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(姜Zn/译)在其它星球上发现生命的可能性取决于这两个重要问题的答案。第一,生命出现得有多频繁?第二,当生命出现时,它坚守阵地,不被完全清除掉的可能性有多大?回答第一个问题是极度困难的,尤其是当我们手里有且只有一个生命星球做例子的时候。但是回答第二个问题就容易一些了——至少如果对象是地球的话——而一个天体物理学家三人小队已经尝试了作答。
来自牛津大学的大卫·斯隆(David Sloan)和拉斐尔·阿尔维斯·巴蒂斯塔(Rafael Alves Batista),以及来自哈佛大学的阿维·勒布(Avi Loeb),发表了一篇标题喜气洋洋的论文:《生命在天体物理事件面前的韧性》。他们估算了太空灾害,比如从天而降的小行星,将地球上的生命全部清除的几率。令人宽慰的是,他们认为这几率是天文数字级别地低——每十亿年中发生的概率约是一千万分之一。“我们得出的结论是,生命一旦从某处诞生了,就很难被根除了,”斯隆道。换句话说:生命总会找到办法 (就算你用巨型太空石头或者爆炸的恒星给它一记暴击也没用)。
澄清一下,这三位科学家并不在意人类的命运——这种脆弱的、肉乎乎的物种,用斯隆的话说,可能会“被气候的变化杀死,或者被糟糕的政治影响”。这个三人小队真正想知道的是,什么才能把地球上的生物全部消灭。为了弄清这个问题,他们把注意力集中在了世界上最强韧的动物——水熊虫上。
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水熊虫的学名是“缓步动物”。它们是微型的、八条腿的、水生的动物。它们蹒跚的步伐 、圆滚滚的身体和撅着的小嘴,都让它们迷之讨喜。它们还是顽强的化身。在不理想的环境下,它们会把身体里所有水分都挤出去,然后进入一种干瘪的冬眠状态。在这种状态下,它们不需要食物或水。它们能在接近绝对零度的低温和高达151摄氏度的高温下存活几分钟。它们能承受最深的深海中的水压,足以杀死其它动物的辐射,以及有毒溶剂的浸泡。它们是至今唯一一种被暴露在宇宙赤裸裸的真空中还存活下来的动物。如果你想知道什么能给地球消毒,那你首先得知道什么能把水熊虫消灭。
(讽刺的是,其实一根手指就够了:一位科学家有一次告诉我,水熊虫对“机械伤害”没什么抵抗力,意思就是你能把它们压扁。但是,让我们假设不存在那种充满仇恨的水熊虫之神,想要举行水熊虫环球暴击大狂欢。那么还有什么能把水熊虫消灭?)
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斯隆、巴蒂斯塔和勒布考虑了三种可能的凶手:撞向地球的小行星,就像杀死了大部分恐龙的那颗一样;附近的一颗恒星变成超新星;以及伽马射线暴——远方的星际灾难释放的高能量爆炸。
如果是小行星的话,直接被石头撞到的任何东西肯定都没什么好下场,但是撞击本身还会扬起大量的尘土,遮蔽太阳,引起全球变冷。而超新星和伽马射线暴的杀人手法类似,都会用强烈的辐射持续击打地球。它们会毁掉臭氧层,使得更多的辐射照射到地球表面。它们会把大气层中的氮气和氧气转化成一氧化氮,而一氧化氮会形成酸雨和遮天蔽日的烟雾。
所有这些场景对人类和其它任何生活在陆地上的生物来说都是非常不好的消息。但是那些生活在地下或深海的物种——包括很多水熊虫——会极大程度上地被土壤或水保护起来。它们已经能在没有阳光的情况下生存了。你没法把海洋酸化到能杀死它们的程度。你倒是可以用射线照它们,但是这些动物对辐射的抵抗力出奇得强,而辐射本身也会被任何挡在中间的水削弱。斯隆、巴蒂斯塔和勒布计算出,能够杀死一只住在海底的水熊虫的辐射量,同时也能够让海水沸腾——这才是更迫切的问题。等到烤熟的时候还不够辐射死掉呢。
所以给地球消毒,好吧,还是得靠高温。有什么宇宙灾难能给我们的蓝色弹珠传递足够的能量,使得它表面的水升温到100摄氏度以上呢?
