地球之外存在生命的形式可能是何样的?
在此之前,尽管“维京”、“先锋”、“航海”和“好奇号”宇宙飞船探索过其他行星上的生命存在并做出了新的发现,但它们无法解释这些行星上确实存在生命。“维京”号宇宙飞船在火星表层土壤上做了极其详细的化学性质标本实验,但还没有得出最终结论。实验发现了一种化合物的存在。然而,如果没有生物过程,这种存在完全可以通过化学过程来证明。
飞船对金星、火星、木星和木星卫星的探索表明,这些恒星上的环境不适合生命的存在。先锋号访问了土星,但是没有为土星和土星的卫星土卫六上是否有生命的研究提供任何新的材料。然而,这些实验结果并不表明除了地球之外,太阳系的其他行星上没有生命。尽管地球的水、二氧化碳、氧气、阳光、温暖的气候和压力为生物活动提供了必要的条件,但这些条件是生命存在的唯一必要条件吗?如果我们探测太平洋下面,我们可以得到一个新的答案——地球表面的条件并不是生命存在的唯一必要条件。
新生命的发现
科学家在海底发现了新的生命形式。这些生物不把太阳作为它们生命活动的能量来源。
在这一发现之前,人们认为世界上所有的生物,无论是动物还是植物,都依赖太阳能来维持它们的生长和繁殖。植物(真菌除外)通过光合作用直接吸收阳光。通过将二氧化碳和其他化合物转化为碳水化合物,阳光变成了化学能。动物不同于植物。所有的动物都以植物为食。一些动物吃植物。一些动物以吃植物为生。其他人以吃动物为生。但是因为植物靠吸收阳光生存,动物也靠阳光生存。
植物没有动物也能生存,动物没有植物也不能生存。然而,一些动物已经学会了如何在寒冷的海底温度、巨大的压力和黑暗的环境中生存。在这种环境下,没有遮光,所以没有植物。这些动物以沉在海里的动物和植物为食。当找不到食物时,它们会互相吞食。这样,尽管阳光不能穿透到海底的这个深度,但对于生活在这里的“水下居民”,阳光仍然是他们生存的基本能源,因为从海面下沉的食物依赖于阳光生长。
一支由俄勒冈大学和伍兹霍尔海洋学院的海洋学家组成的探险队在厄瓜多尔西部2.5公里深的海底沙漠中发现了一片绿洲。这些绿洲位于海底板块交界处和加拉帕戈斯摩擦断层之间。各种各样的生物在那里繁衍生息。沿着这个裂缝有许多裂缝。这些裂缝经常导致熔岩喷发。当海水冲进裂缝并喷出时,会产生高热,使周围海水温度达到1 7℃。同时,海水的排放也从地层下的熔岩中带出硫酸盐。在海底的高温高压下,这些硫酸盐会变成硫化氢。
有一种特殊的细菌适合在这种环境中生长。通过纯化学反应,它们可以依靠硫化氢进行新陈代谢。这些细菌为食品生产创造了基本条件。有了食物,黑暗海洋绿洲中的动物可以生存。在每一次海底熔岩喷发中,都有不同的生命形式。海蚯蚓生长在一个叫做“伊甸园”的绿洲中。牡蛎生长在一个被称为“海浪之家”的绿洲中。生物学家认为,最先到达新的熔岩喷发点的海虫生活在喷发点周围的绿洲中。但是当熔岩口停止喷发时,这些生命就死去了,绿洲里剩下的只有一个空壳墓地。然而,当熔岩口处于喷发状态时,生命是非常繁荣的。盘子大小的蛤蜊和肥大的海虫比比皆是,为生命提供了丰富的食物来源。螃蟹和鱼等高级海洋生物也成群结队,数量众多。
这一发现很重要,因为人类第一次发现了不依赖光合作用的生命之源。加拉帕戈斯绿洲的食物是由细菌开发的,细菌通过纯化学合成过程将硫化氢的化学能转化为代谢能。
更重要的是,这一发现暗示了其他星球上存在生命的可能性。它证实了人们早期的推测,即其他生物和代谢能源是可能的。
细菌的进化
这种特殊细菌的发现并不能证明没有阳光也能产生生命,因为它们可能是由光合作用进化而来的细菌变种。然而,这种基于地球内部能量而非太阳能的生命系统的发展显示了大自然的多样性。如果生物体能在黑暗的海底靠硫化氢生存,那么生命存在的环境不一定局限于地球表面。
在加拉帕戈斯的发现非常吸引人,这些研究结果使科学家在探索太阳系外的生命时有更大的成功机会。特别是,它对探索火星、土卫六和木星的木卫一上的生命有很大的启发。例如,在木卫一(俄罗斯)也有火山。火山释放的气体使环境温度达到25℃。这与加拉帕戈斯海底火山爆发附近的环境非常相似。既然生命可以存在于那里,那么它也有可能存在于欧罗巴。
即使在金星的高温下,由于大量的硫酸和硫化物,生命仍然是可能的。