这是一个棘手的问题:如果生命并不总是出现在可以支持它的行星上怎么办?如果我们发现越来越多的系外行星并确定其中一些适合居住怎么办?如果我们也确定生命还没有出现在他们身上怎么办?
我们能否将带来生命的彗星送到那些行星上,并为它们播下地球生命的种子?如果我们能做到,我们应该这样做吗?
这是《天体生物学》杂志上一篇新研究文章探讨的问题。这篇论文是“使用星际彗星定向泛精子论”。作者是 Christopher P. McKay、Paul CW Davies 和 Simon P. Worden。他们分别来自美国宇航局的艾姆斯研究中心、亚利桑那州立大学科学基本概念超越中心和突破计划。
生命遍布整个宇宙的想法被称为泛精子论。(古希腊语:pan 意思是所有,sperma 意思是种子。)这不是一个新想法。早在公元前 5 世纪,希腊哲学家 Anaxagoras 首次提出它。他没有明确说明,但提到种子可能是宇宙的一部分。历史学家将两个和两个放在一起来猜测他的意思。基本上,根据生源说,生命存在于整个宇宙中,并通过小行星、彗星甚至太空尘埃传播——根据阿那克萨戈拉斯的说法,生命是种子。
一些研究人员提出,对地球或火星等行星的强大影响可能会将携带微生物的岩石喷射到太空中。火星的引力低于地球,我们知道火星受到的撞击会将岩石送入太空。我们在地球上发现了 270 多个。因为它发生在火星上,所以在其他情况下和其他太阳系中也会发生。
我们还怀疑火星在数十亿年前就居住着微生物。这是推测性的,但火星微生物本可以搭上撞击喷出的岩石的便车,并在太空中得到足够的保护,免受危险,从而经受住长途旅行。最终,这块岩石可能撞到了另一具尸体上,如果撞击产生的热量没有消灭任何幸存的微生物,而且如果它们撞上的尸体是适宜居住的,那么理论上生命可以通过这种方式传播。将这个想法乘以整个银河系中太阳系中的大量碰撞,泛精子论的想法开始形成。
那是偶然的或自然的生精症。但如果一个文明是故意这样做的,它就被称为定向生源论。这是论文的主题,文明是我们的。
我们不知道地球上的生命是如何起源的。我们知道一些必要条件,但我们的知识充满空白。因此,推而广之,我们不知道它是如何起源于其他世界的。“我们对非生命转化为生命的适当地质/化学环境知之甚少,大多数流行的情景在很大程度上未经证实,也没有达成共识,”作者指出。
我们知道生命存在,显然,我们怀疑它可能存在于其他地方。但我们不知道是否所有能够支持生命存在的行星上都有生命存在。作者写道:“生命起源的有利位置很可能与生命可能长期成功维持的行星环境截然不同。”
Panspermia 没有解决生命如何开始的问题。它要求我们考虑生命如何在银河系中从一个世界传播到另一个世界,而不是分别出现在每个世界上。银河系包含大约 2000 亿颗恒星。2000 亿颗恒星是一个非常多的太阳系、行星、小行星带、柯伊伯带和奥尔特云。如果真的发生胚精症,它有很多机会。
我们的太阳系是一个拼图,每颗行星和卫星都是其中的一部分。火星过去可能有生命,但现在不再有生命,除非它在地下某个地方,远离荒凉的表面。有一些有趣的证据表明,一些冰冷的卫星,如土卫二和木卫二,在厚厚的冰盖下拥有宜人的海洋。遥远而寒冷的土卫六是除地球之外唯一表面有液体的天体,尽管它不是水。然后是它自己,用卡尔·萨根的话来说,这是一颗“充满生命的涟漪”的行星。生源论能否以某种方式连接所有这些部分?
我们太阳系的谜题之一是地球上的生命及其出现的速度。当生命出现时,年轻的地球几乎不适合居住。细胞生命可能可以追溯到 39.5 亿年前。那时,地球刚刚从冥古时代出现,我们年轻的、几乎无法辨认的星球被厚厚的二氧化碳大气层包裹着,并受到过热环境的支配。
一些科学家想知道内生生命怎么会在冥古之后这么快就出现。尽管尚不明确,但这种想法确实支持生精论的观点,至少是潜在的。地球和其他年轻行星可能能够在它们自己的生命出现之前支持由生源论播种的生命。
现代思想家详细地充实了生精论的观点。我们可能很快就能描绘出以太阳系为中心的 100 光年球体中所有系外行星的特征。有一些新的提议,可以将载有地球生命的航天器送往任何可能拥有它的行星。这些主要是思想实验,但时间会流逝,总有一天人类可能不得不更现实地与这个想法作斗争。
作者指出这个想法在物理上是可行的(有很多警告。)但是费用呢?航天器的可靠性如何?
