太空地外文明搜索：反思地球的独特环境

地球 · 2016-11-4 10:19:40

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张承民/文（作者系中国国家天文台研究员）　　美国宇航局2016年5月12日宣布，开普勒太空望远镜在寻找第二个“地球”的过程中，发现了1284颗行星，这使得人类已知的行星数目增加到3200颗。不过，这一振奋人心的消息也令人微微伤感，那就是依然没有找到任何地外生命的迹象，使得“宇宙移民”的梦想变得渺茫而缥缈。 　　面对这一充满希望而失望的莙境，人们再次反思地球的独特性。为什么只有地球孕育了生命？地球的哪些独特环境是生命的必须条件，人类为什么幸运的诞生在地球上？这些特殊环境是被“设计”出来的吗？那么，谁是地球和人类的总设计师？　　我们不妨再次思考地球孕育生命的那些独特条件，重新认识地球的珍贵弥足之处，探索地球与宇宙的神秘关联。

1.水是生命的源泉, 太阳系八大行星之中只有地球是拥有水源。假如地球上没有水，生命必将枯萎。那么，地球上的水来自哪里？这一直是个争论的学术问题。比较典型的说法是，地球诞生之初就有水，那时大气或地表中的氢与氧化合成水分子，逐步积累形成现在的海洋；另有观点认为，彗星可以携带水，与地球碰撞也可以形成海洋。其它八个行星即使有“天水”降落，但由于其自身物理环境不匹配，要么太热或者引力场太弱，因此无法将水存留在其星体表面。 　　2.氧气是我们赖以呼吸的基本元素，一旦地球缺氧，大量生物将面对灭顶之灾。氧气可以由光合作用产生出来，森林及植物吸收二氧化碳而释放出氧气。假如我们过度排放大气污染，盲目砍伐森林和雨林，那么地球的氧气也将随之减少，这将进一步恶化生命的呼吸环境。　　3. 地球大气圈和臭氧层也是地球生命的保护伞，臭氧分布在20-50千米的高空，它可以吸收紫外线，保护地球生物免受高能紫外线的伤害。据报道，近年南极上空臭氧层空洞面积增大，导致澳大利亚的皮肤癌患者有所增加。 　　4. 地磁场也是地球生命的盾牌。每当太阳黑子大规模爆发，喷发大量高能带电粒子，它们以“太阳风”的形式吹向地球，一旦直接打在人体上，也将导致不幸的损伤。由于地磁场的作用，改变了带电粒子的运动方向，将其引至地磁的两极，产生色彩斑斓的极光现象，从而保护了地球上的生物。据推测，火星由于缺少了磁场，太阳风摧毁了火星大气层,使之逃逸到太空中。　　5.地表温度适中使海洋处于流体状态，创造出舒适的生命环境。假如地球距离太阳过近或者过远，地表温度过热或者过冷，这都是地球生命的“杀手”。地球太热，水分蒸发过多，生物将失水而亡；地球太冷，海洋结冰面积过多，生物活力锐减甚至冻死。总之，地表极端热冷或者分布不均都是生命存活与持续的障碍。 　　6.地球引力场强度适当也是生命的福音。假如地球引力场偏弱，常温下大气分子的运动速度大大高于地球的逃逸速度，那么大气层分子将飞向太空，引力场无法罩住大气层。月球的引力加速度相当于地球的六分之一，这也是其缺少大气层束缚力的原因之一。 　　7.地球大气和地层环境的无毒害物质成分是生命的基础。假如地球大气充满二氧化碳，不要说人类呼吸困难，温室效应也让人类难以生存。而地球的大气成分正好适合生命的循环，其氮气和氧气含量分别是78% 和21%；甲烷/二氧化硫/重金属气体，这些致命杀手在地球大气层含量低微，而地球的土壤主要由无毒的矿物质和有机质等物质组成，这些条件为生命孕育提供温床。　　8. 月球也是地球生命生生不息的发动机。假如没有月球，我们不仅失去嫦娥的梦想，也可能引发生态危机。月球的月周期已经是地球生命体的“生理”周期，其潮汐力导致大气层和海洋、以及地球内部的周期性形变，推动地球物质流动而交换循环。缺少月球的地球，大洋流动减慢，大气环流减弱，全球冷热循环变弱，这让生命维持环境变得冷热不均，最终引发全球生态链条的循环失调。所以，不夸张的说，月球是地球生命维持的发动机，它的调解作用是环境平衡的基础。一旦月球消失，我们可能面对灾难来临。 　　9. 太阳系在银河系的独特位置也是生命存活的条件。