尋找地外生命，找到另一個地球？

找到另一個地球？

這幅想像圖描繪的是「開普勒-22b」行星，它在一顆類太陽恆星的可居住地帶內環繞這顆恆星。這是美國宇航局「開普勒」任務證實的首顆在「可居住地帶」內環繞母恆星的行星。所謂「可居住地帶」，是指這裡的行星能夠持續擁有液態水存在。「開普勒-22b」的大小是地球的2.4倍，它是迄今在太陽系以外發現的位於「可居住地帶」內的最小行星。科學家不清楚它是一顆岩石行星、氣態行星還是液態行星，但推測它的大氣層中有雲團，就如同這幅想像圖中所示。

2011年12月，科學家宣布，「開普勒號」太空望遠鏡首次發現了太陽系以外、位於「可居住地帶」以內的行星；2011年11月26日，「好奇號」火星車從地球出發，前往火星尋找生命。這是在尋找地外生命方面的兩項最新進展。雖然地外生命的發現看來不會在近期實現，但科學家不會放棄這種努力。那麼，科學家究竟是怎樣尋找地外生命的？地外生命又可能存在於太陽系內外的哪些地方？

「卡西尼號」的發現

未來將使用氣球、在軌探測器對泰坦進行立體探測（想像圖）。

1997年發射升空，經過7年、超過32億千米的漫長航程後，「卡西尼號」飛船在2004年終於進入環繞土星的軌道。2005年，它朝著土星的62顆衛星中最大的一顆——泰坦（土衛六）飛去。這顆比水星還大的土星衛星隱藏在一個厚厚的橘色大氣層下面，在此之前還無人看到過它的表面。但是，由「卡西尼號」釋放的、名為「惠更斯號」的一艘小型探測器，穿透了泰坦的雲層和霧靄。由「惠更斯號」傳回的照片，讓地球人第一次目睹了泰坦的表面景象：有山脈也有峽谷，與地球表面驚人地相似。這些照片還揭示了科學家此前從未預想到的東西：泰坦表面散落著光滑的岩石，是通常發現於地球河邊的那種岩石類型。來自「惠更斯號」的數據告訴科學家，這艘探測器在泰坦表面登陸地點的周圍地面是濕的。

在泰坦上空數百千米處，「卡西尼號」的雷達探測了泰坦表面。它發回的圖像顯示，在泰坦的表面點綴著數百個湖泊，其中一個的面積達15540平方千米。這是一個驚人的發現——迄今為止，除地球外，泰坦是唯一已知在表面存在液體的星球。究竟是什麼液體呢？泰坦表面溫度低至-179℃，所以這種液體不會是水，否則早就凍硬了。很快，「卡西尼號」搭載的一部儀器分析了反射自泰坦湖面的紅外光，其讀數果然與水不相匹配，而與液態甲烷和乙烷是一致的。甲烷和乙烷在地球上都是揮發性的易燃氣體。

「卡西尼號」發回的數據非常詳盡，令科學家能夠想像到站在遙遠、冰冷的泰坦表面會看見什麼景象：巨大的土星一動不動地穩坐在泰坦天空，就像是通往另一個宇宙的門戶；泰坦表面不僅有甲烷湖，地平線上還能看見由水冰構成的群山，這些凍得很硬的水冰的作用幾乎與岩石相同。在很大程度上，泰坦的奇異地貌就是被「甲烷水」刻鑿出來的。縱橫泰坦（從東到西），你還可能看見雷暴甚至雷暴群沖你而來。泰坦的天空中下著雨，但雨滴不是你熟悉的地球上那樣的水滴，而是甲烷液滴。由於泰坦表面的引力比地球的小許多，所以相對於地球，泰坦的甲烷雨滴不僅下落緩慢，而且雨滴很大。

泰坦表面有液體流動，這意味著什麼？液體是生命的關鍵，如此看來，泰坦表面的液體或許支持生命的存在——如果有的話應該是微生物，它們歡快地游弋在超低溫的泰坦湖泊之中。當然，現在還沒有證據表明泰坦湖泊中存在生命，而一旦發現這樣的生命證據，就將從根本上改變科學家對地球以外的生命（簡稱地外生命）的認識。如果生命在液體性質截然不同的兩個世界——地球和泰坦上面都演化了出來，那麼生命的演化可能就有許多其他方式，因而在許多不同的世界上都可能存在生命。

地球為什麼「特殊」

地球成為一顆生命之星，是因為滿足了生命三要素——有機分子、液體和能量源。

科學家尋找地外生命的第一個地方就是太陽系。那麼，太陽系中除地球外，還有哪些地方有可能存在生命呢？從太陽出發，第一顆行星是水星。水星是由岩石和鐵組成的一顆小星球，是一個環境極端惡劣的所在。2011年3月，美國宇航局的「信使號」探測器成為第一艘環繞水星的飛行器，它發回了對水星的首批觀測圖像。水星與太陽的距離是地球與太陽距離的約1/3，水星面朝太陽時的表面溫度高達427℃，背對太陽時的溫度低至-179℃。水星是終極沙漠世界，任何類型的生命看來都無法在水星上存在。

