宇宙这么大,存在外星人可以说不足为奇,但是,多年来民间到官方总是存在一种声音:外星人拜访过地球,远古的纳斯卡地画、奇异的不明飞行物、古怪的麦田圈等都是明证。那么,外星人如果真的来过地球,它们能在地球上长期生活吗?
不一样的外星生物
我们知道,地球上的生物都是由碳骨架构成的,组成生命的必不可少的有机分子——糖类、蛋白质和核酸等,都以碳原子为核心,因此我们称之为碳基生物。为什么地球生物选择了碳原子呢?
碳原子的结构非常灵活,它最外围只有四个电子,这种状态极不稳定,随时会发生变化,而想达到稳定状态,则需要八个电子。这就意味着,碳必须再得到四个电子,才能形成稳定状态,因此它必须与其它原子结合在一起才能稳定。
与碳结合的原子可以相同,也可以完全不同,碳原子与各种不同的原子相遇,就会创造出千差万别的碳骨架——这就是生物体所需要的结构和功能各不相同的有机化合物。碳组成的化合物还有一大优点,它既能形成稳定的双键结构,也能形成容易分解的单键结构,使得酶能够很容易地操纵碳分子,满足不同部位的需求。这就是地球生物青睐碳的原因。
那么,其他星球的生命也会青睐碳吗?并非如此。科学家们在宇宙中苦寻多年,想找到一个自然环境与地球相似的星球,以期找到地球的备胎。但是,已探测过的星球有着各不相同的问题:有的太冷,有的太热,有的没水,有的没氧……这些环境对碳基生物很不友好,碳基生物难以生存,所以如果这些星球存在生物,也许它们不会是碳基生物。
与碳同族的硅元素首先成为科学家猜想的新中心元素。硅的最外层同样具有四个电子,能与其它原子组成有机物,它也能形成长长的硅骨架,构成多样有机物的基础。更重要的是,硅比碳更能承受高温缺水的环境,所以硅基生物可以在碳基生物无法生存的恶劣环境中生存。
氨基生物可以生存在无水的星球。水可以溶解许多分子,让机体中大部分化学反应得以发生。而液氨可以像水一样溶解大部分水溶物,而且它还能溶解水无法溶解的金属化合物,这为在生物中出现一些更特别的化学反应提供了可能。
来到地球,水土不服
但是,地球生物选择了碳不是没有原因的,上述“外星生物”在地球的生活可能不那么美妙。
硅比碳更为亲氧,在相对较低的温度下,它也会与氧气发生剧烈反应。因此,如果硅基生物来到地球,直接暴露在空气中,它们的身体会很快反应成硅的氧化物——二氧化硅,也即一粒粒沙子。即使它们用厚厚的铠甲隔绝氧气,当呼吸时,也会吸入氧气,体内的硅仍会氧化成二氧化硅。由于二氧化硅的沸点高达2230℃,它在地球的大多数时候都会保持固态,二氧化硅如若积聚在体内将对硅基生命造成严重的威胁。
硅藻用二氧化硅来组装细胞壁
氨遇氧气会变成易燃物,如果氨基生物在地球上活动,可能会无缘无故地发生自燃。液氨与水相遇还会产生具有酸性的铵根离子,当地球下雨时,落到氨基生物身上会变成滚烫的酸雨,它们如果不小心喝下一口水,就像我们喝下一大口硫酸那么糟糕。另外,液氨的熔点和沸点均远低于水,分别为-78℃和-33℃。因此,在地球的大部分地方,毫无防护的氨基生物会很快蒸发,它们只能长期生活在冰库中。
食用地球的诸多美食时,对外星生物也可能是味同嚼蜡。有机分子具有被称为手性的现象,手性分子与原分子的组成成分一模一样,但其组成原子像左手和右手一样,一一翻转对应,这两种物质的性质并不相同。生物必需的有机物糖类、氨基酸和核酸都具有手性,而且地球生物只能应用其中一种特定的手性分子,例如氨基酸是左旋的,而核酸和葡萄糖都是右旋的。如果这些分子的旋转方向发生改变,生物就无法利用,因此在长久的演化过程中,我们已经习惯消化利用特定的手性分子。
而外星生物使用的手性分子可能与地球生物相反,这意味着它们将无法食用地球上的食物,即使外星生物吃掉了地球上的生物,“反向糖”会让它们难以消化,并且无法从中获得能量。更严重的是,这些反向的物质还可能对它们具有毒性。治疗孕吐的药物沙利度胺曾造成悲剧,它的主要成分是具有手性的化合物,其中一种具有止吐的疗效,但另一种具有毒性,孕妇服用后会导致流产或畸形儿。由于无知,药厂生产了许多手性错误的沙利度胺,直到悲剧大规模发生,人们才意识到手性原来如此重要。那么,外星生物如果食用了反向食物,又会发生什么事呢?
