在 1967 年的一集中星际迷航柯克船长和船员调查了 Janus VI 星球上矿工神秘谋杀案。凶手原来是一个名为 Horta 的岩石怪物。但企业传感器没有检测到该生物的任何生命迹象。奥尔塔是一种硅基生命形式，而不是像地球上的生物那样以碳为基础。
尽管如此，没过多久，我们就确定了霍塔还活着。第一个线索是它四处乱窜。斯波克通过心灵融合结束了调查，得知这个生物是同类中的最后一只，正在保护它的一大群卵。
但识别不同星球上的生命可能没那么简单，尤其是如果其他地方生命的组成成分并不熟悉的话。一些科学家怀疑，地球上甚至可能存在一些因为不符合生命标准定义而被忽视的生物。天体生物学家需要一些基本规则——并留有一定回旋余地——这样他们才能自信地宣布，“它是活的！”
研究这些规则的研究人员中包括理论物理学家克里斯托弗·阿达米他在东兰辛密歇根州立大学的一台计算机内观察了自己的硅基生命版本的成长。
“简单的时候就容易了，”阿达米说。“如果你发现有什么东西在周围走动并向你招手，那么就不难发现你发现了生命。”但很有可能，人类遇到的第一个外星人不会是小绿人。它们可能是某种颜色的微小微生物——或者根本没有颜色。
根据定义
为了弄清楚如何识别这些外星微生物，尤其是当它们非常奇怪时，科学家们提出了一些区分生物和非生物的基本标准。许多研究人员坚持认为，活跃的新陈代谢、繁殖和达尔文进化论等特征是任何生命（包括外星生命）的必备条件。其他人则补充说，生命必须有足够大的细胞来容纳蛋白质制造机器——核糖体。
但这样的定义可能过于严格。科学哲学家表示，列出生命的具体标准可能会让科学家的视野变得狭窄，使他们看不到宇宙中生物的多样性，尤其是在极端环境中卡罗尔·克莱兰科罗拉多大学博尔德分校的教授。狭隘的定义“在遇到截然不同的生命形式时会成为眼罩”。
例如，一些科学家认为病毒没有生命，因为它们依赖宿主细胞繁殖。但阿达米不同意这种观点。“我毫不怀疑，生化病毒是活的，”他说。“它们并不携带生存所需的一切，但我们也不携带。”阿达米说，重要的是病毒将遗传信息从一代传给下一代。他说，生命就是复制的信息。
你确实需要一辆探测车跪下来分析化学物质。
罗伯特·黑森
克莱兰说，达尔文进化论也不应该被考虑。无论如何，人类可能无法一眼就判断出某样东西是否正在进化。“进化性很难检测，”她说，“因为你只有一张快照，没有时间去观察它的进化。”
细胞尺寸限制也可能使微小的微生物无法被视为外星生物。但一个太小而无法容纳核糖体的细胞，如果使用 RNA 而不是蛋白质来进行生化反应，可能仍然足够大，史蒂文·本纳佛罗里达州阿拉楚阿应用分子进化基金会的天体生物学家。细胞被认为是必要的，因为它们将一个生物体与另一个生物体分开。但阿达米认为，粘土层可以提供所需的分离。克莱兰德推测，生命甚至可以以化学反应网络的形式存在，而根本不需要分离。
这种奇思妙想可以放松对科学家识别外星生命能力的严格限制。但他们仍需要弄清楚应该去哪里寻找。
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近距离和个人
近年来，人们在太阳系外发现了一千多颗系外行星，宇宙中存在外星生命的可能性比以往任何时候都要大。但即使是最强大的望远镜也无法直接探测到微生物。矿物学家说，如果科学家能够伸手触摸微生物，也就是在太阳系内寻找，那么找到微生物的机会就会大得多罗伯特·黑森华盛顿特区卡内基科学研究所
“你真的需要一辆探测车趴下来分析化学物质，”哈森说。探测车正在火星上采集岩石样本（SN：5/2/15，第 24 页）和卡西尼号探测器沐浴在土星冰卫星土卫二喷涌的喷泉中（SN：10/17/15，第 8 页）这些机械探测器以及其他正在研发的探测器可能会发回生命迹象。
但这些迹象可能是微妙的、间接的“生物标记”。要分辨这些生物标记是来自动物、植物、微生物还是矿物质可能非常困难，尤其是在远处。
天体生物学家说：“我们确实需要让生命尽可能明显。”维多利亚草地她是西雅图华盛顿大学 NASA 天体生物学研究所虚拟行星实验室的负责人。她所说的“明显”一方面是指与地球相似，另一方面是指没有化学或地质过程能够产生类似的特征。