在水星最近的鄰居——金星上，環境幾乎一樣充滿敵意。雖然金星與太陽的距離幾乎是水星的兩倍，但金星表面溫度仍然超過470℃。數十年來的觀測顯示，金星被包裹在二氧化碳和硫酸毒雲里。雷達成像表明，在溫度高得足以熔化鉛的金星表面，分布著成千上萬座古老的火山。另外，金星的大氣壓比地球的高90倍。如此看來，金星上不可能存在任何生命。然而，基於對金星大氣的化學分析，科學家相信金星表面也曾有水流動。那麼，金星上是否曾經有過、或至今仍然有生命呢？證據尚待發現。

可是，作為從太陽出發的第三顆行星，地球上為什麼會有生命？答案在於三個基本方面，或稱三要素。首先，所有生命都由有機分子構成，生命的基本元素是碳，也包括氮、氫、氧等。雖然有機分子本身並不是生命，但它們是所有生物的基礎建材。第二，生命需要液體，例如水。在水中，基本有機分子能夠混合、交互作用，變得更複雜。第三，有能量源（比如太陽）為驅動一切生命的化學反應提供動力，不管是最小的微生物還是最複雜的人。

數十億年前，這三要素都滿足後，生命就開始在地球上紮根。今天，哪怕在地球最嚴酷的環境中，例如最炎熱、最乾燥的地方之一——美國加州南部的莫哈韋沙漠里，照樣有生命存在。令人驚奇的是，儘管這裡的全年降雨量只有30厘米，生命三要素在這裡卻一樣不差。沙漠岩石提供足夠的陰涼，從而阻止水分徹底蒸發。一些岩石下面有綠色層——細菌，這是因為岩石下面比裸露的沙地濕潤一些，白色的岩石又是半透明的，於是岩石下面的細菌就能進行光合作用。事實上，岩石下面的環境就像是微型溫室。

那麼，地球是不是唯一滿足生命三要素的地方呢？尋找答案的一種方法，是調查像地球這樣的行星最初是如何具備這些要素的，而這要從太陽系在46億年前的誕生說起。當時，隨著一團巨大的氣體和塵埃雲自身坍塌，壓力增加，雲團中心溫度升至幾百萬攝氏度，直到來自早期太陽的能量炸掉雲團的一部分。這就點燃了年輕的太陽系，為行星的形成拉開了帷幕。但一個長久未解的奧秘是：這個自旋的塵埃氣雲，究竟是怎樣變成我們今天所見的大質量行星的呢？

微小的塵埃顆粒怎樣變成為高爾夫球大小？高爾夫球大小怎樣變成為10米直徑大小？10米直徑大小怎樣逐漸變大，成為行星胚胎？科學家對這中間的許許多多步驟都還不甚了了，但許多科學家相信答案就隱藏在小行星裡面。小行星是太陽系中最古老的岩石，是從太陽系早期存留至今的殘骸。

2003年，日本「隼鳥號」探測器踏上大膽之旅，目的是登陸一顆小行星，採集塵埃樣本，然後返回地球。「隼鳥號」要登陸的是絲川小行星，這顆大岩石的直徑為500多米，它以每小時90123千米的速度疾飛。登陸它的難度就好比是用一枚飛速前進的子彈擊中另一枚飛速前進的子彈。2005年，在遠離地球2.9億千米的地方，「隼鳥號」成功登上了絲川星，只不過它在絲川星表面待的時間只夠取一次樣。2010年，「隼鳥號」終於把小行星塵埃帶回了地球。返程途中，「隼鳥號」搭載的激光裝置測量了絲川星的大小和質量，這讓科學家得以確定絲川星的內部結構。

絲川星不是一塊完整的岩石，而是由一堆較小的岩石組成，這些岩石個頭不一，從房屋大小到塵埃顆粒大小都有。在絲川星的內部，應該是一堆由引力結合在一起的更小的、更鬆散的岩石小行星，或許絲川星多達40%的體積都是空的。

以上發現或許揭示了像地球一樣的岩石行星的形成過程的最初階段。在數十萬年時間裡，絲川星般的小行星不斷碰撞，變得越來越大也越來越熱。隨著引力增大，它們吸引更多小行星，最終升溫變成有著熾熱熔融內核的岩石球體——原行星。電腦模擬表明，在太陽系形成後1000萬年內，多達100個大大小小的原行星近距離環繞太陽運行。那麼，今天的太陽係為什麼看上去與此迥然不同？科學家說，45億年前的原地球與今天的地球也完全不同。

彗星是「生命使者」

大碰撞最終造就了一個可居住的世界——地球。（想像圖）

在如今的地球表面，到處可見被撞擊炸出的黑色熔岩，我們腳下大多是玄武岩——熔融岩石的凍結物。然而，早期地球表面卻像一個熔融、沸騰的大汽鍋，大氣中二氧化碳濃度很高，還有硫酸（密集的火山活動的結果），空氣不可呼吸，天空為紅黃色。如此劇毒、嚴苛的世界，最終怎樣變成了今天我們所知的地球？頗有諷刺意味的是，一次巨大的災難性事件塑造了能夠支持生命的地球——一顆火星大小的原行星撞擊了早期地球，碰撞力度之大，不僅熔化了地球表面，讓地球增加了個頭，還把熔融的岩石炸進太空，最終聚合成月球。

