040506寻找地外生命-南仁东-第1章
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南仁东：中科院国家天文台研究员，现任国际天文学会射电专业委员会副主席，北京大学和中国科学院研究生院教授，中国科学院重大项目FAST的首席科学家。
内容简介：
人类仰望上苍时，我们的天性会发问——我们是谁？ 我们从哪里来？ 我们是否孤独？ 寻找地外理性生命（SETI）是现代生命科学及宇宙科学的前沿。那什么是生命？生命最早是怎样产生的？地球最老的生命化石形成于36亿年前，6亿年前寒武纪出现的三叶虫已有完整生命形象，效仿萨根宇宙年的说法，将漫长36亿年压缩成一年，人类在最后一分钟进入文明，最后一秒钟进入太空并开始大规模影响环境。
那么要寻找地外生命首先看看我们的太阳系。太阳系的九大行星中，水星没有水，水在高温下呈毒气室。金星呈气态，象天王星、海王星、冥王星这些外缘行星温度太低，可能也没有液态水。太阳系可能的水乡有两个：火星和木星。火星故事深入人类所有文化领域。迄今人类火星之旅40次， 28次成功。1976年“海盗1号”，“海盗2号”成功着陆，做了呼吸作用、光合作用和放射性同位素实验，人类耗资亿金万买来仲裁一页——火星上没有生命。
1989“伽利略”升空，漫漫6年之后于1995年到达木星。 探测器发回的图象展示了其表面由巨大的冰块覆盖， 它的暖冰壳下包着比地球多得多的水。地球生命可以挑战人类不敢想像的极限环境； 水在太阳系里也不独属地球一家，行星系统无处不在，这三项新的科学进展使SETI科学升温。似乎我们应该有很多聪明的邻居； 我们怎么从来没它们的消息？ 如何才能与它们相遇？1959年康乃尔大学的Cocconi和Morrison提出截获星际通讯的设想，提出与E·T交流的惟一途径可能是无线电通讯，不管E·T想不想和我们交流，它们技术活动产生的电磁波会出卖其存在，SETI需要射电天文学帮助。那么寻找地外生命会给人类带来什么益处和风险？与ET相遇的风险：第一，碰上星球大战中“死星”那样的坏邻居， 招徕麻烦；第二，找到了E·T那样高明的教师爷，人类的求知欲会随之凋零；第三，先进的ET文化吞噬地球文化。与ET相遇的好处：第一，E·I的发现更根本地医治人类的贪婪与狂妄；第二，从E·T那里获得科学技术的利益；第三，星际通讯成功是一种存活的信息，E·T是如何在发展中求生的？第四，即使我们找到的地外生命比我们低级得多，人类也可以启动诸种比较学，使其对自身和自然的认识走向成熟。
（全文）
当我们仰望上苍的时候，我们的天性经常会发问这样三个问题：我们是谁？我们从哪里来？我们是否孤独？就是地球之外有没有其他的文明社会；茫茫宇宙之间有没有我们人类的同类。像著名的哲学家罗素曾经讲过，对于这样一个问题，那无非两种解答，一个是是，一个是否。不管是哪一种解答，我们都会感到无比惊奇。你想一下，是不是这样。所以这一个难题，或者说这一个课题是和所有其它的课题所得到的结论都是不一样的。那先讲一下现在世界上流行的主流科学是什么。一说SETI，现在如果你到美国、欧洲这些比较先进的国家，它们的公众一听到SETI，我知道，E·T，大家知道，就是美国那个大片，外星人。那S；就是Search，英文就是Search for Extraterresteial Intelligent Life ，寻找地外文明。