有些科学家说生命是一种“我一看到就知道”的现象，凯西·托马斯-凯普塔，行星地质学家。但生命也可能取决于观察者的眼睛，托马斯·凯普塔从研究火星陨石中非常清楚地知道这一点。她是休斯敦美国宇航局约翰逊航天中心的一个团队的一员，该团队研究了一块指定为ALH84001（1984 年在南极洲的艾伦山冰原发现）。
1996 年，托马斯·凯普塔的已故同事戴维·麦凯领导的团队声称，陨石中嵌入的碳酸盐球状物类似于地球上的微生物研究人员在碳酸盐中发现了大型有机分子，表明它们是同时形成的。托马斯-凯普塔还发现了与小球重叠的微小磁铁矿晶体，这些晶体与地球上“趋磁”细菌形成的晶体非常相似。这种细菌利用晶体链作为指南针来引导它们游动寻找营养物质。研究人员认为，他们看到的是古代火星人的化石。
其他研究人员则持不同意见。批评者称，这些小球和晶体可能是由化学或地质过程而非生物作用形成的。自那以后，火星上存在生命化石的说法被广泛驳斥。
当然，识别仍然活着的东西，而不是死亡并变成岩石的东西，会简单得多。但克莱兰说，不要太过担心。地球上甚至可能存在人们忽视的奇怪生命形式——影子生物圈。
沙漠漆
影子陆地生物存在的一个证据是“沙漠漆”，即干旱地区岩石向阳面上的黑色污点。克莱兰德认为，奇怪的群居生命形式可能从岩石中吸取能量，并形成漆的坚硬外壳。例如，一些科学家认为锰氧化细菌或真菌可能负责浓缩铁和锰的氧化物以产生污点。未知微生物可能会将金属与粘土和硅酸盐颗粒粘合在一起，产生漆的虫胶。科学家们曾尝试在实验室中使用真菌和细菌重现沙漠漆，但未能成功。
批评者认为，漆膜形成得太慢——需要数千年——不可能是微生物过程，而且氧化锰无法产生足够的能量来维持生命。他们说，沙漠漆膜很可能是物理化学的产物。
但克莱兰回应说，这种批评有失偏颇。“我们假设地球上的生命有节奏，”她说。影子生命可能生长得更加悠闲，这使得科学家很难将其归类为生命。
克莱兰德说，确定漆层是生物成因还是地质成因的一种方法是测量同位素比。同位素是原子核中中子数不同的元素形式。较轻的同位素（中子数较少）更利于某些生化反应。
“生命很懒惰，”克莱兰说。“它不想拖着多余的中子到处走。”她指出，较轻同位素的浓度可能表明了生物体的杰作。
矿物质扭曲
哈森正在寻找矿物中的信息，他认为，要找到生命并对其进行正确分类，就必须寻找奇特的东西。他和同事们发现，地球上的矿物分布不均。地球上已发现的矿物有 4,933 种。哈森和同事绘制了其中 4,831 种矿物的位置图，发现 22% 的矿物只存在于一个地方（SN 在线：12/8/14）接近12%仅发生在两个地方研究人员去年报告称加拿大矿物学家。
分布不均的一个原因是，进化的生命利用了当地的资源，并将其浓缩成新的矿物。以哈森矿为例，它以哈森命名。这种磷酸盐矿物仅由生活在加州莫诺湖的微生物产生。地球上其他地方其他物种的活动与地球的地质状况相结合使地球的矿物学独一无二哈森去年与同事在地球与行星科学快报。
在其他行星或卫星上发现类似的矿物分布扭曲现象可能表明那里存在生命，或曾经存在过生命。哈森曾为 NASA 提供建议，指导火星探测车如何识别火星上生命的矿物线索。
生命迹象
有些矿物质是由腐烂的生物物质形成的。其他矿物质则需要微生物的作用。这些矿物质的存在可能预示着生命的存在。
但确定某件事是否异常可能并不像听起来那么容易。本纳说，科学家们对火星环境的了解还不够多。“每辆火星车都给我们带来了惊喜。”他希望看到载人勘察任务，他说这可能会让我们更好地了解这颗红色星球，并加快在那里寻找生命的步伐。
火星曾经是湿润的（SN 在线：10/8/15）并且偶尔还有流水（SN: 10/31/15，第 17 页）这一发现以及其他越来越多的证据表明这颗红色星球曾经能够支持生命，这促使本纳在 2013 年提出假设：火星可能为地球孕育了生命这一假设是否成立可能取决于能否找到火星人，但本纳似乎并不担心。