地球並非是被巨大撞擊改變過的唯一行星。在數千萬年時間裡，早期太陽系裡的所有原行星反覆碰撞，每一次碰撞都使一些原行星變得更胖。這場具有毀滅性的行星「撞球賽」，最終造就了今天所見的四顆岩石行星：水星、金星、地球和火星。可以這麼說，今天所見的這些「最終的行星」是這場「撞球賽」的勝者：一些原行星在比賽中被徹底摧毀或被逐出了太陽系，另一些原行星則存活至今成為真正的行星。

科學家想知道，這些碰撞怎樣創生了一個可居住的世界——地球。但要想查明一顆火星大小的原行星撞擊地球會出現什麼後果絕非易事。這次撞擊無疑具有極高的速度。科學家經過反覆試驗後，終於建立了電腦模型來重建撞擊全過程。在這個模型中，一端是一門60厘米口徑的大炮，以每小時9600千米的速度發射炮彈；另一端是一個高壓艙和代表地球、連接著精密感測器的目標物。科學家還真的做了試驗，用40毫米槍發射100克子彈撞擊岩石或冰等不同材料，測量衝擊波穿越目標材料時發生的情況，包括溫度等，然後將測量結果輸入電腦模型，模擬行星形成期的最後階段。

上述模擬尚未獲得決定性的結論，但暗示巨大碰撞在地球表面水的形成方面起了一定作用。模擬發現，碰撞非常劇烈，岩石被加熱到1480℃，足以把鎖閉在地球表面下的水以蒸汽形式釋放出來。在隨後數百萬年的地球冷卻過程中，這些蒸汽凝結成雨水降落到地面，在地球上形成了海洋。如果這種假設正確，那麼地球在形成了好幾百萬年後就具備了生命三要素中的兩個要素：水和太陽能。那麼，第三個要素——有機分子又是怎麼出現在地球上的呢？

一些科學家相信，答案可能就隱藏在太陽系的外圍——比木星、土星、天王星甚至海王星更遠的地方。在這個距離太陽48億千米的地方，有一個由彗星和其他殘餘天體構成的巨環——柯伊伯帶。與小行星一樣，彗星也是來自太陽系初期的殘餘，但彗星成分中除了岩石外，還包括在如此遠離太陽的地方凍結的冰。

一些科學家認為，彗星是回答「有機分子怎樣來到地球」這個問題的關鍵。彗星的形成時間甚至有可能早於地球，彗星內部因此凍結著太陽系早期的化學成分。但距離地球最近的柯伊伯帶彗星也在48億千米外，要想分析柯伊伯帶彗星的成分可謂難之又難。幸運的是，冰質彗星有時候會靠近地球。隨著它們接近太陽，它們開始升溫、蒸發，吐出冰和塵埃微粒。我們觀察彗星時看到的主要是彗尾，看不到由岩石和冰組成的小小彗核。受太陽風拖曳，彗尾長度可達數百萬千米。

1999年2月7日，美國發射了「星塵號」探測器，其目的是：與一顆以每小時近96000千米的速度在太空中飛奔的彗星會晤，然後穿越彗星冰和塵埃，最終把其中一些樣本帶回地球。在距離地球3.86億千米的地方，「星塵號」靠近了「維爾特2號」彗星。它向著彗核進發，一路拍攝了許多圖像。從這些圖像可以看出，彗核表面環境相當險惡，有外形古怪、可能高達百米的尖塔狀結構，有懸垂結構，還有上翹層，彷彿這些地方被撕裂了一樣。彗核表面大部分呈黑色，但四處點綴著新鮮的冰。彗星上空幾乎一片漆黑，這是因為彗星大氣幾乎可以忽略不計。但黑色天空不時被以超音速噴發、由塵埃和冰微粒構成的噴泉狀射流打破。

這些冰噴泉也轟炸了「星塵號」，轟擊速度是每小時近22530千米，比飛速前進的子彈快得多。但「星塵號」挺過劫難，在2006年1月15日把彗星物質樣本帶回了地球。這是人類得到的首批彗星材料，科學家在其中發現了超過1000個活性塵埃微粒。對這些微粒進行了三年的分析後，科學家宣布了一個令人難以置信的發現：彗星塵埃中含有微量的甘氨酸，這種有機分子是生命不可或缺的成分。或許彗星形成時就凍結在內的甘氨酸是由一系列簡單元素構成的，這些元素在孕育太陽系的塵埃氣雲里都存在。

甘氨酸是氨基酸的一種，是構建生命的基礎材料之一。氨基酸組成蛋白質和酶，催化人體內部的一切反應，沒有氨基酸就不可能有生命。事實上，從細菌到人體，地球上的一切生命都使用氨基酸。甘氨酸之所以特殊，在於它是製造蛋白質所需20種氨基酸中最常見的一種。