大自然已经产生了能够进行长途星际航行的物体:彗星。他们已经成为围绕定向生精论的讨论的一部分,并构成了这篇研究文章的主体。“在这篇文章中,我们以上述研究为基础,提出了使用星际彗星而不是专用航天器进行定向生精的概念,”作者解释道。
这篇文章的动机是过去几年的特定事件。2017年,星际天体“Oumuamua”穿过我们的太阳系。两年后,星际彗星2I/鲍里索夫也曾短暂造访过我们的太阳系。它们是最早观测到的两个穿过我们系统的星际天体(ISO),使鲍里索夫这是我们看到的第一颗彗星。这些事件引出了一个双管齐下的问题,还有多少 ISO 已经/将进行同样的旅程?
在如此短的时间内发现两个 ISO 是我们技术进步和大量观测天空的望远镜的结果。在太阳系的悠久历史中肯定还有很多其他的,未来还会有更多。这组作者说,它们可能很常见,而且它们提供了一个机会。
他们写道:“星际彗星能够实现低成本的定向生源论,就可能的探测器数量和最终覆盖的范围而言,其范围可能很广。” 2021 年的一项研究预测,每年大约有 6.9 个像 2I/鲍里索夫这样的天体应该在一个天文单位内经过太阳。当 Vera Rubin 天文台在 2023 年的某个时候上线时,我们将开始寻找这些 ISO,可能每年五个。
作者对鲍里索夫彗星特别感兴趣。它的大小不确定,但估计直径有 16 公里。这使得它大到足以保护孕育剂免受辐射。它在穿过内太阳系的过程中失去了质量,但这实际上很好。他们解释说,它留下的灰尘“……可能是一种传播接种物的机制”。
作者解释了像鲍里索夫这样的彗星如何被用来在整个银河系传播生命。ISO 的 Panspermia 将是自然和定向 panspermia 的结合。“它有效地结合了它们,通过在不试图改变其轨道的情况下向彗星添加生物接种物,将星际彗星用作机会的运输者,”他们解释说。
理想的接种物是可以在不同的系外行星上成功播种不同栖息地的生命形式的集合。作者写道:“地球和早期火星等地表有液态水的行星的接种物可能会迅速发展成与行星环境同步进化的多样化和复杂的生命。” 对于像土卫二这样的卫星,地球上的产甲烷菌可能是最合适的接种物。
接种物不必局限于单细胞生物。至少在某些情况下,小型多细胞生物可能最有意义。耐寒的缓步动物出现在论文中是因为它们可以在太空中的真空和辐射中生存。
如果人类曾经进行定向生精计划,转基因生物可能会发挥作用。这项技术可能是必要的,因为可能存在各种各样的可居住世界,它们与地球完全不同。我们的太阳系中有它们,最好的例子可能是土卫六。它是除地球之外唯一拥有地表液体的天体。“但随着合成生物技术的进步,我们或许能够构建能够在土卫六和未来在系外行星上发现的其他非水生境中繁衍生息的生命形式,”作者解释道。
这一切都可能是徒劳的,作者承认这一点。真的像把一些生命形式扔到一个星球上那么简单吗?他们写道:“一个可能被提出来反对生精论的严肃论点源于这样一种观点,即生命是一种行星现象,形成了一个复杂的全球分布网络,由相互依存的生物体组成,这些生物体交换物质和信息。” “因此,仅仅在一个可居住但贫瘠的星球上投放一些微生物是无法成功播种的。”
在那种情况下,接种体必须是更加定制化的设计。它必须是一个自己的网络,专为特定环境而设计,能够成功实现生命形式之间的关系,这些关系是地球等生物圈的特征。这是一个困难的提议。“确定所需的最小生物子集是一项艰巨的挑战,可能需要我们对生命网络的理解取得重大进展。”
但是当我们想象一个所有这一切都开始成为可能的未来时,事情就变得非常棘手。我们很快就会探索木星的一些冰冷卫星,前往土卫六的任务很可能会成为现实。我们会发现什么?如果它们不育但看起来可以维持生命,我们会受到诱惑吗?
