生命检测的阶梯 探索宇宙生命的奥秘

在过去的二十年里，美国宇航局的宇宙飞船已经在整个太阳系以及其他地方发现了潜在的可居住环境。火星上的宇宙飞船已经发现了证据，证明湖泊和溪流曾经覆盖着这个星球，被一个早已消失的厚厚的大气层保护着。在土星的卫星土卫二，卡西尼号太空船嗅出了土卫二的冰壳探测化学，就像在地球海底的某些地方发生的那样，海水与岩石发生化学反应(生物在那里繁衍生息)。即将到来的“欧罗巴”探测器任务也可能在木星的卫星“欧罗巴”上完成，科学家们在那里发现了更多的羽状物。

在我们寻找地球以外生命的探索中，科学家首先必须自问：什么迹象会是最令人信服的证据？图片：M. Neveu/NASA Astrobiology Program/NASA/JPL-Caltech/UCLA

即使在太阳系之外，目前已知的环绕其他恒星运行的数千颗行星中，也可能存在着地表海洋。探索这些环境的下一步是找出它们是否真的适合居住——然后寻找生命。不幸的是目前还没有简单的生命检测仪器。除非摄像机捕捉到在火星岩石上生长的细菌或在土卫二冰层下游动的外星浮游生物，否则科学家们必须使用一系列仪器和不同的数据来寻找生命迹象。但是这些符号是什么呢？为了帮助回答这个问题，来自美国国家航空航天局的天体生物学项目的一个团队已经开发出了“生命检测的阶梯”，这是一个研究人员的指南，每一个阶梯都代表着生命的一个关键属性。

梯子的生物特征

论文的主要作者华盛顿特区NASA总部的博士后马克·奈维(Marc Neveu)说：生命探测的阶梯列出了天体生物学团体提出的代表生命指标的15个特征，梯子还描述了科学家如何测量这些特征并确定它们是否真的是生命的证据。例如，我们所知道的所有生命都需要复杂的有机分子和氨基酸——这是梯子上的两个特征。但是仅仅找到这些分子并不意味着它们来自生命。美国宇航局总部天体生物学高级科学家、论文合著者玛丽·沃耶泰克说：许多被生命利用的分子可以在没有生命的情况下形成。例如行星或彗星上的化学反应可以形成氨基酸和其他有机分子。科学家们必须弄清楚，有了这些特征，你怎么能说你所看到的是由生命产生的？

与周围环境中预期的水平相比，目标分子的比例是唯一的。“在环境中没有预测到的东西是生命的证据，生命使事物失去平衡。例如某种复杂性的有机分子(比如一辆乐高汽车和一块砖的碰撞)只能由生命制造，化学复杂性是生物学的结果，它需要能量或酶来实现。其他的生物特征包括色素、新陈代谢的迹象(例如，废热或生命呼出的化合物)，甚至达尔文进化论的证据。后者目前无法在太空任务的时间范围内被发现，但它将是识别生命的金券。科学家能否测量这些生物标记，无论是远程测量还是就地测量，是下一个问题。

它不仅仅是关于仪器性能或避免样品被来自地球的分子污染。科学家还需要考虑环境因素。样品有多脆弱？我们的分析能破坏样品吗？环境是否会对样品产生化学影响?生命是否能够忍受样本来自的环境(比如暴露在辐射下的火星表面或冰下海洋的寒冷深度)？梯子列出了每个生物特征的答案，基于在火星、地球上最古老的岩石和最极端的环境中寻找生命的经验。事实证明，更容易的测量(最下面的梯级)可能比梯子上的梯级更难解释。Neveu强调，梯子上的梯级不是用石头砌成的——更多的研究和讨论，梯子的每一步都可以移动，还可以添加更多的东西，合著者鼓励来自天体生物学的投入来改善阶梯。

博科园-科学科普｜参考期刊：天体生物学｜来自：NASA