上述發現意味著，彗星有可能是地球生命必需的有機材料的一個來源。那麼，是什麼使得彗星從太陽系外圍如此遠的地方一路飛來撞擊地球，從而把有機化合物帶給了地球？有關線索可以到柯伊伯帶去尋找。雖然柯伊伯帶是位於太陽系邊緣的一個由冰質天體構成、圍繞太陽運行的環帶，但觀測發現，柯伊伯帶天體並非整齊劃一地運行，而是異常混亂。而這種混亂很可能與太陽系最大的兩顆行星——木星和土星有關。木星大到能吞下1300個地球，土星包括其冰環在內的質量則是地球的95倍。既然個頭如此龐大，這兩顆行星的引力當然也很大。

科學家推測，柯伊伯帶的混亂可能源自於一顆行星闖進了它的內部。為查明真相，科學家進行了一系列電腦模擬。其中一個模型模擬的是今天所見柯伊伯帶中的情況。39億年前，土星每環繞太陽一圈，木星就環繞太陽兩圈，每當兩者的軌道同步，它們就相互拖曳，於是引力激增，把土星軌道推離太陽，同時破壞了太陽系最外圍兩顆行星——天王星和海王星的軌道穩定性，致使這兩顆行星不得不朝著柯伊伯帶猛衝，而這種行星入侵又導致柯伊伯帶中從直徑1600米到冥王星大小的彗星被撞出自己的軌道。在長達1億年的時期里，冥王星和海王星一路亂撞，將一些彗星踢進了太陽系內部。這個時期被科學家稱作「後期重型轟炸」。地球自然也未能逃過轟炸，很可能的情形是，地球上的每一寸土地當時都遭到了轟炸。一種理論認為，大量有機分子就這樣來到了地球上。後期重型轟炸的證據可能存在於太陽系其他行星和衛星的表面，就是隕擊坑。

火星上有沒有生命？

「好奇號」火星車在火星表面尋找生命跡象（想像圖）。

既然彗星有可能把生命的基礎材料傳播到了整個太陽系，那麼生命是否也有可能在地球之外的其他世界上起源呢？由於探測器沒有在金星或水星上找到水的證據，因此這兩顆行星上看來不可能存在生命。但火星呢？迄今為止在火星上尚未找到有機分子，但科學家正在火星上尋找生命的其他先決條件。至今已有許多探測器到過火星，它們的發現都暗示火星上曾經有水流動。環繞火星的探測器所拍攝的照片，顯示出由史詩般的大洪水和狂暴的大河流沖刷出的巨大峽谷。但這些證據也表明，一切水在數十億年前就已從火星表面消失，當時火星降溫並失去了大氣層。

然而，2008年5月25日，美國「鳳凰號」飛船登陸火星北極附近。它僅向下挖了幾厘米，就有白色材料暴露出來並在幾天後蒸發。土樣檢測顯示那是水冰。環繞火星的探測器分析了從火星南北兩個極冠反射回來的雷達波，結果發現在一層凍結的二氧化碳下面有大量水冰，如果它們全部融化，深度超過25米的海洋將覆蓋火星全球。探測器還發現，在火星的沙漠地表下也普遍埋著冰。

不過，這並不意味著即將在火星上發現生命。在火星上，冰不會像在地球上那樣融化，因為火星的大氣壓連地球的1/150都不到，火星表面無論如何都不可能存在液態水。火星冰的行為就像地球上的乾冰（固態二氧化碳），從固態直接變成氣態。今天的火星表面沒有液態水，意味著重要的化學反應不能發生。如此看來，火星表面不可能存在生命。但火星地表下埋的冰中是否可能存在生命呢？

科學家前往地球上最冷之地，尋找回答上述問題的線索。南極洲的乾燥山谷是地球上最極端的沙漠之一，沙層下面像火星那樣埋著冰。如果這裡有生命，那麼火星上會不會也有？在沙層與冰層交匯處，科學家發現了一層薄薄的液態水，水樣中果然檢測到了微生物。雖然這些生命在提取出的水樣中只存在了很短時間，但這並不奇怪，一年中大部分時間它們都呈凍結和冬眠狀態，只在夏季最溫暖的幾周里活躍。而火星赤道的夏季氣溫能達到21℃，那裡的地下融冰中的條件會不會與地球南極洲的相似呢？

如果探測器最終在火星上找到液態水，無疑將是一個重大發現，但水本身並不等同於生命。一個基本問題是：非生命材料究竟是怎樣演化出生命的呢？火星上一度存在的條件是否足夠創造出生命？最近的一個仍有爭議的發現為此提供了啟發。通過測量紅外光，地面望遠鏡探測到火星大氣中存在一種神秘物——甲烷氣體的證據。這是一個耐人尋味的發現——地球上的部分甲烷氣體是由泥火山等地質活動產生的，但大氣層中的大多數甲烷是微生物產生的廢物。原文地址：http://www.ufo-1.cn/article/201605/969.html

