《大科技》05年7月号：外星家园呼唤宇宙生命

　　文/游世杰

　　今天，我们已经发现了100多颗太阳系外行星，那里都是些什么样的世界呢？也许那些行星上出没着长着巨大翅膀或者满身都有巨爪的庞然大物，也许是身长不足一寸却大脑高度发达的智慧生命，他们也许也像我们人类一样经历了漫长而残酷的演化岁月，有战火纷飞的岁月，也有和平繁荣的年代。

　　一场外星家园的浩劫

　　10亿年前，在距地球5600光年之遥的M4的球状星团里，一场惊天动地的巨变发生了：一颗已经在宇宙长河中旋转了100亿年的老年恒星耗尽了它最后的燃料，变成了一颗红巨星，接着又轰然向内坍塌，形成了白矮星，并被它附近一颗大质量的中子星紧紧吸引着，组成了一个双星系统。

　　这是一颗恒星走向死亡的典型过程。在这个过程中，恒星迸发出巨大热量和强大的射线风暴，使整个恒星系统热浪滚滚，强烈的粒子流弥漫空间，靠近恒星内侧的第一颗行星首先遭遇灭顶之灾，很快与恒星一起被溶化、消解，葬身于茫茫宇宙。接着，灾难开始逼近位于恒星中间的类地行星，而那颗类地行星上的智能生命已经进化了差不多100亿年了，他们的科学技术水平已经能够制服地震、海啸乃至小行星撞击这样的行星级灾难，但对如此巨大的整个恒星系统的毁灭仍然束手无策。在这末日来临之际，他们想尽各种办法来拯救自己的家园，但一切努力都无济于事，他们眼睁睁看着自己的家园被愈来愈高的温度溶化，直至最后被毁灭。

　　在这最后的时刻，他们自己的命运又如何呢？如果他们宇宙飞船的动力还不足以支持跨越星系航行，他们可能徒劳无益地战斗到最后一刻，最终没能逃脱灭亡的厄运；但也有可能他们的宇宙飞船已达到亚光速飞行的水平，在家园被毁之前就大规模撤出，去寻找新的栖居地了。

　　当然，这一切都只是科学家的大胆推测，但却有一定的依据。事实上，在我们这个拥有137亿年历史的宇宙中，最古老的行星也许在宇宙大爆炸10亿年之内就诞生了，比大多数科学家以前断定的要早上数十亿年。这意味着，高级文明的产生可能要比我们地球文明久远得多，如果进化的时间足够长，他们所达到的文明程度可能也会大大超出今天的地球文明，他们可能已有足够的能力来应对一场整个星球毁灭的灾难。如果我们有一天与这些文明联系上了，就能学习他们先进的技术，当我们的太阳系发生灾难时，就能从容应对。

　　要找到外星生命，那我们就要先找到外星人栖居的家园——系外行星。就在10多年前，行星科学家研究的对象才只有太阳系内的九大行星。1995年，瑞士日内瓦天文台的天文学家米切尔·麦耶和同事们根据恒星受其它天体引力影响而产生特殊摆动的原理，在飞马座发现了围绕一颗恒星转动的行星，这是人类发现的第一颗太阳系外行星。此后，随着观测技术的不断进步，行星的发现在天文界掀起了一个又一个高潮，新行星的花名册越来越丰富，时至今日，已有超过145颗系外行星被发现。

　　在这行星新世界里，我们能够发现外星生命的身影吗？

　　千奇百怪的新行星

　　这些新发现的行星与我们熟悉的太阳系内行星都有哪些不同呢？首先，它们的母亲恒星未必都是像我们太阳这样的中年恒星，还有双星和高密度、高辐射的中子星。

　　如果你看到天空上有两颗太阳在照耀，那将是一个怎样奇特的景象？也许你还没来得及看到什么，就被灼热的阳光给晒死了。在金牛座还真有可能存在围绕双星旋转的行星，最近，墨西哥大学的天文学家在观测金牛座的一个双星系统时发现，这两颗恒星都各带有可形成行星的浓密气体盘，每一个气体盘都从恒星延伸出去约16亿公里长，在这些气体盘中蕴含了足够的物质来形成两颗行星。

