我们身边的“外星”生物

人类直到最近才知道地球上的一些生命形式是如何“强大”地应对严酷的太空环境的。它们可能与外星生命非常相似...

20世纪50年代中期，俄勒冈农业实验室的科学家进行了一项实验，看看伽马射线(伽马射线)是否能对罐头食品进行消毒。伽马射线是一种高能电磁辐射，具有极强的穿透力和对细胞的破坏力。这位科学家的想法是，如果你能用适当剂量的辐射杀死密封罐中的所有细菌，罐头食品的保质期就会更长。

但是这种意想不到的情况引起了科学家的注意。可以说，受到超高剂量伽马射线照射的罐装肉应该杀死所有已知的生命形式，但它仍在恶化。究竟有什么能承受这样的打击？

当罐头再次打开时，科学家们发现了一种新的细菌。这种微生物，现在被称为“抗辐射球菌”，能够承受比人类细胞致死剂量高几千倍的辐射。同时，它已经成为地球上最“强壮”的生物之一:除了极高剂量的辐射，它还能抵抗严重的脱水和化学氧化剂。

抗辐射球菌只是一个例子，已知在极端恶劣环境中生存的微生物数量正在逐渐增加。从沸腾的酸性火山水池到冰冻的南极荒原，再到地壳以下数千米的地方，这些“极端微生物”出现在我们从未预料到生命会出现的地方。他们迫使生物学家修改地球上已知的生命极限，甚至支持在其他星球上有外星生命的可能性。

这一愿景促进了天体生物学的巨大发展，这是一门专门研究地球和宇宙其他地方生命起源和存在的学科。有一点已经变得非常清楚——如果在火星表面的岩石下，在土卫二的黑暗海洋中或者在金星的云层中发现了外星生命，它们可能与我们在地球上发现的能够在极端环境中生存的生物非常相似。换句话说，外星生命实际上生活在我们周围。

生物膜如果环境中有一些“元素”，如营养物、碳、水和它们能附着的稳定表面，微生物就能开始享受它们难以置信的生活。科学家发现，微生物在有高温和酸性水的池塘中茁壮成长。这种生活条件可能存在于火星早期陨石坑附近或围绕其他恒星运行的行星上。这些生活在地球池塘里的细菌也能抵抗地球以外的恶劣环境。

它们的生存方式是在岩石表面以薄片的形式生长，同时在自身周围分泌保护物质形成生物膜。生物膜可以让生命在原本不存在的环境中生存，所以了解它们是发现外星生命的关键。

生物膜也增加了细菌变成化石的可能性，从而为我们在古代岩石中寻找留下了目标。在地球上一些最古老的岩石中发现了生物膜化石，这是细菌生存的一个非常重要的策略。

与南极或火山湖相比，德文郡的海岸可能根本不是一个贫瘠的地方，但是对于细菌来说，悬崖上的微环境非常干燥，它们直接暴露在凉爽的阳光下。科学家的实验实际上非常简单:从那里提取一些包含地球上生命形式的岩石，然后将它们发射到天空，并放置在国际空间站外面。在寒冷、真空和充满辐射的太空中旅行了一年半之后，这些岩石被送回地球，科学家们对它们进行了测试，看是否没有任何东西幸存下来。

在这个实验中，科学家们发现了一种新的蓝绿藻，它在从德文郡到国际空间站的往返旅程中出人意料地存活了下来。它们是蓝绿色单细胞生物，可以像植物一样通过光合作用生长。科学家目前正试图找出是什么让它们如此顽强。

除了告诉我们地球上生命的极限，这些蓝藻也可能在未来人类殖民火星的过程中扮演重要角色。火星表面由多石的土壤组成，含有某些营养物质，可以用来在充气温室中种植植物。火星殖民者必须能够“耕种”土地。只有这样，他们才能获得食物和再生氧气。新发现的蓝藻可以达到这个目的。

即使在靠近地球的轨道上，地球磁场也能保护生命免受大量宇宙射线的伤害。“活的卫星间飞行实验”(LIFE)是一个更雄心勃勃的计划，它想测试地球上微生物在遥远空间的生存能力。2011年12月，俄罗斯将发射一个火卫一土壤探测器，带有一个装有10种不同微生物的密封室。它的主要目的是从火星的卫星火卫一带回样本。

生命胶囊及其微生物将在火星和地球之间旅行，这远远超出了地球磁场所能保护的范围。该计划旨在找出生命是否以及如何在只有最弱辐射防护的深空飞行中存活，就像隐藏在火星陨石中的微生物一样。