由凱克望遠鏡進行的新觀測暗示，火星上一些區域每年要釋放上萬噸甲烷，而且夏季的甲烷釋放多於冬季。現在還沒有足夠數據來確定火星上的甲烷來源，但無論是什麼來源，都是一個可能改變對火星現有認識的誘人線索，因為不管是生命活動還是地質活動產生了火星甲烷，都表明火星是一個活躍的世界。

火星究竟有多活躍呢？為了回答這個問題，科學家正在讓新的探測器去火星尋找生命的基礎建材——有機分子。如果能找到，就意味著生命三要素火星都具備。為了尋找有機分子，美國宇航局2011年11月26日發射了有小轎車大小的火星車——「好奇號」，它搭載著迄今為止前往火星的最先進設備組，計劃在2012年8月6日登陸火星。「好奇號」將打磨、烘焙火星岩石，運用分光計揭示岩石樣本中是否包含生命化學成分。

可是，即便擁有成套的先進科學儀器，要想找到火星有機分子依然是一大挑戰，因為有許多過程可能摧毀有機分子。例如，來自太空的輻射會氧化火星大氣中的化合物，從而消滅可能存在的有機分子。因此，只能尋找因某種機制在火星環境中得到一段時間保護的那些有機分子。而「好奇號」要尋找的是由生命製造的更加特定的有機分子，是火星上可能存在或者曾經存在過的生命。一旦找到火星上一度存在甚至依舊存在生命的證據，就意味著生命哪怕在太陽系裡也起源過至少兩次，因此就有可能到處都有生命。

就算最終結論是——哪怕在那些最靠近地球的行星上也沒有生命，也並不表示就一定沒有地外生命。在比火星更遠的地方，其他世界仍在等待我們去探索，它們就是環繞氣態巨行星——木星和土星的遙遠衛星群。

誘人的歐羅巴

歐羅巴真的存在地下海洋嗎？（想像圖）

科學家曾經確信，在太陽系中，生命三要素只能在與太陽距離合適的行星上才能找到。距離太近，行星表面就會很高溫；距離比火星還遠，行星表面就會過於寒冷。然而，對太陽系外圍的探測結果卻對這種認識提出了挑戰。

美國早在1977年就發射了「旅行者1號」探測器，目的是探索太陽系外圍。在距離太陽數十億千米的地方，由於極度寒冷，看來不可能存在生命。木星有超過60顆衛星，「旅行者」飛近了其中的伊娥（木衛一），並在木星的陰影中環繞這顆木衛。

伊娥應該是嚴寒、貧瘠的世界，但「旅行者」發現了完全出乎預料的東西。它發回的照片顯示，伊娥表面有數百座活火山，這是行星科學方面最重要的發現之一。後來的探測器進一步發現，伊娥表面有多個巨大的熔岩湖。地球上的火山活動是由地球內部熱量驅動的，而伊娥與地球相比很小，所以它幾十億年前就應該冷卻了。因此，伊娥內部必定有另一個能量來源。

通過觀測地球火山和研究來自伊娥的巨量探測數據，科學家想像出了在伊娥表面「行走」所見到的景觀。伊娥表面環境應該敵意十足，沒有火山的地方很冷，有火山的地方卻很熱。伊娥當然不會有大氣層，它的引力也只與月球相仿（僅為地球的1/6），所以你在伊娥表面只能跳躍，而不能行走。你在伊娥表面穿越巨大平原、從一座火山前往另一座火山的過程中，會聽見腳下嘎吱作響。在由火山噴出的熔岩流構成的熔岩地中央，你會感覺地面很黑、很燙。

美國宇航局2006年1月19日發射、估計在2015年7月14日抵達冥王星-卡戎系統的「新地平線號」探測器，在經過伊娥期間拍攝到了特瓦史塔火山的一次巨大爆發。巨大的硫煙柱射進太空，高達320千米，隨後鋪開，最終像雨一樣落回伊娥表面，場面極為壯觀。一個應該早已凍硬的衛星上，哪兒來這麼多的能量？伊娥火山活動的關鍵，就在於它的母行星——木星。伊娥是在橢圓而非正圓軌道中環繞木星的，每環繞一圈，伊娥都會遭遇木星及其他木衛的引力推拉。當伊娥最靠近木星時，它的直徑會延伸超過100米，數十億年來，引力在伊娥內部產生了極大的撓曲作用，而這種持續的撓曲作用就像是在彎曲一張金屬板，而撓曲過程中產生的熱正是伊娥火山活動的能量源。

儘管伊娥遠離太陽的溫暖，由木星極大引力產生的強大潮汐力卻創造了一種替代能源，在理論上有可能支持生命。如此看來，可能存在生命的地區就從地球延伸到了太陽系外圍。但是，伊娥存在生命的希望很渺茫，就算它有能量源，或許還有彗星和小行星在數十億年前帶給它的合適的化學材料，但科學家仍不能確定它是否具備生命的第三個基本成分：像水一樣的液體。