　　这项发现意味着在双星系统中也可存有行星，而宇宙中75%的恒星都是以双星型式存在，因此行星可能普遍存在于宇宙中。只是很遗憾，当有两颗太阳照耀在行星上空时，在如此炽热和没有昼夜的世界里，生命几乎没有立足之地。

　　在双星系统中的行星上没有生命迹象，天文学家就接着去努力。他们又找到了围绕脉冲星旋转的行星。脉冲星也叫中子星，是巨大恒星死亡后所留下的核形成的，密度非常高。

　　科学家早就发现，一颗位于室女座、离我们有1600光年之遥的脉冲星周围有三颗行星围绕旋转。这么远的行星是怎样被发现的呢？那是靠破译脉冲星脉冲信号的微小变化推算出来的。观测发现，这颗脉冲星的脉冲周期有时会产生微小的变化，按照天文学上的经验，这一定是由于它周围存在着环绕天体对它产生引力扰动之故。这样，目前还看不见的行星，终于通过不可掩盖的引力效应而显示了它的客观存在。

　　科学家认为，超新星爆发后在脉冲星周围形成由抛射物组成的环状结构，进而形成行星。

　　不知什么原因，脉冲星身边的行星有时离其母星极近，就像一个永远需要妈妈抱着的孩子。2001年，美国加州理工学院的天文学家就在飞马星座里发现了一颗距离自己的“太阳”最近的行星——其“太阳”也是一颗脉冲星。这颗公转周期只有3.5天的“炽热木星”，距离自己的脉冲星只有约700万公里，而在我们的太阳系里，距离太阳最近的水星与太阳的间隔也有5800万公里。

　　这样的“亲密接触”对这颗行星的命运来说可不见得是一件好事：近1000℃的高温使这颗行星正在以每秒1万吨的速度进行着飞快的“质量亏损”，氢和其他物质像彗星的尾巴一样，散入宇宙空间。

　　由于这些围绕脉冲星运转的行星不断地受到高能射线的轰击，因此，这些行星上也不可能存在生命。那些离恒星太近的行星连自己都保不住，更不要说产生生命了。

　　看来，要找到适合生命的行星真的很不容易，不过别急，2004年，天文学家又在猎户座观测到了新的行星——竟有18颗之多。令人惊奇的是，这18颗行星居然像孤魂野鬼一样在宇宙中漂荡，没有自己的母星。天文学家起先怀疑这些天体是不是行星，他们研究了这些天体的能量辐射谱线，确信它们是冰冷的，具有一般行星的温度。另外，对这些天体的质量进行的估算也表明它们处在一般行星的质量范围之内。也有科学家认为，这些天体可能是小而冰冷的褐矮星，但是，根据以往的天体观测经验，18颗褐矮星聚集在如此小的空间里几乎是不可能的。

　　如果这些天体真是行星，这将对传统的行星形成理论构成挑战。一般认为，行星是围绕新生的恒星转动的气体和尘埃凝结而形成的。但是，最新发现的这些具有行星特征的天体似乎有着各自不同的身世，它们都是在不同地方、不同时间各自独立形成的。它们是如何形成的，还有待科学家们进一步探索。

　　在这样一个没有“太阳”照耀的行星上恐怕也不会有生命存在吧。

　　这么多新的行星类型都不存在生命，那就接着找下去吧。没想到没找到生命，却找到了意想不到的珍宝！银河系的部分行星的星体表层下竟然藏有几公里厚的钻石层！

　　像地球、火星、金星这样的太阳系行星主要由硅氧化合物组成，但也含有一定的碳元素，在压力下会形成部分碳化物，如石墨或者一些微小的珍贵钻石。而当银河系里某些恒星系统的气体含氧过少、含碳却过多时，这些恒星系统中形成的行星就不再主要由硅化物组成，而是由碳化物和石墨组成，这样的行星就成为碳行星。一些碳行星表面可能有一层很厚的石墨，但在地壳深处，浓缩的石墨在碳行星内部的高压下变成钻石，在行星内部形成几公里厚的钻石层。