说地外生命的问题，我们先界定一下什么是生命？就是什么是活着的生命，这个活着和死的东西，就是生命和非生命它们之间是应该有一条界限的，这条界限实际人类已经为之争论了数百年，上千年，都莫衷一是。但是你要讨论这样一个问题，还是应该给一个界定。我自己觉得可以给这样三项界定：一个是生命的目的在于保持，就是一个活着的东西要适应环境，要从环境里吸收能量，保持个体的生存；第二个生命应该是碳基的；第三条生命是一个信息系统。那么我们怎么来解释生命的多样性。就是我们这个五花八门的世界，达尔文当年，就是19世纪，用物竞天择的过程来说明我们为什么地球生命这么丰富，这么多色。他说，驱动生命从低级变得高级，变得更加适应环境，有两个要素：一个是基因突变，这个基因突变，大家知道，用现在生命科学讲，就是当DNA分子在复制的过程中要有误差的。还有一个，这个DNA分子虽然密藏在一个非常安全的地方，但是外边，强的物理化学过程都会改写它，就是它也有危险发生变异。当然达尔文当年并不知道这件事情了，于是他就用基因突变的这个说法来解释，比如说这个亲代和子代中间，它当然是要遗传的，龙生龙，凤生凤，但是不是一样的。那么下一个因素，就是自然选择，自然条件把生存和繁衍的机会，只给那些有益于和环境更和谐的个体。于是这些和环境更和谐的个体性状，就一代一代遗传下去，就是使得物种不断从简单到复杂，变得非常完美。
可以举一个例子，比如说孔雀，孔雀亲代它可以有不同的子代。小孔雀可能有的变得更漂亮，可能有的不那么漂亮。那达尔文就解释自然界把那些生殖的机会留给了那些变得更漂亮的孔雀，于是孔雀就变得越来越漂亮。所以不是孔雀想自己变得漂亮，才漂亮，那就变成拉马克思主义了，就是说它有一种自我完善的冲动。当然达尔文这个学说，他并不能完全解释，比如说乌鸦为什么也生生不息。那么大家想一想，哪一种演化特征，对一个物种的生存是最有价值的。我觉得，大家立即就能得到一个结论，就是变得聪明，因为人会思想，他变得聪明，他有了技术，所以他可以飞得比鹰还高，跑得比猎豹还快，比凶狠的鲨鱼更能威胁邻居，所以人类成为众生之王。
下面有三个问题需要我们回答：第一个问题，如果有合适的条件，生命一定起源吗？这个答案肯定是的。因为如果不是这样的话，那我们怎么解释我们地球生命的现象，那你只能用造物、创世纪的那个办法来解决了，是吧。下一个，就是生命一旦起源，就必然长出智慧吗？那从上面我挺长的一段说法里边看来好像应该是对的，要变得聪明。第三个，就是除了地球之外，在茫茫宇宙之间，我们还有其他的适合于生命的家园。
那么我们讲生命的问题，我们先看一下地球生命。这是在南非找到的一种叫无花果黑硅岩的一个矿物，你能看到成团的那种东西，那么生物学家认为这是生命最早的印记就是细胞的化石。那在六亿年前，三叶虫，就是说已经有了非常完整的生命形象。你看有眼睛，有鼻子，挺像一个活的东西。又过了两亿年，就是从现在数，一共是四亿年之前，生命从海洋爬上陆地。你们知道，美国有一个著名的科普作家，同时也是一个非常杰出的天文学家叫卡尔·萨根先生，他有一种宇宙年的说法，那么我们仿照他这种说法，如果我们把地球生命三十六亿年漫长的演化历史浓缩成365天，把它算成一年的话，那人类真正从猿开始两足直立长出智慧开始了文明，那也就是最后一分钟的事情，而人类真正走向太空，大规模的影响环境是应该发生在最后一秒钟。还有一个，我们回到地球生命，大家总说生命是宝贵的，应该珍惜生命，生命同时也是脆弱的，实际生命并不脆弱。近十年或者二十年吧，生命探索在地球上发现了很多很多极限的生命环境，就是说在那些我们不能想像的非常艰苦的环境里头，都找到了生命。
