探寻类地行星和地外生命，本文主要内容关键词为：行星论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
长期以来，科学界对生命的出现问题一直徘徊在偶然和必然之间。最近研究者从量子论、信息论着手，使得必然论日益占了上风。在这新千年开始的时刻，美宇航局（NASA）正在开展一个大规模的地外生命和“类地行星”的探测活动。
生命不可能产生于恒星，因此行星（甚至空间）必然是它们的栖息之地。但行星上是否一定有生命呢？科学家保守地说，若以地球生命为例，有生命的行星必需有大气，且不能太厚或太薄；天气不能太热和太冷。要具备这些条件，此行星必须处在其恒星的可居住带，它有可能具有类似地球的条件，天文界称它为类地行星。故对地外生命的寻找，最保守地说，也是对类地行星的寻找，那么，我们银河系中是否散布着这种行星呢？
几年前这个问题还很难回答，但我们相信不久将找到明确的答案。科学界已作好准备，将对天空进行大规模的搜索。在过去几年中，在太阳系外的10多个恒星系中，已探测到了大小如木星般的巨行星。这些巨行星，看来不大会有适于生命的好环境，它们很可能像木星那样，有着厚厚的有毒大气层（包括氨、甲烷）以及一个极热的液态氢的海洋。即使如此，它们的存在也是令人鼓舞的，因为这告诉我们，它们的形成确是一个普通天文过程，进而也使人相信，类地行星也不会是一种例外。这就是说，像我们太阳系行星那样小的岩石世界，是普通的行星世界。当然，光是这些条件，还不足以说明必存在生命。金星和火星也跟地球差不多大小，但金星太热，其大气层较厚且有腐蚀性；而火星太冷，大气又稀薄得难以呼吸。只有地球处在合适的中间地带，满足了创造生命的条件。
一颗行星要保持大气，大约需要地球质量的1／10～10倍； 行星表面若要保持液态水，它应处在恒星的可居住带，至于这个地带的大小和位置，视恒星的光度而定。拿我们的太阳来说，这地带始于金星轨道之外，而终于火星轨道的前面。
目前已探测到的太阳系外的几颗巨行星，它们的位置都处在其恒星的可居住带内或近旁，一些科学家指出，即使它们不适于生命存活，它们的月球也有可能支持生命。不过，目前的观察技术是够不到它们的月球的。
迄今所发现的都是一些巨行星，它们都是通过间接的方法测得的。在这些行星绕其恒星旋转时，可观测到恒星的微小摇晃（这里行星的引力所致）。而地球的质量仅为这些巨行星的1／1000， 故它引起恒星的摇晃太微弱了，无法看出。至少直接的光学观察，更是不可能，这些行星的反射光完全被其恒星辉光所淹没。
而今科学家提出了一个直接的测量办法。假定有一个外星天文学家，他把望远镜对准我们，他将看到一个光点（太阳），此外什么都看不到。如果他碰巧处在地球绕日轨道的同一平面上，那么当地球在太阳前面绕过时，阳光将微微变暗，也即“日蚀”。
现在科学家正计划观察近旁恒星的“日蚀”。NASA艾曼斯研究中心提出一个称之“开普勒”的工程，拟于2003年把1台口径为1米的望远镜放入地球绕日轨道。当然，我们不能期望总是处在太阳系外的、别的行星系的轨道平面上，但据统计，这样的机会将有1／200。“开普勒”将花4年的时间，连续观察10万颗恒星的亮度变化，以期碰上“日蚀”。 该中心的波劳基说：“通过这一观察计划，希望能找到500 颗类地行星。”当然这里有个假设的前提，即极大部分的恒星都有自己的行星系。这个假设是否正确，反过来还得依靠像“开普勒”这样的观察来回答。若能找到500颗类地行星，那就可说明，这是一个普遍的天体形成现象。
测量恒星暗下来（当行星在其前面通过时）的程度，专家即可估算出这颗行星的大小和质量，而其轨道周期，也就是它第二次通过恒星前面时与前一次的那段时间间隔；另一方面，“开普勒”的光谱仪将测出恒星的温度、亮度和质量。有了这些数据，研究者就能确定，此行星是否处在可居住带，并进而探测其上是否有水，最后当然是生命。听上去好像很美，但迄今在我们自己的家园——地球之外，还未发现过生命。
退一步说，即使地球是一个行星形成过程和地质历史中的幸运儿，许多科学家还是相信，找到类地行星的概率还是大的，因为最根本的一个理由，银河系中毕竟有2000亿颗太阳。他们说，未来几年内，“开普勒”和其他探测系统的成果，将源源而来，必将填充目前类地行星栏目中的空白。
坚信生命具有普遍性方面，大概要算NASA走得最靠前，其局长戈尔汀在1999年夏召开的美国天文学家协会的年会上说，在下一个世纪，“科学家将讨论外星世界的大陆构造和海洋气候模式、天气、风暴和季节的特性。”显然，这都是在类地行星上才有的状况，接下去生命又是如何呢？在最近召开的第15 次空间研讨会上， 这位局长向聚集在那里的1000名航空官员及资深专家说，他要求宇航局的全体工作人员，都要学习生物学的基本课程；同时，该局最近已设立了一个空间生物研究所（AI）,一位参与这一研究的生物学家维亚,在科学进步美国人协会(AAAS)上，对科学界讲解外星生命的可能性。她说，观测遥远天体的运动和光学信号，使人们相信，适用于地球的物理和化学规律，也适用于整个宇宙，但有波动，因此外星应也有类似的生物学，而且包含着一个普适的规律，即生命形态具有进化性。而艾曼斯研究中心还在实验方面先走一步。由于地球生命的起源是跟碳化物的历史相联系的，故他将一些碳化物置放在冰层上，然后用紫外线和宇宙线对其照射，此后再加热。这一过程完全模拟彗星在太阳系中旅行的经历。实验的结果令人振奋，他们发现，原先的化合物出现了自组织过程，形成了类似薄膜的壁，包围着处在中心的细小结构，其形态颇似原始细胞。
尽管在理论上，把生命的必然性说得头头是道，尽管各种实验取得了很多成就，但始终未能进入真实生命的门槛，即使是最原始的生命物质（蛋白质）也还未在试管中出现过；而对地外生命的寻找，也跟实验的情况相似，迄今未有结果。所有这些，迫使人们想到另一种可能，也许“开普勒”关于类地行星的探寻，一无所获，波劳基说，“这也许告诉我们，在我们银河系内，行星系很少很少。若情况果真如此，那么我们这颗行星就一下变得很特殊和脆弱，既然它是银河系中唯一的绿洲，那么生命也就是一种偶然，我们也许是孤独的”！