互动科普

《环球科学》：感谢你出任本期客座总编。这期封面故事的话题非常有趣，是在地球上寻找外星生命。作为NASA天体生物学研究所地外文明搜寻研究所（SETI，Search for Extraterrestrial Intelligence）首席科学家，你带领的研究团队一直致力于在地球上寻找与现有生物截然不同的生命体，并通过射电望远镜不断搜索宇宙空间中的生命迹象。在你看来，天体生物学这门新兴学科经历了怎样的发展历程？

曼齐内利：探索其他星球上是否存在生命，是天体生物学研究的主要目的。生命的起源与进化、外星生命的外形与生化性质也是天体生物学家关心的问题。

虽然天体生物学是最近才出现的新学科，但相关研究很早就开始进行了。早在19世纪，就有人开始观测火星，并提出了火星上可能存在生命的“证据”，尽管这些证据后来被证明是对观测现象的错误判断，但至少这是对地外生命探索的有益尝试。

进入20世纪，探索外星生命的研究越来越多，到60年代，科学家把这类研究归纳为地外生物学或太空生物学（Exobiology），这就是天体生物学的前身。20世纪70年代开始，不断有科学家在陨石中发现复杂有机分子和微生物的痕迹（不过，这个问题，现在仍存在巨大争议），还在地球上最严酷的环境中找到了活的微生物。这些证据都表明，生命有可能存在于地球以外的天体上。

随着科学家在这一领域投入的精力和资源越来越多，美国一些大学和研究机构提出了天体生物学的概念，“天体生物学”也就成为了一门独立的学科。

《环球科学》：宇宙中是否存在外星生命，这个问题的答案可以在地球上找到，这真是一个很有意思的设想。本期，我们还邀请了NASA艾姆斯研究中心的金百莉博士撰稿，讲述她寻找外星生命的故事。过去十几年中，她的足迹深入南美、北非、中东等地的大沙漠中心，尤其是几次来到中国西部的沙漠，寻找极端微生物，作为火星生命存在的证据。

为什么地球上的微生物可以作为外星生命存在的证据？

曼齐内利：最近几年，很多科学家在沙漠等极端环境中找到了微生物。这些发现打破了我们的旧有观念：原来生命可以在超乎想象的严酷环境中存在。某些沙漠和地球南北极的严酷环境，与一些行星或卫星的环境相似，所以我们认为，只要能在这些地方找到微生物，就可以间接证明外星生命也可能存在。

另外一个现象也值得注意：行星在宇宙中普遍存在，而且在宇宙空间中，充斥着大量的复杂有机分子。

我们知道，地球形成之初，曾经遭受过陨石、彗星或其他星体残骸的猛烈撞击，在这段时期还未结束时，地球上就已经出现了生命的痕迹。这就是说，生命起源也许很容易在相对短暂的时间内完成，其他星体上也可能以同样的机制产生生命。而宇宙空间的复杂有机分子，或许就成为了某个行星生命的基本组成元件。

不过到目前为止，我们还没有任何直接证据可以证实外星生命的存在。

《环球科学》：人类对外星生命的探索，应该是从探索火星开始的。1894年，美国的一位天文爱好者洛韦尔根据观察结果画出了“火星运河图”，并认定这些运河是高级生命的杰作。虽然洛韦尔的推测是错误的，但接下来的近百年时间里，科学家的确发现火星上有水的痕迹和少量甲烷。

 2007年6月的《环球科学》就以封面故事的形式，报道了关于火星和泰坦的可能存在生命的最新研究。在你看来，水痕和甲烷能成为火星存在生命的证据吗？

曼齐内利：目前看来，火星的确是最可能存在简单生命的星球。欧洲空间局发射的火星快车和NASA发射的火星探测器都发现，液态水仍存在于火星表面附近，还在火星大气中发现了可能源自生物的甲烷，说明微生物还是可能存在于火星表面或永久冻结带以下的地层中。

同时，在一些行星的卫星上，冰壳下面似乎存在由液态水构成的海洋。如果木卫二（Europa）、木卫三（Ganymede）、木卫四（Callisto）、土卫二（Enceladus）、土卫六（Titan）和海卫一（Triton）上存在生命体，海底火山的喷出物可以为它们提供充足的食物。

《环球科学》：近年来，科学家陆续在彗星和陨石上发现了糖和类似于氨基酸的有机物质。因此有人提出，微生物如果藏在陨石中，就可以实现星际旅行，平安到达另一个星球。也就是说，地球生命可能来自于外星球。2007年第2期《环球科学》也对此作了深度报道。

曼齐内利：微生物有可能完成星际旅行，前提是其他行星存在生命。这些行星受到其他星体的撞击后，腾起的岩石就可能脱离行星的束缚，在宇宙空间飘荡，意外坠至地球。如果生命力顽强的细菌和它们的孢子藏在岩石中，就可能顺利完成一次星际穿梭。