伊娥畢竟不是唯一的木衛。1989年10月18日發射、1995年12月7日抵達木星的美國宇航局無人太空探測器「伽利略號」，探測了另一顆主要木衛——歐羅巴（木衛二）。「伽利略號」一共經過了歐羅巴12次，每一次的發現都令人激動。個頭比地球略小一點的歐羅巴表面為冰所覆蓋，「伽利略號」收集的數據顯示，其表面溫度低至-162℃，如此低溫顯然不利於生命的存在。然而，隨著探測器距離歐羅巴越來越近，它發現歐羅巴表面刻蝕著神秘的暗色裂縫網路，歐羅巴表面下的物質湧上來，然後凍結，由此填補了裂縫。

除了暗色裂縫外，探測器還發現了歐羅巴表面參差不齊的多個巨大冰原，看來它們不斷地融化、斷裂、再凍結……戲劇性地糟蹋著歐羅巴的表面。在科學家眼中，這是一種熟悉的模式，很像是地球上的海冰。「伽利略號」對歐羅巴磁場的讀數顯示，歐羅巴內部存在電流，這與一個鹹水海洋是一致的。

磁場讀數暗示，在歐羅巴冰殼下數千米深度，可能存在深達100千米的海洋，這顆小小衛星的水量可能多達地球全部海洋水量的兩倍。一定有什麼東西從歐羅巴內部加熱這顆木衛。可是，隱藏於歐羅巴冰殼下面的嚴寒海洋里，是不可能有來自太陽的能源的。那又是什麼東西呢？關鍵還是在於木星——與折曲伊娥內部岩石、把伊娥變成岩漿海洋的相同的木星引力，同時也融化了歐羅巴的冰，製造了歐羅巴的地下海洋，創生了歐羅巴冰殼的裂縫網路。

科學家探索了最像是歐羅巴海洋的地球海洋。在距離北極320千米的地方，科學家把機器人送到冰原下陽光永遠照射不到的北冰洋海域。在那裡，火山活動不斷地把海底推開。科學家相信，相似的機制可能也出現在歐羅巴的地下海洋中。歐羅巴應該有岩石內核，這個內核也被木星的潮汐力折曲著，並在此過程中釋放出熱量。

在躁動的北冰洋海底，機器人發現了極端惡劣的環境。火山噴口噴出溫度高達371℃、充滿硫化氫等有毒化合物的超熱水（科學家相信這樣的情形也存在於歐羅巴的大洋底）。而在北冰洋洋底如此充滿敵意的一片漆黑之中，機器人照樣發現了生命——微生物覆蓋海床長達數千千米。總之，在最深、最冷、最熱的洋底，科學家都發現了此前從不知道的生命形式。這些微生物構成了一個廣泛食物鏈的根基，它們不是運用陽光來驅動重要的反應，而是把硫、氫和甲烷作為化學能量源。這一發現提出了一種可能性——歐羅巴地下海洋中或許也有生命。當然，歐羅巴距離地球8億千米，要想派遣探測器去如此遙遠的地方探索其地下海洋，難度之大是可想而知的。

驚人的恩克拉多斯

「卡西尼號」觀測到從恩克拉多斯表面噴射出的冰射流。（想像圖）

歐羅巴並非是太陽系外圍唯一令科學家感興趣的地方。在距離太陽更遠的地方，環繞其他行星的其他衛星上面是否存在類似的條件？旨在找到這個謎底的探測器之一是「卡西尼號」，它賦予了科學家迄今為止對土星系統的最好觀測。它搭載著迄今為止帶到太陽系外圍的最複雜的科學儀器，包括相機和光譜儀等，其任務是探索土星系統，查明巨大土星環的成因，調查部分土衛。

發射七年後，「卡西尼號」終於進入了環繞土星的軌道。它發回的照片顯示了前所未見的土星環細節，這些環的延伸距離長達數十萬千米，而在一些地方的環厚度僅為10米左右。通過分析反射光的波長，「卡西尼號」證實，壯觀的土星環是由數十億顆幾乎都是純冰的發亮「顆粒」組成的，這些「顆粒」小到一粒塵埃，大到一座山峰。

在採集土星及其環系統的數據僅八個月之後，「卡西尼號」飛向距離土星最近的土衛之一、直徑不到500千米的小冰球——恩克拉多斯（土衛二）。它發現恩克拉多斯有閃亮的白色表面，這與其他土衛都不一樣。恩克拉多斯的表面既有裂縫，也有山脊。「卡西尼號」拍攝到了貫穿恩克拉多斯南極的四條平行的奇異大裂縫，科學家稱它們為「虎紋帶」。它們長120千米，深度上百米，看上去就像是地球上的斷層線。

在另一次飛近恩克拉多斯期間，「卡西尼號」的熱成像感應器揭示了令科學家始料不及的東西——雖然恩克拉多斯南極的虎紋帶應該比這顆土衛的其他地方都冷，但它們卻在輻射熱量，虎紋帶裂縫的溫度比其他地區高出不少。此後，隨著「卡西尼號」改換方向，它看見了被太陽映出的恩克拉多斯剪影，以及從這顆土衛噴到太空數百千米高度的巨大冰射流。

