地球大气中的微生物,可以帮助我们找到外星生命吗?

地球大气中的微生物,可以帮助我们找到外星生命吗?
非洲上空的国际空间站看到的云层,摄于2017年。
  新浪科技讯 北京时间1月7日消息,据国外媒体报道,如果你感到孤单的话,别难过。在你头顶几万英尺的高空,漂浮着无数微小的生物,它们正陪伴着你。
  随着科学家对这些高空漂浮的生物的了解越来越多,以及逐渐弄清楚它们跟地球表面的相互作用之后,科学家们开始怀疑,这样的生命或许也存在于金星大气或其他外星球大气中的猜想,究竟是否合理。
  大卫·史密斯是NASA在加州的埃姆斯研究中心的一名研究员,专门研究大气生命。12月14日,在美国地球物理协会年度秋季会议的一次虚拟圆桌讨论会中,史密斯说:“我们用NASA的飞机和气球进行采样,不管是在哪里采样,我们都可以在样本中发现微生物的生命特征。”
  到目前为止,地球大气中的生命似乎都是微生物,并且好像都是巧合,且与地球表面的生命息息相关,而不是一个独立的生态系统。当地球大气与地面接触时,这些微小但强壮的生物被扬起,然后经过一系列过程,被带进大气层的下层。
  “基于我们已经知道的信息,这些微生物只是大气层中的过客。”罗格斯大学的微生物学博士候选人凯文·狄龙在讨论中说道,“大气层对于微生物来说,就像高速公路一样,微生物在大气中自由漂浮,有时还可以躲进云层搭便车。”
  微生物最终会落在两个大气层中。埃姆斯研究中心的研究科学家戴安娜·金特里在讨论中说,在对流层低层,微生物很大程度上面临着被“风干”的危险。这时候,云层就可以体现出它的优势。
  “如果被风扬起,悬浮在大气中的话,微生物可能会很快流失所有水分。”金特里说,“因此,较低的云层具有明显优势——它们就好比微生物的流动补水站。当微生物在大气中漂浮时,云层可以帮助它们保持湿润。”在对流层中,有些微生物甚至可以正常生存。
图中显示了十多年来全球云层的分布,由NASA的Aqua卫星拍摄。
  与此同时,在更上层的平流层,环境更加恶劣,微生物需要面对更干燥、甚至酸性更高的环境。在这里,微生物通常会蜷缩起来,进入休眠状态,等到回到地球表面的时候再苏醒过来。当然,有的微生物会在这里死去,有的在被卷入大气层之前已经死去。
  到目前为止,即便是在最理想的情况下,仅仅是为了生存,大气微生物已经用尽了力气。史密斯说:“事实上,我们刚刚才开始了解微生物从地球表面进入大气层的这个过程。它们能在大气中漂浮多长时间、漂浮期间它们会不会进行一些有意义的活动或者生长和繁殖等,对于这些问题,我们仍然没有答案。研究地球的大气层,我们还有很多工作要做。”
  但是,就好比海底热液生物群落的发现,让宇宙生物学家不由得开始猜想,在冰冻卫星的深处是否也蕴藏着生命一样,如今科学家也开始猜想,地球上的极端大气生命是否可以作为一个模板,用来确定太阳系的其他地方是否也有类似的生命存在。
  太阳系中的生命
  当然,地球大气中的生命已经面临各种各样的不确定性。而在地球之外,它们更是只能在大气层中繁衍。
  一个关键约束条件是,尽管我们已经充分了解地球表面是微生物生存的天堂,但是太阳系中其他行星的表面环境对已知的生命形式十分不友好。哪怕在遥远的过去,这些地方可能适宜生命居住,但现在则不然。例如,在金星上,一个可能有生命存在的地方是金星的大气层。有些科学家认为,金星上的环境既炎热又酸性高,但是在48公里到60公里的高空,那里的液滴可以作为潜在生命的避风港。
  这种残酷的条件也意味着,在金星这样的星球上,任何生命形式一辈子都只能生活在大气层中,而不像地球上的微生物,只是去大气层游走一番。这样的“一辈子”意味着科学家们必须弄清楚一些问题,比如说,微生物漂浮在大气中时是否可以繁殖。
  金特里指出,重力也会不断地将可能存在的微生物拖曳出舒适的大气层。她说:“大气层中的生命面临的一个独特挑战是,因为它们在空气中漂浮着,所以在重力的影响下,总会有生命不断流失。任何生命如果想要在大气环境中长期存在,它就必须得能够快速地繁殖,以弥补损失的生命。”
  接下来,还有水的问题。地球上的云层很特殊:它们是太阳系中唯一一个主要由水蒸气构成的现代大气云层,因此科学家也更有希望在这里寻找到生命。然而,金星上的云层主要由硫酸构成。火星则被浓浓的二氧化碳笼罩着。海王星的卫星海卫一上的云层都是氮气。虽然这些都十分神秘,但没有水也确实是一个难题。
  金特里说:“宇宙生物学的一个重要主题是‘哪里有水,就去哪里’,因为已知的类似地球的生命,都离不开水。又因为其他云层都不是以水为主的云层,所以令我们感兴趣的地方也跟以水为主的云层不太一样。”
  太阳系之外
  就好比地球是研究太阳系内其他星球的参考模板一样,太阳系内的其他邻居星球,也为我们研究其他恒星系统提供了参考原型。相比于先进的航天器所能抵达的太阳系内行星,系外行星则隐藏在各自恒星的光芒之内。
  事实也证明,即便是在地球上,寻找大气中的生命也不容易。史密斯说:“每次我们穿过云层,收集云水样本时,我们都可以从中找到强烈的地球生命迹象。然而,我们就是无法远程观测到这些生命迹象。我们知道云层中存在生命,但我们没有足够敏感的仪器,可以去检测其中的生命迹象,除非收集实际的云水样本。”
  所以,不要期待科学家们能够在不久的将来宣布,他们在其他星球的大气层中发现了生命迹象。
  马里兰州约翰霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家诺姆·伊森博格说:“证明系外行星上有生命存在,极其困难。”
  但是,伊森博格补充说,这并不能阻止我们去猜想,有外星生命的存在。
  “如果金星上可能存在生命,那么,其他和金星类似的星球上也就有可能有生命存在。”伊森博格说,“如果地球上有生命,那么,其他和地球类似的星球上也可能会有生命存在。”(匀琳)