演化也可能很相似
当然,就像漫长的进化中地球生物最终选择了碳一样,也许碳确实是生物最适宜的选择,科学家假想的其他生物体都难以存在,这样的话,外星生物也可能与地球生物很相似。
星体的演化具有相同的规律,从氢气为主的星云诞生,发生一系列元素的聚变产生了铁元素之前的原子,直到超新星爆发,才产生了比铁更重的原子。因此,虽然不同大小、遭遇不同的星体大气的主要成分会发生变化,但其地壳的元素组成都是类似的。在相似的环境下,生物会倾向于使用碳作为核心元素。
如果选择了碳,后续以水为载体、氧为动力的选择也就不足为奇了。水的表面张力相当高,足以把大量的有机分子聚合到一起;水不仅能溶解许多物质,让反应得以进行;它的性质还十分稳定,不会参与到物质的反应中,影响反应进程,实在是孕育生命的绝佳温床。
氨基酸(除甘氨酸)是有手性的分子,存在两种类型,但地球生物只使用左边这种氨基酸。
地球生命诞生之初,自养生物获取能量的类型多种多样,例如硫化作用和其它化能合成作用。但恒星的能量才是源源不断的,光合作用能提供无尽且巨大的能量,因此最后胜出的是以光合作用为主的植物。植物在光合作用的过程中,会产生大量的氧气,如果生物不能利用氧气,也就无法继续生存下去。好氧生物能将氧原子和碳原子组合成蛋白质、糖类和脂肪等必需品,同时也利用氧气把食物转化成能量,借此优势战胜了厌氧生物。
如果外星球的生命进化也遵循相似的规律和途径,进化出了与地球生命相似的生物,那么上述危机对外星生物就不构成威胁了,但还可能存在另一大危险——病毒。
我们知道,与大多数生物相比,病毒走了不同的进化道路,它们舍弃了所有可抛弃的物质,只保留了生命的本质——遗传物质核酸和营养物蛋白质。这意味着病毒具有更强大的适应性,它们能很快根据宿主环境的变化来改变自己的遗传物质,从而获得最佳的生存环境。因此,如果与地球相似的外星生物来到地球,它们也很可能成为地球病毒的“猎物”。
地球病毒类型多样,可能与外星病毒大不相同。
但是,外星生物能适应地球病毒吗?500多年前,当哥伦布踏上美洲大陆的土地,与美洲土著居民“第一次亲密接触”时,他们把当时欧洲的传染病带到了美洲,而美洲土著居民由于从未遭遇过这些病毒,对这些疾病没有免疫力,短时间内死亡过半。同处于一个星球的地球人尚且如此,外星生物又如何抵挡“新型病毒”的攻击呢?
看来不只地球人难以找到宜居的外星球,外星生物也不一定喜欢地球。无论生命如何进化,当需要移民到一个全新的星球上时,生物都必须对新星球做出全面的了解和评估,并做好最全面的防护措施,否则都难以在新的环境生存下去。
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