作者：ED YONG
翻譯：戈理
審校：山寺小沙彌
如果想要解釋為什么至今在其他星球上沒有發(fā)現(xiàn)生命，科學(xué)家需要回答兩個(gè)重要問題。第一，宇宙中生命產(chǎn)生的頻率是多少？第二，統(tǒng)計(jì)上來說，一旦生命產(chǎn)生，生命能夠持續(xù)存在多長(zhǎng)時(shí)間而不被毀滅？想要回答第一個(gè)問題非常困難，因?yàn)槟壳拔覀冎话l(fā)現(xiàn)一個(gè)有生命存在的星球——地球。但是第二個(gè)問題似乎更容易得到答案，至少對(duì)于地球而言。有三位天體物理學(xué)家試圖回答這個(gè)問題，他們計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，即使是巨大的隕石撞擊地球或者是超新星爆發(fā)可能都沒法毀滅地球上的全部生命。
一位少女在欣賞約翰馬丁的名畫《龐貝古城和赫庫蘭尼姆的毀滅》 攝影：安德魯溫寧
牛津大學(xué)的斯隆、巴蒂斯塔和哈佛大學(xué)的羅布在《論生命在天體物理事件后的恢復(fù)力》中估計(jì)了毀滅全部地球生命的天體物理事件的幾率，比如巨大的小行星撞擊地球從而毀滅地球上全部生命。讓人感到欣慰的是，這種幾率極其微?。哼@種事件在十億年間發(fā)生一次的幾率大約只有一千萬分之一。斯隆感慨道：“我們得到的結(jié)論是，一旦生命在宇宙中的某個(gè)角落誕生了，幾乎不太可能被根除。”換句話說，即使面對(duì)著小行星碰撞或者超新星爆炸的威脅，生命也有很大可能延續(xù)下去。值得注意的是，三個(gè)天體物理學(xué)家研究的并不是人類的命運(yùn)，在天體物理學(xué)家斯隆眼中，人類不過是一個(gè)脆弱的物種，極端的天氣現(xiàn)象甚至政治軍事沖突都有可能毀滅全人類。相反，這三位天體物理學(xué)家關(guān)心的是有什么可以毀滅地球上全部生命，為了研究這個(gè)問題，他們關(guān)注的是地球上最堅(jiān)強(qiáng)的動(dòng)物——水熊蟲。
水熊蟲是緩步動(dòng)物門生物的俗稱，它的身體極其微小，有八條腿，最小的水熊蟲體長(zhǎng)只有50微米，生存在水中。別看它們緩慢的腳步，皺皺的嘴和圓滾滾的身體，水熊蟲有著對(duì)于極端環(huán)境超強(qiáng)的抵抗力。在西方文化中，它們甚至是頑強(qiáng)抵抗的象征。在極端環(huán)境下，它們可以排出自身全部的水分，進(jìn)入到一種休眠狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，它們不需要食物和水分。它們可以在接近絕對(duì)零度（零下273攝氏度）的低溫環(huán)境或者一百五十一攝氏度的高溫環(huán)境中忍受幾分鐘而安然無恙。除此之外，它們還能忍受海底的超大壓強(qiáng)，殺死其他全部動(dòng)物的輻射劑量或者極端有毒的環(huán)境。至今為止，它們還是唯一已知的暴露在太空中還能生存的生物。總而言之，你要想知道有什么天體物理事件能夠毀滅地球上的全部生命，你需要知道有什么能夠殺死水熊蟲。（非常諷刺的是，一個(gè)手指頭就能殺死水熊蟲。因?yàn)樗芟x對(duì)于物理傷害非常敏感，也就是說你很容易就能用手指碾碎它們。然而，在水熊蟲生存的環(huán)境中，類似手指碾壓這種物理傷害是非常少見的。）
水熊蟲 圖片來源：Schokraie, PLOSONE
三位天體物理學(xué)家斯隆、巴蒂斯塔和羅布考慮了三種可能的天體物理災(zāi)害：小行星碰撞（就像是毀滅大部分恐龍的那種碰撞），附近恒星的超新星爆發(fā)和高能伽馬射線暴。
至少在太陽的壽命內(nèi)，水熊蟲是很有可能存活
在小行星碰撞的情況下，顯然小行星會(huì)對(duì)所有直接被砸中的生物造成致命的物理傷害，除此之外，碰撞還會(huì)掀起昏天暗地的煙塵，這些煙塵會(huì)阻擋住太陽光，從而造成全球性的寒冰期。超新星爆發(fā)和高能伽瑪射線暴對(duì)于地球生命的損害非常相似：對(duì)全球生物進(jìn)行大劑量輻射照射。這種輻射會(huì)毀壞臭氧層，從而使地球暴露于更多的輻射中。輻射還會(huì)將空氣中的氮?dú)夂脱鯕廪D(zhuǎn)化成一氧化二氮，形成酸雨或者光化學(xué)煙霧。無論這三種天體物理災(zāi)害中的哪一種發(fā)生，對(duì)人類無疑都是一個(gè)糟糕的結(jié)果。但是它們對(duì)于地下或者深海中的生物而言并非那么嚴(yán)重，因?yàn)橥恋睾秃Ｑ缶拖袷且粋€(gè)保護(hù)罩一樣保護(hù)著它們。它們已經(jīng)能夠在缺少陽光的環(huán)境中生存，所以陽光被遮擋對(duì)它們并無太大影響。海洋的酸化和高能輻射都難以殺死水熊蟲，因?yàn)楹窈竦暮Ｑ髮涌梢韵♂屗嵊昊蛘咦韪舾吣茌椛?。三位天體物理學(xué)家計(jì)算了能夠殺死大洋底層的水熊蟲的輻射量，而這輻射量足以將整個(gè)大洋都蒸發(fā)，所以這三位科學(xué)家接著計(jì)算有什么宇宙災(zāi)害能夠產(chǎn)生足夠能量，以至于可以將整個(gè)海洋的水加熱到一百攝氏度。