生命之旅总共将持续34个月，大致相当于陨石从火星坠落到地球的飞行时间。这项实验的结果肯定会为生命是否能经受住星际旅行提供有力的证据。

火星上有生命，但天体生物学家并不总是需要这么长的时间来研究地球以外微生物的生存能力，因为其他星球的许多条件都可以在实验室中重现。火星的红棕色表面极其寒冷干燥，大气稀薄。它还将暴露在有害的太阳紫外线和宇宙射线下。总而言之，这是一个沐浴在辐射中的冰冻沙漠。

但是火星并不总是如此。有证据表明，当生命首次出现在地球上时，火星比现在更温暖、更潮湿，有湖泊和海洋。也许火星上也出现了生命，火星微生物中的极端微生物可能存活至今。科学家在地球南极干燥的山谷地区发现了新的低温抗旱细菌。干旱河谷是地球上最干燥的沙漠之一，长期以来一直被认为是生命的禁区。但是生命甚至可以在那里生存。它们大多数生活在石头里，石头可以保护它们免受干燥的风和太阳紫外线的伤害。干旱河谷是地球上与火星最相似的地区之一，任何能在那里生存的生物都必须具备在火星表面生存的必要技能。

科学家在实验室培养了这些细菌，研究了它们在辐射下的生存能力，并测试了它们在火星上能存活多久。结果表明，火星表面的低温环境限制了生物活动，但休眠细胞可以在地下长时间存活。

因此，研究地球上的极端微生物可以让我们看到外星生命，也可能有助于我们将来移民到火星。类似的研究也将磨砺我们探测生命迹象的能力，这是发现外星生命的重要技术手段。

那里有什么？不仅在太阳系的行星和卫星上可能有生物迹象，天文学家还使用新一代望远镜发现越来越多的行星围绕着我们银河系中的其他恒星运行。2010年9月，天文学家宣布发现了第一颗可能适合居住的外星星球——格利泽581g。尽管没有证据证明Gliese 581g确实适合生命存在，甚至它的存在也受到质疑，但毫无疑问，我们对地球上的极端微生物了解得越多，外星行星可能就有越多的生命。

生活在地壳深处、在沸水中漫游或抵抗致命辐射的细菌正迫使天体生物学家重新思考“宜居”的含义。就像在地球上一样，最恶劣的环境可能只适合微生物生存，但其他地方可能有机会进化出更复杂的生物——外来植物和动物。虽然通过探测大气中是否有氧气来告诉我们外星星球上是否有生命是不可能的，但要知道外星星球上是否有复杂的植物和动物，唯一真正可靠的方法是发送一个高速无人星际探测器到那里进行现场调查。

在我们有生之年，天体生物学家很可能会在太阳系或围绕其他恒星的类地行星上找到生命的确凿证据。想象一下，当你看着天空中的一个特定的点，有我们的邻居住在那里。

生命的要素如果一个星球想要携带生命，它需要什么条件？现在我们已经知道生命是极其顽强的。但是如果一个星球想要支持极端微生物，它需要满足的最基本的条件是什么？如果你想进化出更复杂和脆弱的生命形式，它需要什么样的环境？知道这一点将有助于我们在银河系的其他地方寻找生命。

地球是一个有生命的世界，已经存在并繁衍了超过35亿年。因此，它为我们提供了许多关于生命起源和生存所需元素的线索。

位于可居住区

决定一颗行星上是否会出现生命的最重要因素之一是它离宿主恒星有多近。太近的星球表面会被烤焦，海洋会蒸发。一个太远的星球变成了一片冰冻的荒地。两者之间最好的区域叫做“可居住区”。生活在地下的极端微生物可能没有如此苛刻的要求。然而，对于复杂的生命形式来说，它们所居住的行星和宿主恒星之间的距离以及它们轨道的稳定性将是至关重要的。

有一个大月亮

为了在类地行星上进化复杂的动物，一个大的月亮是至关重要的。月球的引力可以稳定地球的旋转轴，防止它在数百万年内过度摆动，从而避免全球灾难性气候的发生。

有磁场

我们居住的地球有磁场。就像一个延伸到太空的巨大屏障，它可以偏转地球附近太阳风中的高速粒子流，否则地球的大气层将被吹走。此外，磁场还保护地球表面的生物免受宇宙射线的伤害。

水

水是目前已知的生命形式所必需的，由水组成的海洋也为微生物的出现提供了理想的环境。然而，极端微生物可能起源于干燥的环境。水也渗透到地壳深处，作为板块运动的润滑剂。

温室气体

大气中的特定成分，如二氧化碳、甲烷和水蒸气，保留了它们在地球上的宿主恒星辐射的热量。没有这层毯子，整个地球都会被冻结。

臭氧层

大气中的臭氧层保护地面上的植物和动物免受太阳有害紫外线的伤害。