那么我们找生命，到底哪一个东西是最关键的，或者说我们找适合于生命的环境，哪一种东西是最关键的，就是水，水比阳光，比能量，比氧气还重要，这是为什么呢？因为生命科学告诉我们，水是生命化学反应必备的一个要素。另外水是传送营养，排泄废料必要的一个通道，所以你要找生命，首先看那个地方有没有水。这个是大家都知道的了，就是太阳系，这边扁片就是太阳了，那么接着就是太阳系的九大行星，水星，没有水，金星有水，非常少量的水蒸气，在它有毒的大气里，那当然是高温了，所以它只能气态存在，那不叫水，水蒸气。“地球”，我们知道，我们在这里，我们有水，还有太阳系的外缘行星，你像远的天王星、海王星、冥王星，因为它离太阳太远了，那个里头温度非常低。所以即使有水，也是以固态冰的形式存在的。比较可疑的有两个地方，除了地球，一个是火星，一个就是木星的卫星。我们因为最近火星的探测特别热，所以咱们先说火星。
从上个世纪六十年代开始，人类不断地去火星，就有人说了，我们第一个飞掠的是行星，是火星，我们第一个绕行的行星也是火星，第一个着陆的是火星，第一个在上面漫游的还是火星，我们在那里倒霉是因为我们总在那里找麻烦。这是NASA的一个科学家讲的，统计起来是这样的，到现在为止大概有三分之二不到，一半多是失败的。我个人觉得，在众多的这些火星探测课题里面，最成功的应该算上一个世纪1976年着陆火星的两个探测器，“海盗一”，“海盗二”。它在火星表面做了三项实验，就是一个叫光合作用实验，一个是呼吸作用实验，一个是放射性同位素实验。那么这个结果，人类耗资亿万金，得到的一个结果是非常可悲的。就是说火星上既没有水的印迹，也没有生命。当然对于这样巨大的投入回报呢，那当然使科学家非常沮丧。但是有一些乐观主义者呢，他们认为，可能是这样的，火星那么大，你怎么那么寸劲儿就把那探测器正好丢到一个有生命的地方。如果在地球上撒哈拉扔一个探测器，它结论肯定是地球没有水也没有生命。还有一个，可能火星上有高等生命这种可能性，我觉得基本可以排除了，低等的生命是不是已经转入地下，所以还有希望。
咱们看一下，下边就有一些近期的发展。从今年元旦开始，就是大量报道了美国的“勇气号”和“机遇号”，还有“欧洲快车”探测火星，咱们说一下火星探测的情况。下面给大家放一段录像吧。这是一个计算机动画，里边有很多是真实照片，这是发射，都是在去年，去年这不是8月底是火星大冲日吗？它在6月发射，大家看这个飞行器，在太空飞行的情况，它有三个强大推动力的大火箭，有九个辅助推动器的火箭，那一开始通讯的时候，因为你不能同时太阳能电池对着太阳，完了天线又对着地球，这是不可能的，所以一开始用无方向性的天线。到了临近火星的时候，它开始改成中等增益的那种天线，七个月以后到达火星。到达火星以后，它第一件事情是要调整姿态，它要把它那个头对准火星，接着它要经过火星大气了，它一开始的速度非常高，是时速两万公里/小时，经过火星大气的摩擦以后，四分钟以后要降到一千六百公里/小时，所以整个从进入大气层到着陆要六分钟，六分钟被称为危险六分钟。到了最后两分钟的时候，它要做很多其它的工程动作。比如说把备伞打开，然后防热罩脱离，最后它的着陆器要自由落下，那这个时候还要测定地面的情况，用雷达探测，而且要拍三张工程照片，来测试它水平横向的运动来决定它如何着落。那么到这个时候，已经是剩下六秒钟了，六秒钟以后它这个时候地面高度是134米，它的速度大概是82公里/小时，马上点火制动火箭，制动火箭点火以后，在三秒钟之内，基本是停下。