《宇宙奥秘探索》论文

1、宇宙奥秘探索课程论文任课老师姓名：姓名：学号：班级：完成时间：浅谈地外生命探索和接触摘要地外生命是否存在，是自人类发现头顶的宇宙以来就一直在讨论的问题，地 外生命的发现不仅将成为年度最大新闻，甚至会成为本世纪最大发现。人类若有 与地外生命进行第四类，或者第五类接触，这将会为人类的发展提供一个新的可 能性。首先本文讨论了地外生命存在的可能性、条件以及探索历程。本文结合人类 进行地外生命探索（Extraterrestrial Life Exploration ）的历史，总结了关 于近现代探索地外生命的方法以及重点关注的对象。本文在传统地外生命的定义 上加以扩展，比较全面地讨论了地外生命可能具有的形

2、式和活动。最后从多角度 本文阐明了对地外生命探索和接触应持有的态度。关键词：地外生命探索；地外生命；天体生物学一、地外生命存在的可能性、条件和探索历程。（一）关于地外生命是否存在的争论。一直以来，人们关于地外生命有着无限的遐想，我们大多数人秉持着一个观 点：地外生命是存在的。而我们这样认为的理由很简单： 地球只不过是无垠宇宙 的一隅。我们的太阳在银河系的的边缘， 在第三旋臂上，围绕银河系中心公转一 周需要2.5亿年，不过是银河系1000亿颗恒星中普通的一颗黄色恒星。而银河 系在宇宙中也只是沧海一粟，在它之上还有更大的宇宙结构：本星系群、室女座 超星系团、拉尼亚凯亚超星系团,在这样的星辰大海中，

3、唯独我们的地球受到了眷顾，诞生了生命，唯独地球是特殊的，这样的说法难以令人信服，而且现代 研究表明，宇宙中还有许许多多环境类似地球的天体， 所以，地外生命的存在应 该是一个无可否认的事实。止匕外，我们心中还有另一个想法，那就是我们希望有 地外生命的存在，否则，人类在浩瀚宇宙中未免也太孤单了。但有的人对此持相反观点，认为地外生命的存在是荒谬的，除开那些宗教人 士，他的许多人的理由也相当简单：如果宇宙中确实有无数的文明，其中有一些 已经具备了星际航行的技术，那么为什么至今为止，没有一艘外星人的飞船造访 过地球呢？我站在支持方，我认为外星人是存在的。为什么没有外星飞船造访地球？答 案可能很简单，那就

4、是宇宙实在是太过巨大，外星人在宇宙中寻找生命，一如我 们人类，要在茫茫星海中找到一颗诞生了生命的星球， 概率比中头彩还要低上亿 倍！（二）以地球生命为蓝本，一般认为地外生命诞生的条件。现代的地外生命探索，基本上都有一个默认的前提，那就是“地外生命的生 命形态与地球生命类似”，我们人类以自己的母星为蓝本，在宇宙中寻找着自己 的“兄弟”。一般认为，地球生命的存在，离不开几个必要条件：1 .合成有机物的碳、氢、氧、氮等元素。2 .合适的温度。温度过高，碳原子的化学键被破坏；温度过低，又会使生物 过程停顿。3 .液态水，这是生物体不可缺少的组成部分。4 .适合的大气，能够保证生命远离来自宇宙的威胁，同

5、时能维持星球的热量。5 .上述条件能够长时间保持。这是地球生命的生存经验，只有满足这五个条件，生命才可能诞生、进化、 发展。而我们探索地外生命，依据的条件也是这些，不仅是因为这是我们最能理 解的条件，也是因为通过相似的条件发现的生命一定也与地球生命相似，如果拥有文明，也最有可能与之建立良好的沟通。同时，如果人类在未来陷入了不得不离开地球的境况，这些星球将可能成为“移民”的目的地。（三）人类探索地外生命的历程。从古至今，人类从来没有停止过对外星生命的遐想，1609年，当伽利略第一 次把望远镜对准星空，他看到了月球上的山脉和如同海洋一般的区域， 激起了无 数人的对地球以外是否有生命的好奇。但人类真

