在理解生命可以延續的地方時，我們是否存在地球偏見？我們這樣做是很自然的。畢竟我們是一夥的。
然而，行星可能不是生命所必需的，來自蘇格蘭和美國的兩位科學家邀請我們重新考慮這個概念。
我們關注行星作為生命的棲息地，因為它們滿足生命生存所需的條件。液態水、使其保持液態的適當溫度和壓力以及免受有害輻射的保護是光合作用生命的主要要求。
但如果其他環境，甚至是生物體本身所維持的環境，也能提供這些必需品呢？
在該雜誌上發表的新研究中天體生物學研究人員指出，生態系統可以在不需要行星的情況下產生並維持自身生存所需的條件。
論文標題為“外星環境中自我維持的生活棲息地「作者是哈佛大學地球與行星科學教授羅賓·華茲華斯（Robin Wordsworth）和愛丁堡大學物理與天文學學院天體生物學教授查爾斯·科克爾（Charles Cockell）。
他們寫道：“宜居性的標準定義假設生命需要行星重力井的存在來穩定液態水並調節表面溫度。” “這裡評估了放鬆這一假設的後果。”
華茲華斯和科克爾寫道，生物產生的障礙和結構可以模仿行星條件，從而在沒有行星的情況下也能存在生命。它們可以讓光線進入進行光合作用，同時阻擋紫外線。它們還可以防止真空中的揮發性損失，並維持水保持液態所需的溫度和壓力範圍。
他們說：「生物產生的屏障能夠傳輸可見輻射、阻擋紫外線，並能在太空真空下維持25-100 K 的溫度梯度和10 kPa 的壓力差，可以在太陽系中提供1 到5 個天文單位的宜居條件。
作者寫道：“為了了解地球以外生命受到的限制，我們可以首先回顧為什麼我們的家園星球是生命的良好棲息地。”
地球不僅提供液態水和防止輻射。它是一個具有多層互動複雜性的完整系統。
地球表面暴露在來自太陽的易於獲取的能源下，驅動整個生物圈。我們認為對生命至關重要的元素是可用的，儘管有時是有限的：碳、氫、氮、氧、磷和硫。它們透過火山作用和板塊構造在生物圈中循環，並再次變得可用。
地球在大氣層和地表也發生氧化，而在沉積物和地下深處等其他區域則發生還原。作者解釋說，這使得「利用氧化還原梯度達到代謝目的」。
這些條件在其他地方並不存在。天體生物學的研究對像是太陽系的冰凍衛星，因為它們的海洋溫暖而含鹽量高。但它們有營養循環嗎？
太陽系外層的低質量天體擁有充足的表面積，但太陽的能量卻很弱。它們不太可能保持住大氣層，因此液態水的正確壓力和溫度是無法達到的。它們也不受紫外線輻射和宇宙射線的保護。
作者寫道：“為了在地球之外生存，任何生物體都必須充分改變或適應其環境，以克服這些挑戰。”
作者寫道，地球上的生物材料已經可以做到這一點。生態系統可以為自己的生存創造條件，這是有道理的，如果光合作用生命可以在太空真空中做到這一點，那麼我們也可以。這對於人類太空探索來說將是一個重大的優點。
它從水開始，當談到液態水時，科學家稱之為液態水。三相點。三相點是一個熱力學參考點，用於解釋相變以及水在不同壓力和溫度下的行為。
「維持液態水所需的最小壓力是三相點：0°C (273 K) 時為 611.6 Pa，」研究人員解釋。在 15 到 25 攝氏度之間，這個數字會上升到幾 kPa。
只要光照、溫度和 pH 值在正確的範圍內，藍細菌就可以在 10 kPa 的空氣頂空壓力下生長。問題是，我們所知道的任何生物都會產生能夠維持 10 kPa 壓力的牆壁嗎？
作者寫道：“生物材料很容易維持 10 kPa 數量級的內部壓力差，而且事實上在地球上的宏觀生物體中很常見。” “身高 1.5 米的人，從頭部到腳部的血壓升高約為 15 kPa。”
海藻還可以透過釋放 CO 來維持 15-25 kPa 的內部浮動結節壓力2來自光合作用。
當談到液態水時，溫度是下一個考慮因素。地球透過大氣溫室效應維持其溫度。但例如小型岩石天體不太可能複製這一點。
「因此，生物生成的棲息地必須透過固態物理學達到相同的效果，」作者寫道。
傳入的能量和傳出的能量需要平衡，地球上的一些生物體已經進化到維持這種平衡。
華茲華斯和科克爾寫道：「例如，撒哈拉銀蟻進化出了增強其表面近紅外線反射率和熱發射率的能力，使它們能夠在高於所有其他已知節肢動物的環境溫度下生存。當捕食者必須遠離陽光時，它使它們能夠在炎熱的白天覓食來生存。
人類已經製造出了密度和導熱率極低的二氧化矽氣凝膠。雖然沒有直接的生物等效物，但作者寫道，“自然界中確實存在許多產生複雜二氧化矽結構的生物體。”
事實上，有些矽藻可以透過操縱比我們製造過程中使用的顆粒更小的二氧化矽顆粒來產生二氧化矽結構。由有機材料製成的氣凝膠具有與人造氣凝膠相似的特性。
作者寫道：“鑑於此，高度絕緣的材料可以由生物原料人工生產，甚至直接由活生物體生產，這是合理的。”
作者計算出，這些類型的結構可以維持適當的溫度和壓力來維持液態水。
「正如我們所看到的，在很寬的軌道距離範圍內，將內部溫度維持在 288 K 是可能的，」他們解釋道。 「這個計算假設有一個自由漂浮的棲息地，但類似的考慮也適用於生物表面的棲息地。、月球或行星。
揮發性損失是另一個問題。無法保持大氣的棲息地就無法維持液態水所需的溫度和壓力。
作者解釋說：“所有材料對原子和小分子都有一定的滲透性，在很長一段時間內，空間真空基本上是揮發性物質的永久接收器。”
這可以透過維持壓力和溫度的相同屏障來解決。作者寫道：“抑制揮發物逃逸最容易通過棲息地牆壁的同一部分來實現，該部分負責維持穩定液態水所需的壓力差。”
作者也考慮了紫外線輻射的影響。輻射可能是致命的，但地球上有一些生命已經進化到能夠解決這個問題。
他們寫道：「然而，它很容易被無定形二氧化矽和還原鐵等化合物阻擋，這些化合物會減弱當今矽化生物膜和疊層石中的紫外線，而不會阻擋光合作用所需的可見輻射。
在太陽系的許多地方，用於光合作用的太陽能的可用性可能不是太大的障礙。作者指出，北極藻類在冰下極度微弱的光線下生長。
就像在地球上一樣，需要某種類型的營養循環。 「從長遠來看，另一個考慮因素是閉環生態系統處理廢物（例如頑固的有機物）和維持內部氧化還原梯度的能力，」作者解釋道。
他們寫道，地球內部的極端高溫可以實現這一目標，但如果沒有這些極端情況，「太空中完全閉環的生態系統將需要一些內部分區，以建立化學梯度和能夠分解頑固廢物的專業生物群。 」
在他們的論文中，作者涵蓋了其他因素，例如細胞大小以及限制單細胞生物和更大、更複雜生物體大小的因素。他們的結論是，不能排除完全自主的生活棲息地。
他們寫道：“儘管如此，一個能夠再生和生長的完全自主的系統顯然不受任何物理或化學限制的禁止，因此進一步考慮是很有趣的。”
只要係統能夠再生其牆壁，就有可能。作者指出，現有的光合生命已經可以產生無定形二氧化矽和有機聚合物。這些材料可以用作牆壁，至少表明生物體可以進化以形成棲息地牆壁。
他們解釋說：“一個更自主的生活棲息地將能夠生長自己的牆壁材料，就像植物細胞在微米尺度上再生自己的牆壁一樣。”
我們傾向於認為，如果生命存在於其他地方，它會遵循與地球上相同的演化路徑，但這可能不是真的。作者寫道：「由於其他地方的生命進化可能遵循與地球上非常不同的路徑，因此生命棲息地也可能存在於其他恆星周圍的傳統宜居環境之外，在那裡它們將具有不尋常但可能可檢測到的生物特徵。
作者問道：“我們在這裡討論的生物結構是否可以在沒有智能幹預的情況下自然進化？”他們認為，無知覺生命可以維持在外星環境中生存所需的所有條件。
他們總結道：“地球上的生命還沒有做到這一點，儘管隨著時間的推移，它肯定已經適應了越來越廣泛的環境條件。” “在不同的行星邊界條件下研究生命不同進化途徑的合理性將是未來研究的一個有趣的話題。”
