,土豆,泰坦,甚至金星。如果我们在这些地方检测到微生物(尤其是它们似乎是独立于地球)的,这将意味着生命在宇宙中很普遍。但是,我们只会在一个星系中有两个例子。但是,仅靠一个恒星系统就不会帮助我们区分稀土和宇宙动物园的假设。我们太阳系中唯一可能有机会找到复杂的地方的地方,宏观的生活将在欧罗巴的冰壳下,在地下海洋中 – 也就是说,如果在欧罗巴的海底上有水热通风孔,能够支持动物生命,那么地球海洋是这种情况。但是要寻找聪明的生活,我们肯定必须进一步寻找太阳系以外的行星。

那么,宇宙中的生命有多普遍?

截至目前,我们发现了其中大约5,000台,但是随着James Webb Space Telescope等新的观测值即将上网,这一数字将很快变得更高。将来更高级的项目如《星形阴影》,应该使更容易地将恒星的光与行星的光线区分开。这将是评估系外行星是否具有季节性变化,表面上的液态水或其他可能使其可居住的特征的重要一步。但是,即使那也不能保证生命存在 – 它可能永远不会启动,或者如果这样做,它可能已经被诸如巨大的撞击或附近的超新星爆炸之类的天文灾害所消灭。

尽管如此,当我们在其他地方寻找生活时,这些行星仍然是主要的嫌疑人。我们将寻找只能通过生物大量生产的特定有机化合物,例如叶绿素,或者可能会大量制造,或者也许可以引起可测量的环境参数(例如温度或云分布)的大型生物质(例如雨林)的签名改变,因此可以与仅由岩石和沙子组成的裸露景观区分开。当然,如果我们找到一个技术先进的文明,将广播或光学信号或泵送化合物发送到其气氛中,我们的工作将更加容易,而只能人为地创建。 40亿年,动物的生活不超过10亿年,而且在技术上已经超过100年的技术 – 我们似乎更有可能发现其他星球上进化的寿命较少。试图估计几率,例如生物复杂性指数或DRAKE方程,通常可以预测具有复杂寿命或技术先进文明的行星数量的大量,但是这些估计在很大程度上取决于输入参数。对于大多数,我们只有很差的理解。

尽管如此,如果我们能够在自己的恒星街区外观,找到生活的机会还是好的,那么找到生活的机会还是好的。

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