在理解生命可以延续的地方时，我们是否存在地球偏见？我们这样做是很自然的。毕竟我们是一伙的。
然而，行星可能不是生命所必需的，来自苏格兰和美国的两位科学家邀请我们重新考虑这个概念。
我们关注行星作为生命的栖息地，因为它们满足生命生存所需的条件。液态水、使其保持液态的适当温度和压力以及免受有害辐射的保护是光合作用生命的主要要求。
但如果其他环境，甚至是生物体本身维持的环境，也能提供这些必需品呢？
在该杂志上发表的新研究中天体生物学研究人员指出，生态系统可以在不需要行星的情况下产生并维持自身生存所需的条件。
论文标题为“外星环境中自我维持的生活栖息地”作者是哈佛大学地球与行星科学教授罗宾·华兹华斯（Robin Wordsworth）和爱丁堡大学物理与天文学学院天体生物学教授查尔斯·科克尔（Charles Cockell）。
他们写道：“宜居性的标准定义假设生命需要行星重力井的存在来稳定液态水并调节表面温度。” “这里评估了放松这一假设的后果。”
华兹华斯和科克尔写道，生物产生的障碍和结构可以模仿行星条件，从而在没有行星的情况下也能存在生命。它们可以让光线进入进行光合作用，同时阻挡紫外线。它们还可以防止真空中的挥发性损失，并维持水保持液态所需的温度和压力范围。
他们说：“生物产生的屏障能够传输可见辐射、阻挡紫外线，并能在太空真空下维持 25-100 K 的温度梯度和 10 kPa 的压力差，可以在太阳系中提供 1 到 5 个天文单位的宜居条件。”写。
作者写道：“为了了解地球以外生命受到的限制，我们可以首先回顾一下为什么我们的家园星球是生命的良好栖息地。”
地球不仅仅提供液态水和防止辐射。它是一个具有多层交互复杂性的完整系统。
地球表面暴露在来自太阳的易于获取的能源下，驱动整个生物圈。我们认为对生命至关重要的元素是可用的，尽管有时是有限的：碳、氢、氮、氧、磷和硫。它们通过火山作用和板块构造在生物圈中循环，并再次变得可用。
地球在大气层和地表也发生氧化，而在沉积物和地下深处等其他区域则发生还原。作者解释说，这使得“利用氧化还原梯度达到代谢目的”。
这些条件在其他地方并不存在。天体生物学的研究对象是太阳系的冰冻卫星，因为它们的海洋温暖而含盐量高。但它们有营养循环吗？
太阳系外层的低质量天体拥有充足的表面积，但太阳的能量却很弱。它们不太可能保持住大气层，因此液态水的正确压力和温度是无法达到的。它们也不受紫外线辐射和宇宙射线的保护。
作者写道：“为了在地球之外生存，任何生物体都必须充分改变或适应其环境，以克服这些挑战。”
作者写道，地球上的生物材料已经可以做到这一点。生态系统可以为自己的生存创造条件，这是有道理的，如果光合作用生命可以在太空真空中做到这一点，那么我们也可以。这对于人类太空探索来说将是一个重大的好处。
它从水开始，当谈到液态水时，科学家们将其称为液态水。三相点。三相点是一个热力学参考点，用于解释相变以及水在不同压力和温度下的行为。
“维持液态水所需的最小压力是三相点：0°C (273 K) 时为 611.6 Pa，”研究人员解释道。在 15 到 25 摄氏度之间，这个数字会上升到几 kPa。
只要光照、温度和 pH 值在正确的范围内，蓝细菌就可以在 10 kPa 的空气顶空压力下生长。问题是，我们所知道的任何生物都会产生能够维持 10 kPa 压力的墙壁吗？
作者写道：“生物材料很容易维持 10 kPa 数量级的内部压力差，而且事实上在地球上的宏观生物体中很常见。” “身高 1.5 米的人，从头部到脚部的血压升高约为 15 kPa。”
海藻还可以通过释放 CO 来维持 15-25 kPa 的内部浮动结节压力2来自光合作用。
当谈到液态水时，温度是下一个考虑因素。地球通过大气温室效应维持其温度。但例如小型岩石天体不太可能复制这一点。