科學家被這一發現驚呆了。難道恩克拉多斯也像伊娥和歐羅巴那樣有內部能量源？科學家相信，隨著恩克拉多斯環繞質量巨大的土星，引力帶來的摩擦導致這顆土衛加熱，融化其內部的冰，方式與歐羅巴上是一樣的。科學家還相信，恩克拉多斯的噴射流中包含液態水，它們先是蒸發，然後在與太空的寒冷真空相遇時凍結，噴射速度高達每小時1931千米。

受這一發現激勵，科學家決定讓「卡西尼號」穿越恩克拉多斯的噴射流並提取微粒樣本。經過多次穿越後，「卡西尼號」的光譜儀在噴射流中探察到了一些有機物質。這個發現讓科學家喜出望外，但它是否表明這個奇異的外星世界真的支持生命？科學家想像了恩克拉多斯表面的情景：隨著你靠近虎紋帶裂縫，你首先會看到白雪覆蓋的莽原和墨黑的天空。由於引力極小，你的行走更像是飄浮。如果太陽在你的背後，你就什麼都看不見。如果太陽在你的前方，並且位置正好適合，那麼你就會看見太陽系中最大的奇觀：詭異而巨大的噴泉射入很高很高的太空，噴泉煙羽中閃亮的細冰晶大多數最終飄回恩克拉多斯表面，形成茫茫白雪覆蓋「大地」。

由於「卡西尼號」搭載的儀器無法探察生命本身的跡象，所以至今尚未在恩克拉多斯的噴射流中發現微生物存在的證據。然而，在這些噴射流中發現了有機物質這個事實，無疑會使得恩克拉多斯成為未來探尋地外生命的主要目的地之一。總之，在行星的衛星上發現新的能量來源和可能存在的液態水海洋，實際上是在提醒我們：僅在太陽系中，就可能有地外生命的立足之地。

與此同時，在地球上取得的系列發現正在揭示，生命能夠忍耐科學家先前未曾預料到的更寬泛的環境條件。對極端環境的探測結果顯示，微生物能夠存活於異常乾燥的沙漠，興旺於充滿毒砷的湖泊。洞穴壁上的黏滑細菌堆和硫酸一起滴落，這是因為它們依靠有毒的硫化氫氣體生活。在充溢著工業廢水的河中，細菌照樣如魚得水。總之，從嚴寒的冰川到超高溫熱泉，從被紫外輻射炙烤的沙漠到地下幾千米深的礦井，再到陽光永遠不能滲透的海溝，科學家都發現了具有驚人適應能力的生命。

我們不得不思考：其他世界上此前被認為很難支持生命的類似環境，是否值得我們再度探察？科學家最初尋找地外生命時，習慣於尋找與地球類似的條件，也就是有水、有能量源、有碳。可是，如果生命的演化方式並不單一，不同形式的生命具有不同的生物化學基礎，那麼，就算是那些最惡劣的地外世界，是否一樣能為生命提供基地？

望向太陽系以外

回到本文開頭。「卡西尼號」造訪過的泰坦星就是這樣一個世界。「卡西尼號」在它的大氣中探察到了有機分子，這提示了泰坦存在生命的可能性。更受關注的則是泰坦表面的液態甲烷。在泰坦上，液態甲烷的作用很像是地球上的水，那麼甲烷是否也能像水一樣成為生命的一種根基，使得有機分子能夠在「甲烷水」中溶解、混合以及交互作用呢？科學家正在對此進行調查。他們相信，如果生命要想立足於泰坦，首先得發生一種基本過程。根據普遍認可的理論，這種過程已經發生在早期地球上並最終製造了人類。這個過程就是，生命的原始成分——有機分子溶解於水中。一旦溶解於水，各種有機分子就聚集一堂，相互反應，形成更大、更複雜的分子，最終以某種方式變成生物。

與此類似，生命要想在泰坦上找到機會，其基礎建材就必須能溶解於液態甲烷中。科學家想了解這是否可行，為此，他們首先複製了「卡西尼號」在高高的泰坦大氣層中探察到的有機物質。接著，為了模擬泰坦的能量源，科學家用電火花點燃試管內的氣體（模擬泰坦的大氣成分）。結果產生了與泰坦大氣中相似的有機分子：試管底部的褐色殘留物。為了模擬泰坦的湖泊，科學家在試管中灌入甲烷，用液氮讓試管降溫至-179℃。此時甲烷液化，正如它在泰坦的超低溫表面的狀態。

問題是：液態甲烷中會溶解哪些東西？隨著時間推移，如何形成複雜的有機結構？這些有機結構是否會成為另一類生命的開始？無人知道生命究竟是如何起源的，但科學家感興趣的是有機分子是否會溶解在像甲烷這樣的液體中。如果答案是肯定的，就暗示：哪怕在超低溫之下，生命所需的化合物也能在不是水的液體中存在。可以肯定，如果泰坦上存在生命，它們將與地球上的生命截然不同。

