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生命和文明:追风的少年少女

星海航纪  · 知乎专栏  ·  · 2016-10-03 09:35

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  1. Panspermia 理论的出现是人们无法从化学上解释构成生命的物质的出现以及从简单的有机物构成生物的过程;
  2. 现在的 pre-biotic chemistry 已经有了很大的发展,在星系的各处、甚至在星云中的一些有机物相关的化学过程,暗示可能生命起源的化学过程并不是那么稀有。[11]
  3. 如果 Panspermia 是真实存在的,那么即便在整个地球生命演化的同时,来自外太空的其它生命或者生命原料会不停地出现在地球上么?

▲ 根据具体发现(或者个人信仰)的不同,可以大致判断倾向于哪种理论。比较容易接受的观点是,panspermia 和 local abiogenesis 哪个更容易出现,我们就更加倾向于哪个。然而,两种同时存在的可能性,也是有的。

如何为 panspermia 这个理论提供更好的依据呢?出来在地球上寻找来在外太空的生命这种并不具备太多说服力的方法,最直接的方法就是去寻找宇宙中生命的共同的起源地。直接去太空中寻找,这显然是超过目前人类的能力的。然而,如果仅仅观察,就是完全不同跟故事了。

在最近几年,系外行星探测的高速发展中,很多关于探测系外生命甚至系外文明的技术层面的讨论层出不穷。一个非常有趣的例子是 Lin 和 Loeb 的一篇关于如何探测类似人类的化石燃料文明的方法[14]。这篇论文讨论了如何通过寻找 CF4 和 CCl3F 这类自然界的化学难以产生、但是通过燃烧化学燃料或者化工生产可以产生的物质来定位外星文明。并且讨论了使用即将上天的 James Webb 太空望远镜来从系外行星光谱中探测到文明的可行性。

假定我们有了更加复杂的探测系外行星上是否存在生命的方案,并且我们确实发现了足够数量的有生命的行星,那么我们就可以通过这些行星的相对位置统计上的关联,来判断是否这些生命起源于同一个地方。 Lin 和 Loeb 这两个神奇的人在 2016 年的一篇论文分析了不同的生命起源在统计上的差异。

▲ 两张关于 panspermia 和 local abiogenesis 的差异的示意图。图中横轴是指的空间上的分布,纵轴是时间的演化。左图表示 pansermia 是在某些很少的地方出现生命,然后生命由这些地方扩散出来。右图是指的非 panspermia 的情况,生命在不同的地方出现,但是相互没有关联。来源:Lin, H. W., & Loeb, A. (2015)

如果真的是 panspermia 的情况的话,我们可以猜想生命出现在空间上的相关性应该是随着距离的增加而减少的,而没有 panspermia 的情况下不同的生命却是与距离没有关系的。

▲ 明显发现不同模型下,考虑空间上的相关性的差异。Adiabatic 指的是生命在一些地方随机出现,同时伴有 panspermia 的发生,而且生命不停地在扩散。Sudden 指的是生命在一个地方出现,同时通过 panspermia 扩散出来,因为扩散机制的限制,有一个最大的半径,大于这个半径就突然没有了关联。来源:Lin, H. W., & Loeb, A. (2015)

利用 panspermia 这个例子,我们可以看到科学的猜想是如何通过提出观测方案一步一步往前推进的。


费米悖论

费米悖论广为传播,对于这个问题,每个人心目中也有不下一套答案。1950 年,费米问出这个问题(Whre are they?)的时候,我们并没有观测到太阳系之外的行星,在那样一个年代,回答这个问题的需求似乎并不是那么强烈,毕竟总有人会说,万一行星本身难以形成呢。时至今日,费米的这个问题越来越重要:行星是如此普遍,如果有那么多的行星作为生命的栖居地,那大家都究竟都在哪里呢?

费米悖论: 宇宙显著的尺度和年龄意味着高等地外文明应该存在。 但是,这个假设得不到充分的证据支持。 ——费米悖论@维基

有很多人提出了很多对于费米悖论的解释,比如家喻户晓的刘慈欣的黑暗森林,Bezsudnov 和 Snarskii 的智慧扩张模型[9]。这里不再细说其它的理论,但是还是要放 Randall Munroe 的一副漫画。







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