“因此，生物生成的栖息地必须通过固态物理学达到相同的效果，”作者写道。
传入的能量和传出的能量需要平衡，地球上的一些生物体已经进化到维持这种平衡。
华兹华斯和科克尔写道：“例如，撒哈拉银蚁进化出了增强其表面近红外反射率和热发射率的能力，使它们能够在高于所有其他已知节肢动物的环境温度下生存。”当捕食者必须远离阳光时，它使它们能够在炎热的白天觅食来生存。
人类已经制造出了密度和导热率极低的二氧化硅气凝胶。虽然没有直接的生物等效物，但作者写道，“自然界中确实存在许多产生复杂二氧化硅结构的生物体。”
事实上，一些硅藻可以通过操纵比我们制造过程中使用的颗粒更小的二氧化硅颗粒来产生二氧化硅结构。由有机材料制成的气凝胶具有与人造气凝胶相似的特性。
作者写道：“鉴于此，高度绝缘的材料可以由生物原料人工生产，甚至直接由活生物体生产，这是合理的。”
作者计算出，这些类型的结构可以维持适当的温度和压力来维持液态水。
“正如我们所看到的，在很宽的轨道距离范围内，将内部温度维持在 288 K 是可能的，”他们解释道。 “这个计算假设有一个自由漂浮的栖息地，但类似的考虑也适用于生物表面的栖息地。、月球或行星。”
挥发性损失是另一个问题。无法保持大气的栖息地就无法维持液态水所需的温度和压力。
作者解释说：“所有材料对原子和小分子都有一定的渗透性，在很长一段时间内，空间真空基本上是挥发性物质的永久接收器。”
这可以通过维持压力和温度的相同屏障来解决。作者写道：“抑制挥发物逃逸最容易通过栖息地墙壁的同一部分来实现，该部分负责维持稳定液态水所需的压差。”
作者还考虑了紫外线辐射的影响。辐射可能是致命的，但地球上有一些生命已经进化到能够解决这一问题。
他们写道：“然而，它很容易被无定形二氧化硅和还原铁等化合物阻挡，这些化合物会减弱当今硅化生物膜和叠层石中的紫外线，而不会阻挡光合作用所需的可见辐射。”
在太阳系的许多地方，用于光合作用的太阳能的可用性可能并不是太大的障碍。作者指出，北极藻类在冰下极其微弱的光线下生长。
就像在地球上一样，需要某种类型的营养循环。 “从长远来看，另一个考虑因素是闭环生态系统处理废物（例如顽固的有机物）和维持内部氧化还原梯度的能力，”作者解释道。
他们写道，地球内部的极端高温可以实现这一目标，但如果没有这些极端情况，“太空中完全闭环的生态系统将需要一些内部分区，以建立化学梯度和能够分解顽固废物的专业生物群。”
在他们的论文中，作者涵盖了其他因素，例如细胞大小以及限制单细胞生物和更大、更复杂生物体大小的因素。他们的结论是，不能排除完全自主的生活栖息地。
他们写道：“尽管如此，一个能够再生和生长的完全自主的系统显然不受任何物理或化学限制的禁止，因此进一步考虑是很有趣的。”
只要系统能够再生其墙壁，就有可能。作者指出，现有的光合生命已经可以产生无定形二氧化硅和有机聚合物。这些材料可以用作墙壁，至少表明生物体可以进化以形成栖息地墙壁。
他们解释说：“一个更加自主的生活栖息地将能够生长自己的墙壁材料，就像植物细胞在微米尺度上再生自己的墙壁一样。”
我们倾向于认为，如果生命存在于其他地方，它会遵循与地球上相同的进化路径，但这可能不是真的。作者写道：“由于其他地方的生命进化可能遵循与地球上非常不同的路径，因此生命栖息地也可能存在于其他恒星周围的传统宜居环境之外，在那里它们将具有不寻常但可能可检测到的生物特征。”
作者问道：“我们在这里讨论的生物结构是否可以在没有智能干预的情况下自然进化？”他们认为，无知觉生命可以维持在外星环境中生存所需的所有条件。
他们总结道：“地球上的生命还没有做到这一点，尽管随着时间的推移，它肯定已经适应了越来越广泛的环境条件。” “在不同的行星边界条件下研究生命不同进化途径的合理性将是未来研究的一个有趣的话题。”