一顆重量大于1.7千萬億噸（十的十五次方噸）的小行星才能產(chǎn)生這么多能量，這大約是滅絕恐龍的那顆小行星的10到1000倍。在太陽系中，目前只發(fā)現(xiàn)了十九顆小行星有這么大，除此之外還有幾顆矮行星比這個(gè)大，比如冥王星，但是這些星體的軌道都不與地球軌道有任何交集。三位科學(xué)家還計(jì)算了來自太陽系外的小行星擊中地球的可能性，十億年內(nèi)發(fā)生一次碰撞的概率大約為十萬分之一。超新星爆發(fā)和高能伽馬暴產(chǎn)生的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于將海洋沸騰的能量，但這能量隨著距離的平方很快衰減。要產(chǎn)生殺死水熊蟲的輻射，恒星必須在距地球0.13光年內(nèi)發(fā)生超新星爆發(fā)，而離地球最近的恒星——比鄰星（三體人的母星），離地球也有4.25光年，況且比鄰星的質(zhì)量太小了以至于無法演化成超新星。如果小質(zhì)量的比鄰星爆發(fā)了，那么它產(chǎn)生的能量大約能使地球的海洋溫度上漲0.1攝氏度。
比鄰星b， 比鄰星周圍一顆位于宜居帶內(nèi)的行星，距離地球4.22光年
圖片來源：百度百科
“如果星系的某個(gè)地方出現(xiàn)了生命，我們有很大概率認(rèn)為生命依然存在在那個(gè)地方?！?div>
以上的所有計(jì)算都是基于地球的數(shù)據(jù)，但是并不是只有地球這顆行星處于這么安全的位置。巴蒂斯塔完成了一個(gè)基于銀河系恒星密度分布的仿真：越靠近銀河系的中心，恒星密度也就越大。即使是在銀河系的中心，也只有百分之一的行星（這個(gè)范圍被稱之為“死亡區(qū)域”）會(huì)被超新星爆發(fā)的能量毀滅全部生命。高能伽馬射線滅絕生命的可能性就更小了，根據(jù)高能伽馬暴發(fā)生的頻率，每十億年發(fā)生一次毀滅全部生命的幾率大約為一百億分之一（這些數(shù)據(jù)都是考慮殺死水熊蟲的劑量）。不過考慮滅絕像人類這樣的大型智慧生物的“死亡區(qū)域”會(huì)大得多。
無論如何，在太陽“熄滅”之前，太陽將會(huì)膨脹，將地球包裹在地獄般的火海之中，太陽的終結(jié)當(dāng)然是地球生命的終結(jié)，不過在此之前，恐怕宇宙災(zāi)難難以將地球上的生命完全毀滅，至少在太陽的壽命內(nèi)，水熊蟲是很有可能存活的。如果水熊蟲能夠存活，可能還有很多微生物可以存活，而這些都是生命的種子，畢竟從三葉蟲到人類也不過幾億年而已。在歷史上，地球至少經(jīng)歷了五次大滅絕，每次滅絕中地球上的大部分物種都永遠(yuǎn)地消失了，但是總有一些物種在大滅絕中幸存下來，即使是更為嚴(yán)重的災(zāi)害，在休眠狀態(tài)下的某些生物還是能夠安然度過。
西南研究中心的查普曼對(duì)他們的研究總結(jié)道：“即使出現(xiàn)人類這樣的智慧文明是非常小的幾率，可以確認(rèn)的是，在數(shù)十億年之后，地球上仍有生命存在?！八赋鲈谶^去太陽系可能與現(xiàn)在完全不同，如果過去太陽系中的天體比現(xiàn)在的天體更大的話，可能更容易使地球上的生命滅絕。比如說地球在早期可能就被一個(gè)火星大小的星體擊中，而這次撞擊產(chǎn)生了月球。除此之外，查普曼指出，我們無法知道生命在其他星球的演化是不是與生命在地球上的演化相似。在宇宙中的極端環(huán)境中會(huì)不會(huì)孕育出能忍受極端環(huán)境的“類水熊蟲”生物呢？會(huì)不會(huì)有一些生命在深海之類的保護(hù)層下健康生長(zhǎng)呢？查普曼認(rèn)為對(duì)于這些太陽系外生命演化的研究更多是猜測(cè)性的。
斯隆承認(rèn)他的研究過程中使用了很多假設(shè)，但是當(dāng)科學(xué)家試圖解決太陽系外生命的問題時(shí)，他們不得不使用地球的數(shù)據(jù)作為出發(fā)點(diǎn)。研究之后的斯隆對(duì)于尋找地外生命也更加樂觀了。在過去的幾十年里，天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾千顆太陽系外行星，其中部分行星與地球大小相似，而且同樣處于宜居帶中，宜居帶中的行星能得到生命需要的足夠熱量，但溫度又不至于太高。它們中間是否有生命存在，甚至連我們的鄰居火星是否有生命存在現(xiàn)在都無定論。但是斯隆堅(jiān)信，如果星系的某個(gè)地方出現(xiàn)了生命，我們有很大概率認(rèn)為生命依然存在在那個(gè)地方。
原文鏈接：
https://www.theatlantic.com/science/archive/2017/07/what-would-it-take-to-completely-sterilize-the-earth/533613/