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一颗重量大于1.7×10^15吨的小行星能做到这一点,它应该比那颗干掉了恐龙的石头重10到1000倍。在我们的太阳系里,只有19颗已知的足够大的小行星(以及几颗矮行星,如冥王星),其中没有哪颗的轨道和地球的交汇。至于来自太阳系以外的石头,三位科学家计算出,地球被这样一个怪物撞到的概率,每十亿年里只有十万分之一。
超新星和伽马射线暴都可以释放出能煮沸海水的能量,但是这个能量会随着传播距离而消散。如果想消灭所有水熊虫,超新星的爆发与地球的距离最远为0.13光年。距离我们最近的恒星,半人马座α的比邻星,离我们也有4.25光年之远,况且它太小了,无法变成超新星;就算它发生了超新星爆发,也只会使大洋的温度上升微不足道的0.1摄氏度而已。
所有这些计算都是从地球的角度出发的,但是我们并非唯一的安全特例。巴蒂斯塔做了一个计算机模拟,考虑到了我们星系中恒星分布的密度,以及处在银河系中心的恒星互相靠得更近这个事实。但是就算在那里,也只有1%的行星终将被爆炸的恒星消毒。伽马射线暴也是个不太靠谱的终结者。基于它们发生的概率,它们出现在一颗行星的消毒半径之内的概率每十亿年中只有一百亿分之一。(再强调一次,我们在讨论什么能杀死水熊虫。“如果你要考虑像我们这样的动物,那死亡之球就要大得多了,”斯隆说,“天哪,我刚才发明了‘死亡之球’这个词。好可怕。”)
总有一天,太阳会膨胀,并可能会将地球吞噬于火海中,然后坍缩,使地球陷入永恒的冰冷。“太阳的死亡将终结地球上的生命,但是在那之前,天体物理现象不太可能抢先一步办到这种事,”勒布说,“在太阳还活着的时候,水熊虫很有可能也能存活下来。”而水熊虫只不过是最坚韧的动物而已。如果它们可以活下来,那微生物们很可能也可以。
历史上,地球经历了至少五次大规模灭绝,其中每次大部分的物种都永远消失了,但是总有一些漏网之鱼得以幸存。就算面临着更大的灾难,斯隆、巴蒂斯塔和勒布也觉得,生命会以某种形式留存下来。
美国西南研究院的克拉克·查普曼(Clark Chapman)对他们的结论表示认可。“尽管像现在这样的人类文明可能稍微有点风险,”他说,“几乎可以肯定的是,地球在几十亿年之内不可能被消毒。”不过他指出,在太阳系的过去,情形可能就不太一样了,“那时比现在的小行星大得多的天体和彗星曾与行星们相撞,给那些可能已经出现了生命的行星消了毒。”举个例子,在它早期的历史中,地球可能就被一个火星大小的物体击中过,月球因此诞生。
另外,查普曼说道,没人知道其它星球的生物进化会不会走和地球相同的路。它会孕育出像水熊虫一样能容忍极端环境的生物吗?那些生物会在像深海这样的庇护所中安家吗?“对于太阳系之外的生命的进化和生存能力,我们极大程度上只能进行猜测。”他说。
斯隆承认,他和他的同事们在这项研究中假定了很多事情。但是科学家们在思考关于其它星球上的生命的问题时,他们总会控制不住地把我们星球上的生物作为起点。而对于搜索地外生命这种事,斯隆现在也更乐观了。
2015年7月,NASA宣布发现了被称为“地球2.0”的行星开普勒-452b。它体积为地球的1.6倍,围绕一颗类似太阳的恒星旋转,处于可居住带上,公转周期为385天。距太阳系约1400光年。图片来源:NASA
在过去的几十年间,天文学家已经在太阳系之外发现了几千颗行星。其中有些系外行星和地球大小相仿,有些处于它们恒星的可居住带上——就是所谓的“金发姑娘区域”,能得到足够的热量,又不是太热的地方。而它们——以及我们的近邻,如火星——是否是某种生命的家园,这个问题还没有答案。但是“如果这个星系中确实有生命在某处诞生了,”斯隆说,“我们认为它应该还在那里生活着。”(编辑:姜Zn)
题图来源:http://www.boniato-studio.net/ted-ed-tardigrades
编译来源
The Atlantic, What Would It Take to Completely Sterilize the Earth?
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