银河系是宇宙中一个普通星系，其分布形状如同一个螺旋状的铁饼，直径大约是10万光年，而太阳系处于银心外2.5万光年的位置。假如太阳系靠近银河系心脏中央处，那里恒星数目很多，接近400万太阳质量的中心黑洞，其“生态环境”相互作用剧烈，各种碰撞频繁，高能粒子流动强烈，地球的生命体很难在大量宇宙线的冲击下安然无恙。所以，我们要感谢太阳系的选择，它远离了星系的危险“是非之地”。　　10．地球转动轴与日地轨道面（黄道）法线交角是23.5度，这是一年四季的起因。由于存在明显的四季交替，太阳的辐射热量的分配使得南北半球冬夏交替，这一冷热分布推动大气南北向流动。假如地轴与黄道面垂直，地球就没有四季之分，每天一样的天气使生命体缺少生机。另外，假如地轴与黄道面平行，那么地球的某些位置被太阳长期照射而过热，而另些位置几乎没有阳光辐射而过冷，这不利于生命的孕育和持续发展。　　综上分析，我们关于地球生命诞生的环境是异常独特的，满足上述十个条件的行星，宇宙中可能凤毛麟角，这就是为什么难以找到“第二个地球”。进一步扪心自问，地球如此之多的奇特条件，是其偶然而幸运地选择，还是某种力量的刻意而为？月球选择了围绕地球的好位置，地球也选择了恰当的太阳系位置，太阳系还身处银河系的优越位置，然后再附加一系列极其独特的地球物理条件，然后在地球又出现和进化了人类，我们一起开始思考宇宙的一切。难道地球的一切全部是偶然的进化、随机选择？假如这是随机选择，我们应该发现那些满足地球环境8个独特条件、至少3个条件的行星吧。显然，开普勒太空望远镜的搜索否定了我们的期望。假如地球的一切不是偶然发生的，那么是谁选择了地球并创造了我们？参照迄今观测到的宇宙天体环境，我们被迫推论，人类和地球可能是被“精心设计”出来的；进一步的推论是，地球上许多重大事件是这个宇宙“总设计师”的意志体现。难道我们人类是一群宇宙实验室的“白老鼠”和“黑老鼠”吗？近万年来，人类进化的“断层”也是某种力量的刻意而为吗？我们曾经一度认为，人类就是地球的主宰，然而重新反思地球神奇而独特的生命循环条件、思考开普勒太空望远镜探测“新地球”无果的原因，我们似乎准备迎接另一个猜想，那就是：人类不是地球的主宰，而是被一个神秘的力量而控制。因此，除了继续太空探索“新地球”，还要重新思考这个“老地球”在宇宙中的特殊位置，找寻人类和生命的真正意义与使命。 　　尽管科学家在宇宙深处还没有找到第二个地球，目前珍爱地球依然是唯一的选择。地球是我们生命的摇篮，还是目前唯一的家园。地球生命与地球环境构成了互相依赖的循环体，彼此需要，互为前提，任何链条的失序将导致生态系统瓦解。或者说，我们的生态链非常脆弱，任何过度改变将面对“不可逆翻转”的风险。所以，至少目前来看，适应环境并保护环境是我们生命延续的基础，大幅度地破坏和改变自然环境必然导致各种地质灾难，诸如洪水、瘟疫、火灾和地震。审视反省我们的生存态度，忏悔而怀古，中华祖先的“天人合一”哲学或许是地球生命延续的最高真理。一目了然，盲目的工业化开发、贪婪的生活方式、无视环境的罪恶行为，这些都是地球生态系统的克星，最终必然反作用到地球生命环境，步恐龙之后尘并以灭绝人类而收场。平心而论，与其苦苦寻找第二个地球，不如反思如何爱护唯一的地球。即使找到第二个地球，在我们实施宇宙移民之前，地球生物可能就被破坏殆尽，早已生灵涂炭了。尽管我们确信宇宙中存在另一个“新地球”，还是首先修理和善待我们这个46亿岁的“老地球”。或许，外星人居住的行星正在面对环境恶化，她们设法寻找另一个“地球”去移民。正好类比，我们的地球也许就是外星人的“美洲大陆”，倘若如此，她们也像欧洲殖民者一样“善待”玛雅人吗？这一切只有等待找到那个宇宙“总设计师”来回答了。　　一位生态学家说，当恐龙的屁股腐烂发臭时，恐龙还在贪婪地啃咬最后一片森林。为了原谅人类的贪婪过失，天文学家编造了一个天方夜谭的故事：一颗小行星碰撞地球导致了恐龙灭绝。

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