地球生命可能起源于外星生命，是一种比较流行的假说，但我认为，这并没有什么依据。首先，我们还没有任何证据可以证明外星生命的存在；其次，就像我前面所说的，宇宙空间本来就有很多有机分子，它们随陨石来到地球毫不奇怪，只能说，这些分子为生命的起源提供了原材料。

《环球科学》：本刊评出的“2007年十大科学新闻”中，有一条与天体生物学有关：欧洲天文学家发现了一颗距离地球20.5光年的类地行星，他们推测这颗行星至少可以支持简单的生命形式。就你所知，宇宙中存在多少颗这样的“第二地球”？它们适合人类居住吗？

曼齐内利：到目前为止，科学家只发现了你提到的那颗“第二地球”。我们对它的了解非常有限，无法判断这颗行星是否适合人类生存。不过我相信，宇宙中肯定还存在其他一些类地行星。

当一颗行星从一颗恒星面前掠过，就会阻挡恒星发出的光线。2006年4月，法国发射了COROT探测器，任务之一就是观测这种特殊的光线变化。COROT的观测精度非常高，即便是非常小的岩石行星，COROT也可能观测到，只要它们的公转轨道与恒星不太远。

但我们要找到真正的类地行星，还要等待NASA将开普勒（Kepler）探测器发射升空。科普勒将对上万颗恒星的亮度进行监测。或许它能在这些恒星周围找到一些类地行星。不过，因为预算削减，开普勒探测器的发射时间已被推迟到2008年年底。

《环球科学》：如果宇宙中确实存在与人类同样高级的智慧生命，它们可能会发出某种信号，你们有没有搜索到可能来自外星生命的信号？

曼齐内利：我所在的地外文明搜寻研究所的射电望远镜，一直在搜索地外智慧生命发出的电波信号，但到目前为止，还没有令人惊奇的发现。

欧洲航天局和NASA分别设计了“达尔文”号和“地外行星发现者”号（Terrestrial Planet Finder）太空望远镜，将在2020年前发射升空，用于探测遥远星体上氧气的光谱信号。不过，某些非生命过程也可能产生氧气，因此，要证明外星生命的存在，我们还需要其他一些化学信号，比如来自叶绿体或其他光合色素的信号。

在太阳系，我们可以观察得更仔细：如果某个行星上有生命存在，该星球上的同位素平衡就会被打破（比如12C的量远高于13C）；另一个比较明显的信号是，如果这个星球上的某种分子只有一种镜像结构，就可以证明有生命存在，比如在地球上，所有生命只会采用左旋氨基酸。

《环球科学》：人类对宇宙的了解其实很有限，有一个非常新奇的观点：在我们生存的宇宙之外，可能还有很多个宇宙。如果确实存在别的宇宙，这些宇宙会不会存在比人类还高等的智慧生命？它们是否也在寻找我们？

曼齐内利：是否有多个宇宙存在，我不敢妄下结论。即使其他宇宙的外星人已经发出某种信号，试图和地球上的人类联系，也可能由于我们“技术落后”，还没有注意到这些信号。

我们研究所在世界多个地方安置了灵敏度非常高的射电望远镜，用于搜寻外星人发出的电波信号。虽然我们曾接收到两个奇怪的电波信号，但现在还无法证明它们是否来自外星人。除了SETI，世界上还有其他研究团队在做类似的工作，比如搜寻外星人发出的激光信号。

当然，外星人还可能用更先进的技术传送信号，比如引力波（gravity wave）、微中子（neutrino），甚至它们可能已经在某些地方留下了信号。

《环球科学》：科幻电影中，外星人的样子似乎都是以人类为原型：五官齐全、四肢完整，在你的想象中，外星人应该是什么样子？

曼齐内利：首先来说说简单的外星生命。它们也许和地球上的微生物有一定的相似性，因为化学生命都应该拥有细胞结构，这样才能保持自身的化学平衡。具体形象就要看它们生活在哪颗行星上：木卫二上有被冰覆盖的海洋，这里的生命体可能以极度耐寒的藻类为主；火星上如果有生命，可能就以耐旱细菌为主。

谈到复杂的外星生命，或者说外星人，我不得不说，科幻电影中外星人形象的设计并非完全没有依据。因为高级生命体要用一些相同的身体特征来解决基本的物理问题：身体左右对称（为了避免行走不便）、圆圆的眼睛（视野更宽阔）、一双鳍状或翅膀形状的“手”（平衡身体、进食）、用于抓地的脚趾（防止滑倒）等。当然，一些星球的环境可能非常恶劣，生命体不得不改变身体形状来适应环境——至于变成什么样子，我就想象不出来了。