泰坦、恩克拉多斯、歐羅巴和伊娥顯示，就算是在太陽系以內，也有潛在的地外生命立足點。那麼，在廣袤得難以想像的太陽系以外，是否也具備生命三要素，也有各種各樣的奇異生命呢？銀河系中有幾十億顆像太陽一樣的恆星，圍繞這些恆星運行的行星則有幾百億顆，那麼這些行星上是否也存在生命？如果存在，我們是否能找到它們？

科學家正運用太空望遠鏡瞭望深空，尤其是那些類太陽恆星誕生的地方，比如獵戶星雲，那裡位於太陽系以外1500光年，新的恆星群正在從那裡的巨大塵埃氣雲中孕育出來。在閃爍的恆星之間，可以見到小小的暗色斑。事實上，年輕恆星被直徑超過800億千米的稠密的塵埃和氣體盤環繞，暗色斑代表著一個新的恆星-行星系統的形成。隨著塵埃微粒、冰和氣體的碰撞、凝集，這些旋轉的氣雲或許有朝一日會形成行星和衛星，這也可能正是太陽系的形成原理。

太空望遠鏡揭示，這樣的旋轉氣雲盤在宇宙中非常普遍。但是，這些年輕的恆星-行星系統是否能產生具備生命要素的類地行星呢？為了尋找答案，科學家來到了位於夏威夷的莫納克亞山（死火山），在這裡能觀察到宇宙氣體和塵埃雲的更多細節。研究來自幾百光年外的光線絕非易事，需要靈敏度和精度都很高的儀器，而莫納克亞山上的凱克望遠鏡正是這樣的儀器。這部雙望遠鏡是地球上最強大的望遠鏡之一。運用它以及光譜儀分析發射自早期恆星-行星系統內部的紅外光，科學家就能知道這些系統的組成。

這些研究結果對科學家很有激勵作用。在一些遙遠的恆星-行星系統中，科學家發現了存在碳、氧、氫的證據，而這些元素是製造生命基本原材料所需要的關鍵元素。更讓人感興趣的是，在一些塵埃和氣體盤裡，這些成分看來位於與母恆星正好合適的距離，因而理論上有可能形成類地行星。問題是，這樣的行星是否真的存在？

為了回答這個問題，科學家掃描天空，尋找幾千光年外其他恆星周圍可能已經形成的行星。這種找尋的難度很大，原因很簡單：行星不發光。但是，運用致力於尋找太陽系以外的行星的先進望遠鏡，科學家找到了應對上述挑戰的辦法。如果你觀察一顆恆星，它看起來亮度一直不變。而事實上，如果有一顆行星在環繞這顆恆星，那麼行星每一次經過恆星的正前方時，都會遮擋恆星的一點點星光，恆星會因此稍稍變暗。不難理解，行星個頭越大遮擋的恆星星光越多。通過觀察恆星星光的定期性變暗以及變暗的程度，就可以知道行星的大小和軌道周期等情況。

不奇怪的是，用這種辦法找到的大多是會阻擋較多星光的巨行星。通過觀測這些行星對母恆星的引力拉動作用，科學家算出大多數巨行星都是由氣體組成的，因而不可能支持生命。所以，找到像地球這樣個頭不大的岩石世界最為關鍵，這也是尋找太陽系以外的地外生命的最基本條件。

在太陽系以外發現地球大小的行星是更巨大的挑戰。當這樣的行星經過母恆星前方時，只能阻擋母恆星星光的極少部分。而「開普勒號」太空望遠鏡就是要探察這樣微妙的星光變暗。它的目標是：聚焦一小塊太空，仔細觀察其中的15萬顆恆星，尋找環繞這些恆星的地球一般大小的行星。至今，「開普勒號」已經找到了數千個新行星候選對象，並且發現了真正的地球大小的岩石行星。2011年12月，科學家宣布「開普勒號」已發現了與母恆星之間的距離處在「可居住地帶」以內的行星。所謂「可居住地帶」是指恆星周圍的一個環帶，這裡的行星或衛星與母恆星之間距離既不太遠（因而太冷），也不太近（因而太熱），從而使得行星或衛星表面可能存在液態水，因而也就可能讓生命居住。

不過，就算最終發現了位於「可居住地帶」的行星，這樣的行星上最終也被證實有液態海洋，而且還可能有生命，但它們距離地球卻有數萬億千米之遙，我們又怎樣才能探察到它們上面的生命呢？美國宇航局的「詹姆斯·韋伯」太空望遠鏡或許將在這方面有所建樹。這部望遠鏡計劃於2020年之前進入軌道，它的觀測能力是哈勃太空望遠鏡的三倍。它將分析穿越了距地球最近的類地行星的大氣層的星光，在其中尋找比較切實的生命跡象。為什麼說「比較切實」呢？如果類地行星像地球一樣有氧、甲烷、二氧化碳和氮，就意味著可能有生命在類地行星上製造這些東西，而生命製造的這些產物與非生命製造的相同產物相比具有不同的特徵。藉助於「詹姆斯·韋伯」，通過辨別不同的特徵或者說生命產物的典型徵兆，就有可能判斷類地行星上是否真的存在生命。顯然，要想找到地外生命，還為時太早。

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