　　如果谁能占有这样的行星，那就发大财了。可惜的是这样的行星由于多半位于银河系中心，那里的射线风暴极其猛烈，即使是简单的生命大分子也会被破坏殆尽，因此也没有生命存在。庞大的钻石矿藏只能等到将来人类进行星际探险时去开采了——当然还要想办法躲避射线暴的侵害。

　　呼唤宇宙生命

　　已经发现的这100多颗行星令人失望，它们都没有生命存在的迹象。难道出了太阳系，就没有生命的落脚之地吗？这应该是不可能的。但如果生命存在，他们又会躲在什么样的行星上呢？

　　首先，行星的母星最好是像我们太阳这样的中年恒星。我们现在找到的行星，其母星不是脉冲星就是双星系统，都不适合生命的生存与发展。

　　其次，按照天文学家的看法，生命要想在地球之外的其它星球上存在，那么这个星球极有可能拥有同地球相似的固体表面，相似的质量体积等。但迄今为止，在太阳系外发现的行星基本上都是气态行星，并不适合生命栖息，而且比地球平均都要重上百倍。

　　那么，人们为什么还如此热衷于寻找气态行星呢？因为通过气态行星有可能发现类地行星。我们的太阳系中有9大行星，每颗行星的运行轨道都相当稳定，但假如去掉其中一颗行星，那么所有的行星轨道都会全乱套。同样，在许多外星系里，新发现的气态行星轨道也惊人稳定，这就预示着在那些气态行星附近，也很可能有其他类地行星。

　　就在2004年下半年，欧洲天文学家首次在太阳系外发现了类似地球的岩石行星。这颗被称为“超级地球”的行星，是迄今在太阳系外发现的136颗系外行星中质量最小的一个，据推算质量相当于地球的14倍，围绕恒星公转一周的时间只相当于地球上的9天半。初步分析显示，新发现的“超级地球”很可能与地球、火星、金星和水星类似，是一颗由固体岩石构成的行星。它的外部有大气层包裹，大气质量大约为行星质量的十分之一。虽然这颗“超级地球”与因为与其围绕的恒星距离太近，造成表面温度极高而不适宜生命存在，但它的发现表明，在太阳系外寻找到新的真正类似地球的行星，也许只是时间的问题。

　　其三，水是生命之源，如果在行星上找到水的踪迹，那离发现生命恐怕只有咫尺之遥了。在那么遥远的行星上，科学家们如何能发现水呢？当行星受到恒星发出的红外线照射时，行星大气层中水分子会发出的一种微波辐射，通过寻找这种辐射，就能确定水的存在。2002年9月，意大利宇宙与行星研究所的科学家观察了17颗拥有行星系统的恒星，发现其中有3颗恒星的行星系统存在这种微波辐射，间接证实了水的存在。

　　如果这些行星上确实有水，那将是一个让人手舞足蹈的发现。虽然这并不一定意味着它们上面会有生命，但至少表明，在太阳系外的其它行星上，也同样存在着水这种孕育生命的关键因素。不过，也有些科学家对这一结果表示怀疑，认为要证实这些水确实来自行星系统，还需进一步观察。此外，让人垂头丧气的是，由于观测到的这些行星都是巨大的气体行星，没有固体或液体表面，而且有些行星的温度高得很，所以存在生命的可能性并不大。

　　最后，化学成分是分析系外行星有无生命结构的关键，尤其氧元素是寻找地球外生命的重要参考指标之一。2004年2月，美国天文学家利用“哈勃”太空望远镜首次在一颗系外行星上发现了氧元素和碳元素，这两种元素形成一个橄榄球形状的椭圆体把行星团团围住。可惜的是，那也是一颗炽热的气体行星，不可能有生命在那儿厮混。尽管如此，天文学家认为，这一新发现对于未来在其他星球大气层中寻找生命存在迹象可能会有帮助。

　　太阳系外行星这些点点滴滴的生命暗示，让人觉得好奇又失落。

　　虽然，就目前的观测手段而言，还很难发现地球大小的行星，也难以了解行星的化学成分，更无法直接了解这些行星上是否可能存在生命，但我们相信，随着空间探测技术的发展，搜索宇宙智慧生命的事业必将展开一个新的篇章。

　　把目光投向系外卫星

　　几年前，美国国家航空和航天局(NASA)发射的“伽利略”号航天器从离木星的卫星木卫二上空400公里处飞过时，它上面敏感的无线电探测器记录显示，木卫二厚厚的大洋冰层下面，有一种类似动物产生的动静；而“伽利略”号声音传感器则清晰地捕捉到一种吱吱的叫声，不停地直接从冰层下面传出来。这些资料传到地球并经过电脑仔细分析后，结果令科学家们大为震惊：声音记录仪表明，从木卫二海洋下面发出的声音频率竟然与地球海洋中的海豚发出的叫声几乎完全相同，其错误概率只有0.001%。虽然目前还说不清在木卫二海洋中“说话”的到底是什么生物，但这足以让科学家提出这样的大胆假设：虽然在遥远的气态木星上不可能繁衍出生命，但是在它的卫星上，非常可能存在一种类似地球上海豚的生命。

　　这给我们寻找外星生命启发了一条新的思路。虽然在我们的木星、海王星等不存在液态水的行星上面根本不可能存在任何生命，更不用说有外星人等智能生命存在了，但是它们的卫星上面，能不能提供类似于地球上的自然条件，从而产生生命并繁衍发展出掌握一定技术的生物文明呢？如果这是可能的，那么系外巨型气态行星的卫星系统也会这样。

　　经过最近十多年的天文研究，科学家们已经深刻认识到，我们居住的这种“太阳-地球-月球”构成的模式世界并不是宇宙中的独特例子，这样的世界应该很普通，即使在我们的银河系中也肯定大量地存在。科学家们希望，木星及其卫星的例子，能够启发人类寻找外星生命的思路，将宇宙探索的眼光重点放在宇宙中充满生命希望的众多卫星上。

　　从我们太阳系的特点看来，气态星球(如木星)越巨大，它们拥有的众多月球卫星的质量总和也就越大。所以，对于那些比我们太阳系的木星还要大得多的系外行星，理论上肯定会拥有一些大如火星甚至发育得如我们地球般良好的卫星。

　　怎样找到这些系外卫星？科学家们发现，太阳系中气态巨型行星的月球系统的总角动量，一般都与各自行星的质量成正比。也就是说，行星越大，其拥有卫星的可能性也越大。这种比例换算定律也适用于系外行星(或棕矮星)的卫星系统，所以，在外星系中，那些处于可居住地带的巨型行星与棕矮星，的确可以拥有质量体积更庞大而又能够稳定运转的月球。

　　根据目前掌握的资料，系外的巨型气态行星的群体非常庞大，因此，一个让生命能够安全成长的卫星应该是很多的，这比在系外行星上寻找生命的概率更高了，地外生命的生存，又多了许多希望。但是，除了这些，正如地球生命所需要的一样，外星生命还需要一个空气清新、温暖、远离酷寒与酷热的自然环境。而遥远的系外卫星，有没有那样的可能？我们仍需要等待新的发现。

　　在那光芒闪耀的群星背后，也许有无数像我们一样的智能生命在遥望星空，发出呼唤。终有一天，这彼此的呼唤在整个宇宙空间回荡，汇成宇宙间最动听的交响乐。那一刻，宇宙生命心灵交流、碰撞的时刻到来了。