宇宙中只有一个生物形成的例子——生命。但如果生命可以以其他方式形成呢?你如何寻找当你?
这些问题令人担忧天体生物学家,他们是寻找地球以外生命的科学家。天体生物学家试图提出通用规则来管理地球内外复杂物理和生物系统的出现。
我是一个天文学家谁有写得很广泛关于天体生物学。通过我的研究,我了解到最丰富的外星生命形式可能是微生物,因为单细胞比大型生物体更容易形成。但为了以防万一那里有先进的外星生命,我在国际上顾问委员会为小组设计发送给这些文明的信息。
探测地球以外的生命
自从第一次发现1995年的一颗系外行星,超过 5,000 颗系外行星,或绕其他恒星运行的行星,已被发现。
其中许多像地球一样,又小又多岩石,并且在宜居带他们的明星。宜居带是行星表面与其绕轨道运行的恒星之间的距离范围,使行星能够拥有液态水,从而支持地球上的生命。
迄今为止检测到的系外行星样本项目3亿个潜在的生物实验在我们的银河系中,或者说有 3 亿个地方,包括系外行星和卫星等其他天体,都有适合生物出现的条件。
研究人员的不确定性始于生命的定义。感觉定义生命应该很容易,因为我们看到生命就知道它,无论是飞翔的鸟还是在一滴水中移动的微生物。但科学家们对定义没有达成一致,有些人认为可能无法给出全面的定义。
有关的:
NASA 定义生命作为“能够实现达尔文进化论的自我维持的化学反应”。这意味着生物体具有复杂的化学系统,通过适应环境而进化。达尔文进化论认为,生物体的生存取决于它的健身在它的环境中。
地球上的生命进化已经经历了数十亿年,从单细胞生物到大型动物和包括人类在内的其他物种。
进化与自然选择 - YouTube
观看系外行星距离遥远,而且比它们的母恒星暗数亿倍,因此研究它们具有挑战性。天文学家可以使用以下方法检查类地系外行星的大气层和表面一种称为光谱学的方法寻找生命的化学特征。
光谱可能会检测到氧气的特征在行星的大气层中,这种微生物被称为蓝绿藻,是数十亿年前在地球上通过光合作用产生的,或者叶绿素特征,表示植物的生命。
对生命的定义导致了一些重要但未解答的问题。达尔文进化论具有普遍性吗?哪些化学反应可以导致地球以外的生物产生?
进化和复杂性
地球上的所有生命,从真菌孢子到蓝鲸,都是从微生物进化而来的最后的共同祖先大约40亿年前。
在地球上的所有生物体中都可以看到相同的化学过程,并且这些过程可能是普遍的。他们也可能是完全不同别处。
2024 年 10 月,不同的科学家群体聚集在一起跳出框框思考进化论。他们想退后一步,探索什么样的过程在宇宙中创造了秩序(无论是生物的还是非生物的),以弄清楚如何研究与地球上生命完全不同的生命的出现。
两名研究人员提出,复杂的化学物质或矿物质系统,当环境中某些配置比其他配置更好地持续存在时,进化以存储更多信息。随着时间的推移,系统将变得更加多样化和复杂,通过某种方式获得生存所需的功能。。
他们推测可能存在一个定律来描述各种物理系统的演化。通过自然选择进行的生物进化只是这一更广泛法则的一个例子。
在生物学中,指的是存储在DNA分子上的核苷酸序列中的指令,它们共同构成了生物体的基因组并决定了生物体的外观及其功能。
如果你定义信息论的复杂性,自然选择将导致基因组变得更加复杂,因为它存储了更多关于其环境的信息。
复杂性可能有助于衡量生命与非生命的界限。
然而,认为动物比微生物更复杂的结论是错误的。生物信息随着基因组大小的增加而增加,但是进化信息密度滴。进化信息密度是基因组内功能基因的分数,或表达对环境的适应性的总遗传物质的分数。
人们认为的原始生物,例如细菌,具有高信息密度的基因组等等看起来设计得更好比植物或动物的基因组更重要。
一个生命的普遍理论仍然难以捉摸。这样的理论将包括复杂性和信息存储的概念,但它不会与或者我们在陆地生物学中发现的特定类型的细胞。
研究人员探索了替代品陆地生物化学。所有已知的生物体,从细菌到人类,都含有水,并且它是一种溶剂对于地球上的生命至关重要。溶剂是一种液体介质,可以促进化学反应,从而产生生命。但生命也有可能从其他溶剂中诞生。
天体生物学家威廉·贝恩斯和萨拉·西格已经探索了数千种可能与生命有关的分子。可能的溶剂包括硫酸、氨、液态二氧化碳甚至液态硫磺。
外星生命可能不是基于碳,它构成了所有生命基本分子的支柱——至少在地球上是这样。甚至可能不会需要一个星球为了生存。
外星球上的高级生命形式可能如此奇怪的是他们认不出来。当天体生物学家试图探测地球外的生命时,他们需要发挥创造力。
一种策略是衡量矿物特征在系外行星的岩石表面上,因为矿物多样性追踪陆地生物进化。随着生命在地球上的进化,它使用并创造了用于外骨骼和栖息地的矿物质。生命最初形成时存在的 100 种矿物质如今已增至约 5,000 种。
例如,锆石是简单的硅酸盐晶体,其历史可以追溯到生命开始之前。澳大利亚发现的锆石是已知最古老的作品地壳的。但其他矿物质,例如磷灰石是一种复杂的磷酸钙矿物质,由生物学产生。磷灰石是骨骼、牙齿和鱼鳞的主要成分。
寻找与地球不同的生命的另一种策略是探测文明的证据,例如人造灯,或大气中的工业污染物二氧化氮。这些是智能生命示踪剂的例子,称为技术签名。
目前尚不清楚如何以及何时首次检测地球以外的生命将会发生。它可能在,或者通过嗅探系外行星的大气层,或者通过检测来自遥远文明的人造无线电信号。
搜索是一个曲折的道路,不是一条简单的道路。这对于我们所知道的生活来说是这样的——对于我们不知道的生活来说,所有的赌注都失败了。