停下以后及时剪断绳索，说是迟，那是快，很快就过去了。那这个时候呢，它这个地面高度就是十几米，四层楼那么高，它速度还是很高的，42公里时速相当于一个小轿车在高速路上跑，砸到地面上要弹跳大概三十余次，可能要滚动到一公里以外的这样一个距离，这个着陆本身工程上当然有巨大的风险，所以它把整个着陆过程进入大气层以后呢，说是危险六分钟，而最后当它剪断绳索，制动火箭点火开始到落地的时候叫致命六秒钟，那是非常可怕的。它下来以后，你看，刚才那个透明片，它翻一个个，因为它整个是一个正四边体，翻个个，它要找哪个是底座，因为那个机器人，“勇气号”机器人是坐在一个底盘上，固定在那儿，所以当不正的时候，它要调整一下，要滚动一下调正，调正以后呢，它要想那么一两个小时，它才能够把这个花瓣打开，这是非常关键的。这个“勇气号”和“机遇号”，我觉得它们运气都不错，一下子就打开了。你看，它要经过一个星期以后，它自己对自己进行工程安全的检查，以后才能离开它自己这个平台，而且从平台下来的过程也是充满风险的，它上边有很多科学仪器。比如你看的柱子支撑着，这个有一个就是沿着轴向的小热谱仪，那是干什么的？那就是要检测火星土壤的热容量，诊断土壤和岩石的岩性，还有它的构成。还有一个就是来测量火星不同大气分层，上面你还能看到横着轴，你看这个，这里边还有两个镜头，那是全景相机，彩色，三维1024乘1024。中间那个东西是导航相机，它是黑白的，它可以点头，当黑夜来临的时候，因为它主要靠太阳能工作，给出140瓦这样电量，晚上的时候它要把自己包起来，包起来以后，它有八个电池，每个电池只有一瓦，为什么呢？因为它要加热保持温度，你不能在负一百度下，它那个电池不能生存。所以这也是一个很高的技术。在它的机械手上还有一个磨岩机，这个磨岩机，它可以磨把那个岩石磨五毫米那么深，把它上边风化层磨掉，露出新鲜的岩石。
下边我就不啰嗦了，我给大家讲一下，因为为了应付今天的报告，我昨天特别用功，因为2004年3月3日，美国宇航局不是有个新闻发布会嘛，说火星找到了这个，找到了那个，什么说法都有。实际我给你讲，以这个为准，因为我这是校过电话的。找到什么东西呢？咱们一项一项说。
首先说一下“欧洲火星快车”它科学上是非常成功的。它们在1月18号的时候，就有一个新闻发布会。大家看了觉得比较安慰，因为这个“小兔猎犬”不是死了吗？现在它这个母机还活着，而且它在火星的南极拍下了三种图片。你看右边这个，大家看，这就是可见光图片，就是我们平时照的照片，这三块东西都是同一个地方，中间是干冰谱线，是这种物质的指纹吧。我们说你用这种波长，你只能拍到干冰，固态的二氧化碳。而这个就是水冰，H2O，所以你看它已经找到了水，就是这个，是最确认的对火星探测的科学结论，当然你还差喝一口，但是这就是水，没有什么疑问的。
接着咱们说一下“勇气号”。这是它当时北京2004年1月4号，马上着陆以后，用导航相机，你可以看到有些马赛克，就是一段一段的，因为它三百六十度拍。过了两天，它上面那个全景相机，送回彩色三维的高分辨率的火星地貌图像。这是近期火星观测到的“蓝草莓”，这个大小就有两毫米，三毫米，就是一种矿物。实际上大家想像比如说硅酸盐之类的，火山喷发，喷出来的那种液态的东西凝固了。
我们说完火星，我们马上开始转向木星，我们说还有一处可能有水吗？1989年10月份，“伽利略”从地球出发，经过了六年漫漫太空之旅，大家想一�
