宇宙天文探索：最近人们才接受关于太阳系中生命的事实


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在人类探索宇宙中是否存在其他生命、是否有生命和我们一样智慧的历史中，最有趣的一个方面就是几个世纪来人们观念的改变。
得益于系外行星科学和太阳系探索技术的双重变革、我们对地球上生命的多样性和坚韧性的持续认识，如今我们处于寻找答案的黄金时代。这些领域的研究启发我们，应该观察哪些地方？我们要寻找的现象是什么？我们也越来越相信，我们的技术能力可能即将会超过寻找地外生命的答案的必要门槛。
这其中就包括搜寻地外文明计划（SETI）。我们现在越来越认可技术重组和物质再利用是我们可以并且应该积极寻求的。现在对物质的再利用情况已经令人担忧，因此对地球怀有感恩之心、调整对物质的利用是极为重要的。如果仅仅是出于我们自己重新利用物质的目的，那么地球上的物质变得更加生动和充满活力，因此对于帮助人们进行长期生存的欣赏和改造至关重要。这项搜寻计划不仅被标榜为SETI同时也是对“技术签名”的探索，仍然面临着一些艰巨的挑战，几十年来，其分配到的科学资源不太理想，资源需要得到补充，不过困难还不止如此。
令人着迷的是，在许多方面，我们以前就已经完成了需要的一切，当时也没用上我们现在必须掌握的同一套工具。
17世纪至20世纪的西欧，关于地外生命的问题问的不是“如果”而是“什么”。著名科学家克里斯蒂安·惠更斯在《被发现的天上的世界》（Cosmotheoros）中写道“有很多的太阳，有很多的地球，每一颗星球上都有很多的草药、树木和动物…甚至还有许多小绅士围绕着木星和土星。”当时这样的宇宙观很普遍，认为任何星球上都有像地球上一样丰富的生命。那时候人们并不把地球上的生命视为独一无二的。” 在几乎所有方面，假定地球上的生命只是在其他地方重复而已，这几乎是更简单和更合理的。那曾经是一种世俗的独特感。
换句话说，曾经没有人问“人类是否孤独”的问题，相反，人们讨论的是地外生命是怎样的。相反，人们已经在讨论宇宙其他地方的生命是如何开展业务的/如何生存的等细节了/的细节了。
在18世纪和19世纪，天文学家威廉·赫歇尔（William Herschel）或更业余的托马斯·迪克（Thomas Dick），不仅提出我们的太阳系（从月球到外行星）到处都有生命（迪克认为土星环拥有大约8万亿个个体），而且说服自己有证据可以看到证据。通过望远镜，赫歇尔相信月球上有森林，并推断太阳上的黑点实际上是炽热的大气中的空洞，在空洞下方，凉快的表面孕育了巨大的外星生物。
尽管我们可能会质疑某些科学标准，但像赫歇尔和迪克这样的人实际上是在奉行“处处有生命”的观点，并以之解释所有观测到的现象。赫歇尔也用上了当时他能用上的最好的仪器。
一直到20世纪，在1965年水手4号得到火星的数据前，“火星可能拥有比地球温和的环境，由此孕有生命”的观点仍然举足轻重。尽管在19世纪末和20世纪初曾有过类似珀西瓦尔·洛威尔（Percival Lowell）的火星“运河”的极端说法，但当时的天文学家基本上不同意这些解释。有趣的是，这是因为他们根本无法复制观察结果，而且也没发现运河和文明相关的显著标记。抛开洛威尔不谈，“火星具有温和的气候”和“火星具有生命”都不容易反驳。例如，卡尔·萨根和保罗·斯旺在水手四号到达火星前发表的一篇论文中写道“现有的科学证据表明（但仍有争议）火星上有生命。尤其有力的一点是尤其是，从光度上观察到，从喷发的极地帽到火星表面黑暗区域的波在不断变暗，被解释为季节性生物活动。特别是，用光度法观察到的变黑波是从季节性蒸发的极性帽穿过火星表面的黑暗区域而产生的。”
可以说，这一提议与许多其他关于在火星上寻找生命的过于乐观的想法不谋而合。尽管他们所讨论的周期性变暗现象确实能很好地融入火星表面具有生物圈的描述中很好地适合火星表面生物圈的图像/与火星表面生物圈的图像非常相符，但对于过度解释有限的数据来说，这也许仍然是一个相当清醒的教训。并且在过度解释有限的数据方面可能仍然是一个相当清醒的教训。


图源：dy.163.com
关键在于，更多的时候我们抱着这样一种心态：生命就在那里，这确实可以解释某些观测到的现象。问题是，随着数据的改善和审查的加强，无论是行星探测还是搜寻地外文明计划，都无法证明生命的存在。正因为如此，我们转向了另一个极端，问题从“什么”转向了“如果”。
当然，我们也可能系统性地低估了数个世纪以来的挑战。Jason Wright和同事在2018年对“如今结构化无线电发射的研究只触及了复杂参数空间的表面”进行了漂亮的量化和阐述。就好像凭着在一个热水浴缸里得到的结论，来推断得到关于海洋物质的结论一样。即使在今天，很显然，对技术生命发射的结构化无线电的搜寻迄今仍仅触及到复杂参数空间的表面。杰森·赖特（Jason Wright）及其同事在2018年对这一事实进行了很好的量化和阐述，就像在热水浴缸中寻找有关地球海洋内容的结论一样。就像根据一浴缸热水来推论地球海洋中的组成一样。
从这个意义上讲，也许更基本的问题是，我们的技术是否可以打破所有的迷惑能否彻底解决这一难题。毫无疑问，我们感知宇宙中最空灵、最短暂的现象的能力是空前的，但“我们具有美好的前景”和“一些狂妄自大的先驱者牺牲了”都是明摆着的。现在自然是人类诞生以来最特殊的时刻，如果我们可以开阔想象力、努力探索，也许真相会被我们发掘出来！但是，在承认这种令人兴奋的可能性与沦为我们的某些先驱者沦为猎物的那种狂妄自大之间，似乎存在一条很好的界限。我们自然而然地说，这是人类生存中最特殊的时期，如果我们只能扩大思维和努力，那么一切都可能得到展现！
当然，没人确定知道我们将走上什么样的道路。我们最好把固有的不确定性说清楚，面对未知和不可知的事物是令人无比兴奋的。虽然有不可预知的钟摆在各种可能性之间摇摆，但我们绝不能停止尝试。
当然，我们谁也无法确定这一切将走向何方。对于所有这些内在的不确定性，我们可能最好表现得非常明确，因为面对未知和未知的事物实际上令人非常兴奋。我们不应该做的是让这种特殊的摆锤在各种可能性之间摇摆不定的性质阻止我们进行尝试。


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撰文：Caleb A. Scharf，哥伦比亚大学天体生物学主任。他是100多篇有关天文学和天体物理学的科研论文的作者和合著者。他的作品曾在《新科学人》、《科学美国人》、《科学新闻》、《宇宙杂志》、《今日物理》和《国家地理》等出版物发表。他为《科学美国人》“Life, Unbounded”博客撰稿多年。
翻译：陈思航
审校：曾小欢
引进来源：科学美国人
本文来自：环球科学


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