宇宙中生物形成的例子只有一个——地球上的生命。但如果生命可以以其他方式形成呢？当你不知道外星生命是什么样子时，如何寻找它？
这些问题长期以来一直困扰着寻找地球以外生命的天体生物学家。天体生物学家试图提出普遍法则来管理地球及其他地方复杂的物理和生物系统的出现。
克里斯·因佩 (Chris Impey) 是亚利桑那大学杰出天文学教授，撰写了大量有关天体生物学的文章。通过他的研究，我们了解到最丰富的外星生命形式可能是微生物，因为单细胞比更大的生物体更容易形成。但在万一出现高级外星生命存在的情况下，克里斯·英佩教授也是国际咨询委员会的成员，负责设计一个小组向这些文明发送信息。
探测外星生命
自 1995 年首次发现系外行星以来，已发现了 5000 多颗系外行星，即绕其他恒星运行的行星。
许多系外行星都很小，像地球一样由岩石组成，并且位于其恒星的宜居带内。宜居带是指行星表面与其绕轨道运行的恒星之间的距离范围，使行星能够拥有液态水，从而支持我们在地球上所知的生命。
迄今为止检测到的系外行星样本表明，我们银河系中存在3亿个潜在的生物实验，或者说3亿个地方，包括系外行星和卫星等适合生命产生的其他天体。健康）状况。
研究人员的不确定性始于生命的定义。人们的印象是，定义生命应该很容易，因为当我们看到生命时，我们就知道生命，无论是飞行中的鸟还是在一滴水中移动的微生物。但科学家们对定义存在分歧，有些人认为全面的定义可能是不可能的。
美国宇航局将生命定义为“能够实现达尔文进化论的自我维持的化学反应”。这意味着具有复杂化学系统的生物体通过适应环境而进化。达尔文进化论认为，生物体的生存取决于其对环境的适应能力。
地球上的生命已经进化了数十亿年，从单细胞生物到大型动物和包括人类在内的其他物种。
系外行星距离遥远，而且比它们的母恒星暗数亿倍，这使得它们的研究具有挑战性。天文学家可以使用一种称为光谱学的方法来观察类地系外行星的大气层和表面，以寻找生命的化学特征。
光谱学可以检测行星大气中氧气的特征、数十亿年前地球上通过光合作用产生的被称为蓝绿藻的微生物的特征，或者指示植物生命的叶绿素的特征。
美国宇航局对生命的定义提出了一些重要但尚未解答的问题。达尔文的进化论具有普遍性吗？什么化学反应会导致生物离开地球？
进化和复杂性
地球上的所有生命，从真菌孢子到蓝鲸，都是从大约 40 亿年前的共同微生物祖先进化而来的。
地球上所有生物都存在相同的化学过程，而且这些过程可能是普遍存在的。其他地方的情况可能非常不同。
2024 年 10 月，一群不同的科学家聚集在一起，跳出进化论的框框进行思考。他们想退后一步，探索是什么过程在宇宙中创造了秩序——无论是生命还是非生命——以弄清楚如何研究与地球上生命完全不同的生命的出现。
两位研究人员认为，复杂的化学物质或矿物系统在放置在允许某些结构比其他结构持续更长时间的环境中时，会进化为存储大量信息。随着时间的推移，系统将变得更加多样化和复杂，通过一种自然选择获得生存所需的功能。
他们推测可能存在一个描述各种物理系统演化的定律。自然选择的生物进化只是这一更广泛法则的一个例子。
在生物学中，信息是指存储在DNA分子上的核苷酸序列中的指令，它们共同构成了生物体的基因组并决定了其外观和功能。
如果使用信息论定义复杂性，自然选择会使基因组变得更加复杂，因为它存储了更多有关环境的信息。
复杂性可能有助于衡量生命与非生命之间的界限。
然而，认为动物比微生物更复杂的结论是错误的。生物信息随着基因组大小的增加而增加，但进化信息密度却降低。进化信息密度是基因组中功能基因的比例，或者表达环境适应的总遗传物质的比例。
细菌等被认为是原始生物的基因组具有高密度的信息，因此似乎比植物或动物的基因组设计得更好。
普遍的生命理论仍然难以捉摸。这样的理论将包括复杂性和信息存储的概念，但它不会与 DNA 或我们在陆地生物体中发现的特定类型的细胞联系在一起。
寻找外星生命的灵感
研究人员已经探索了陆地生物化学的替代方案。所有已知的生物，从细菌到人类，都含有水，水是地球上生命至关重要的溶剂。溶剂是一种液体介质，可以促进创造生命的化学反应。但生命也可能从其他溶剂中出现。
天体生物学家威廉·贝恩斯和莎拉·西格尔已经探索了数千种可能与生命有关的分子。可能的溶剂包括硫酸、氨、液态二氧化碳甚至液态硫。
外星生命可能不是基于碳，碳是构成所有生命的基本分子的支柱——至少在地球上是这样。它甚至可能不需要行星就能生存。
外星球上的高级生命形式可能非常奇怪，以至于无法识别。当天体生物学家试图探测地球以外的生命时，他们需要发挥创造力。
一种策略是测量系外行星岩石表面的矿物特征，因为矿物多样性可以追踪地球上生命的进化。随着生命在地球上的进化，它使用并创造了矿物质作为外骨骼和栖息地。生命最初形成时存在的 100 种矿物质如今已增加到 5,000 种左右。
例如，锆石是简单的硅酸盐晶体，其历史可以追溯到生命开始之前。在澳大利亚发现的锆石是已知最古老的地壳碎片。但其他矿物质，例如磷灰石，一种复杂的磷酸钙矿物质，是由生物产生的。磷灰石是骨骼、牙齿和鱼鳞的主要成分。
寻找与地球不同的生命的另一种策略是探测文明的证据，例如人造光或大气中的工业污染物二氧化氮。这些是智能生命示踪剂的例子，被称为技术签名。
目前还不清楚首次发现外星生命的方式和时间。它可能在太阳系内，或者通过嗅探系外行星的大气层，或者通过检测来自遥远文明的人造无线电信号。
寻找是一条弯路，不是一条笔直的路。这就是我们所知道的生命，而对于未知的生命来说，没有什么是确定的。
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