出现了一些熟悉的、不舒服的问题。我们的技术变得越强大,使用它们的后果就越深远。基因改造和气候工程等技术进步在人们考虑可能出错的情况时会产生强烈的反应。作者写道,这些担忧将“……以报复的方式延续到整个银河系中有目的的生命传播”。
“现在他们这些疯狂的科学家想要向前推进并开始扰乱整个银河系,”有些人会这样想,我们可以在脑海中看到头条新闻和评论文章。但我们离做任何这些都差得很远,所以我们可以把自己从壁架上拉回来,冷静地思考它。
在我们回答“我们可以”或“我们应该”的问题之前,围绕定向生源论的一个关键问题就已经提出了。“我们根本不知道有多少可以支持生命的行星实际上有生命。”天体生物学乐观主义者倾向于假设作者写道,宜居行星很可能有人居住。但这只是一个假设。
就我们所知,完全有可能只有一小部分宜居行星和卫星上有生命。也许有十亿或更多的行星和卫星可以支持生命,就像空白的画布,但自然生源还没有到达它们。“......完全有可能只有极少数所有宜居行星实际上拥有生命,”作者指出。
如果生源论是宇宙的自然组成部分,并且由于我们是宇宙的自然组成部分,我们可以在传播生命方面发挥作用怎么办?也许我们甚至有责任这样做。也许地球是由定向生源论播种的。也许一个早已死去的文明面对我们现在所面临的并决定去争取它。
有很多可能,但这就是这些问题的本质。另一个可能是这可能是文明的发展方式。也许文明永远不会成为卡尔达舍夫量表中列出的高级类型。也许他们达到了一个点,一个人类正在迅速接近的点,大过滤器笼罩着我们所有的事务。也许,当文明达到那个程度时,他们所能做的就是尝试传播生命。在我们确切了解银河系中的生命正在发生什么之前,可能必须很久才能做出决定。
那是一大堆在不确定的轨迹上串在一起的可能性。但是当我们遵循它时,还有另一串可能和假设会导致谨慎,作者概述了这些担忧。
如果我们将生命送到一个认为它无人居住的星球上,但它只是在承载生命的最开始阶段呢?在那种情况下,我们的善意可能会以灾难告终,因为那个星球的生命被胜过它的地球生命扼杀了。
如果我们根据生物印记做出生精论决定,但我们对生物印记的理解过于偏向地球生命怎么办?这也可能以灾难告终,因为我们强大的基因工程微生物犯下了单细胞暴行并消灭了地球上现有的生命。
或者,我们承载生命的彗星可能会找到合适的无人居住目标,并成功地在其上播种携带微生物的尘埃。但是,如果它不止于此并在其他已经有人居住的行星上播种呢?那是另一场灾难,因为我们的善意表现为入侵甚至武器。
情况很快变得复杂起来。但它让我们回到地球上究竟发生了什么的问题上。
在光合作用出现之前,早期的地球生命冒泡了很长时间。这改变了一切,因为氧气在大气中变得更加集中,复杂的生命出现并接管了地球。如果进行光合作用的遗传能力是通过定向或自然的生精子现象播种的呢?如果地球上的生命在没有生源论的推动下从未从能量利用跃迁到光合作用会怎样?
在这些甚至接近实用性之前,我们还有很多关于彗星的知识需要了解。2019年,欧空局从多个候选任务中选择了彗星拦截器任务。他们希望在 2029 年发射它。拦截器将在日地 L2 点等待合适的长周期彗星 (LPC) 接近太阳系内部。到 2029 年,我们将拥有更强大的望远镜,可以在彗星到达内太阳系之前很久就识别出它。
当找到一颗彗星时,彗星拦截器将部署两个较小的探测器来拦截彗星。该任务纯粹是科学的。LPC 是原始物体,是我们太阳系起源线索的持有者。探测器将详细研究彗星,并创建彗星及其在太空中移动时周围区域的丰富 3D 模型。
在不久的将来可能会有更多的彗星探索任务。我们将继续了解它们,以及哪些可以作为生精论的载体。随着时间的推移,我们将更接近于执行某种生精策略。也许情况会迫使我们采取行动。
作者说,定向生精论的想法已经从彻头彻尾的荒谬转变为需要更认真考虑的事情,而星际彗星的发现是罪魁祸首。“直到最近,人类可以真正播下具有数百万年下游后果的宇宙转变的种子的想法会被认为是荒谬的,”他们写道。“但星际彗星的发现改变了这一切。”
在他们的文章中,作者概述了他们对生物宇宙的看法。他们说,Panspermia 的目标“……是增加宇宙中生命的丰富性和多样性”。我们没有技术来做到这一点,但后代会的。“虽然我们目前缺乏利用这些彗星作为生物运载工具的技术,但不难理解这样做需要什么,并完善战略以实现在银河系中播种适当构造的生命以在各种环境中茁壮成长的目标。系外行星环境。”
这是一个积极的前景,但生源论也有令人难以忘怀的一面。所有的星星都会燃烧殆尽并消逝,没有哪个世界会永远好客。也许自然的生精论留下了太多的机会,我们有责任尽可能地传播生命,因为每一个生命实例都面临灭绝。
从这个角度来看,定向生精症和自然精子症真的有什么区别吗?也许我们是大自然的代理人,当我们知道这是正确的事情时,我们就会知道这是正确的事情。也许 Great Filter 会迫使我们采取行动,我们会迈出大胆的一步。人类最大胆的一步和决定性的行动可能是将生命传播到其他地方,希望它能在整个银河系找到宜居的摇篮。周而复始,生命才能延续。
在我们消失之前,Panspermia 可能是我们的宏伟姿态和生命的一角。如果这是一部科幻电影中的场景,背景将是一个垂死的、资源枯竭的地球,它的生物圈支离破碎,老化的太阳沐浴在诡异的光芒中。最后几十万衣衫褴褛的人类将尽其所能收集资源并建造最后一艘宇宙飞船。他们会最后一次观看火箭的耀斑,火箭上装有孕育剂,正前往与一颗穿过我们内太阳系的合适的星际彗星会合。
这听起来可能很夸张,但在银河系中还有比出生和死亡更戏剧化的东西吗?