“如果他们现在没有在火星上发现生命，我想我会感到惊讶，”他说。他预测，一旦宣布这一消息，研究人员将开始争论火星人是否真实存在。“这将是一场善意的斗争，因为每个人都想找到生命，但每个人都知道在 1 亿英里外用机器人进行实验的陷阱。”
载人航天器可以轻松到达火星以确认发现德克·舒尔茨-马库赫华盛顿州立大学普尔曼分校的天体生物学家。他开玩笑说：“如果一个人拿着显微镜，微生物在扭动和挥动，这真的很难反驳。”
但人类甚至探测器可能更难在更遥远或更奇特的地方发现生命，例如木星和土星的卫星。舒尔茨-马库赫说，木卫二、土卫二和土卫六是几乎不受太阳高能射线照射的寒冷地方，但这并不意味着它们没有生命。外星猎人特别被木卫二和土卫二所吸引，因为液态海洋在它们的冰壳下晃动。液态水被认为是许多可能支持生命的化学反应所必需的，因此它是天文学家寻找的主要事物之一。
追求不那么明显的效果
但舒尔茨-马库赫表示，水实际上是一种糟糕的溶剂，无法形成生命赖以生存的复杂分子。相反，他认为，真正的外星生命可能诞生于土星最大的卫星泰坦的碳氢化合物湖深处的热点地区。在那里，“你可以制造出非常有趣的东西。至于能否孕育出生命，我们不知道，”他说。如果他向那颗卫星发射探测器，他将首先寻找类似于地球生命所使用的 DNA、RNA 和蛋白质的大分子，但具有泰坦尼克号的特色。
他一直在研究特立尼达的一个天然沥青湖，以进一步了解土卫六湖泊中的生命可能是什么样子。去年 7 月，在《生活，他和同事规定了物理、化学和生理极限土卫六上的生命将会遭遇到
化学工程师称，泰坦尼克号生命面临的最大挑战可能是极度寒冷保莱特·克兰西康奈尔大学的博士后研究员。她说，寒冷的土卫六非常寒冷，以至于甲烷（温暖的地球上的一种气体）变成粘稠的、几乎冻结的液体，而水“会像岩石一样”。在这种情况下，具有与地球类似化学性质的生物根本没有机会生存。
泰坦尼克号泡沫
一些专家认为，土卫六上的生命可能存在于一种名为氮体（azotosomes）的含氮结构中。
首先，地球上细胞内壁的膜在土卫六上不起作用。膜由双层链状分子组成，每个分子都有一个含氧的头部和一个由脂肪酸组成的长尾巴。“在土卫六上，”克兰西说，“长链会成为一个缺点，因为它们会被冻结在原地”，这会使膜变脆。此外，土卫六上没有自由氧来形成分子的传统头部。
但克兰西和她的康奈尔同事——化学工程师詹姆斯·史蒂文森和天文学家乔纳森·鲁尼恩——在类似土卫六的条件下模拟了实验。（在土卫六上稳定的分子在地球上会分解，因此研究人员不得不进行计算机实验，而不是在实验室中合成分子。）短尾丙烯腈分子，头部含氮可以自发产生稳定的气泡研究人员去年报告称，这种名为 azotosomes 的科学进步。气泡与细胞膜相似。
“Azo” 是一个前缀，表示分子中氮原子的特定结构。它在希腊语中也有“没有生命”的意思。克兰西说，这个词的意思“如果土卫六上的生命是基于氮的，那将是具有讽刺意味的”。
就像沙漠漆一样，土卫六上的生命可能有着不为人熟知的节奏，这可能会阻止地球人确定在该卫星甲烷海洋中发现的氮体或其他膜状气泡是否真的蕴藏着生命。舒尔茨-马库赫说，由于太阳辐射很少刺激进化，寒冷的温度减缓了化学反应，土卫六上的生命可能真的很渺小。他想象，泰坦尼克号的寿命可能延伸到数百万年，生物每千年才繁殖一次，甚至呼吸一次。科学家可能需要测量代谢反应而不是世代时间，以确定土星寒冷的卫星上是否有生命。
克兰西希望探索土卫六的化学成分可能允许哪些类型的新陈代谢。她说，海王星的冰卫星海卫一被一层薄薄的氮和甲烷覆盖，并有喷出氮气的喷泉，也可能是新的令人兴奋的生物化学候选者。
鉴于有如此多的选择，克兰西预测有几颗行星或卫星上存在生命。“我认为，我们不可能完全掌握生命发展的方向。”
许多其他研究人员也乐观地认为，外星生命是可以找到的。“我认为生命是宇宙的必然产物，”哈森说。有朝一日，天体生物学家可能会与外星人面对面。也许他们看到外星人时甚至会认出它。
本文刊登于 2016 年 4 月 30 日的科学新闻标题是“当我们看到外星人时，我们会知道它的存在吗？”