6、正有能力展开探索，则是从近代 开始的事情。20世纪下半叶，美国制定了 “奥兹玛（Ozma ” 1 “米塔”等一系列计划， 以搜寻可能来自地外生命的讯号。1977年8月16日，天文学家Jerry R. Ehman 检测到一个明显的窄频无线电讯号，Ehmanft电脑打印机的报表上圈出了这个讯 号，并在旁边写上了注记“ WoW”，这就是著名的 Wow讯号。1997至U 2003年，美国向地球的邻居的火星发射了索杰纳、勇气号、机遇号 三辆火星探测车。1977年，美国分别发射了旅行者1号和旅行者2号探测器，两架探测器上携 带有对宇宙生命的问候以及“地球名片” 其中包括着各种几何图案的镀金铜 片，描述了地

7、球的位置以及人类的相貌。它们利用“引力弹弓"，朝着遥远的宇 宙深处进行着一场远征，而目前旅行者1号已经飞出太阳系，这是人类制造的飞 行最远的物体2。二、地外生命探索的方法以及重点对象。（一）探索地外生命的主要方法。人类目前使用的地外生命探索方法，主要来说有以下几种。1 .使用接收仪器寻找接收来自宇宙空间的信号。这种方法一般是利用射电望远镜“扫视”天空，如果有来自地外文明的信号经过地球，很容易就会被这些高精度仪器捕捉到。一个著名的信号就是1977年在“奥兹玛II ”计划中接收到的“ WoW ”信号。2 .主动向宇宙发射信号。2013年，美国一个民间组织发起了 “孤独信号工程（Lone

8、Signalproject ） ”，主动连续向太空发送无线信号，期待得到地外生命的回应。美国宇航局（NASA此前也曾多次向外太发送信号（Messaging toExtraterrestrial Intelligence , METI）,但一直未能得到回复。而与之 不同的是，“孤独信号工程”是首个连续型集合式METI计划。科学家首先把一个代号为Gliese 526的红矮星系统作为信号发送目标，该恒星系统距离地球大约是17.6光年。值得注意的是，这是一个存在争议的方法，因为许多人认为贸然向外太 空发射信号并不理智3。3 .通过观测分析大体是否适宜居住。这是一种很常用的方法，通过天文观测以及光谱分析

9、等手段，科学家可 以大致推断一个大体是否可能拥有适宜居住的条件，目前为止，科学家已经 通过这种方法发现了格利泽581c(Gliese 581 c)、开普勒-22b(Kepler-22b )、 开普勒186F (Kepler-186F )等类地行星，但这些行星离地球都太过遥远。 4.直接取样检测是否有生命痕迹。这是最直接最准确，但同时也是最困难的方法。通过发射探测器到地球 附近的行星、卫星和小行星上取样，可以直接确认该大体上是否有生命存在。 但由于该方法成本非常昂贵，所以很难实行，通常“确认生命存在”不会作 为探测器的唯一任务，而一个探测器通常也不会只探索一个目标。1997年发 射的卡西尼号探测

10、器就是这点最好的佐证之一一一它不仅探索了土星，还探索了土星的几颗卫星。(二)太阳系内的几个重点探索对象。种种迹象表明，外星生命离我们可能并没有想象中那么遥远，也许它们就在 太阳系内一一就在我们自家的后院。1 .火星(Mars)。要说太阳系内除地球外哪颗行星最有可能有生命，大多数人一定会想到 我们的邻居：火星。2000年，一块火星陨石在美国于南极洲发现，编号为 ALH84001的碳酸盐陨石。美国国家航空航天局声称在这块陨石上发现了一些 类似微体化石结构，有人认为这可能是生命存在的证据。止匕外，好奇号火星探测车通过采样分析，发现火星岩石中存在磷、氮、氢、氧、碳等支持生命存在的关键化学成分4 o支持

11、生命存在的证据还有很多：火星拥有大气层、火星极地存在固态冰5、火星上有疑似古代河道的痕迹。然而火星的气候仍然很恶劣：虽然有大气，但主要都是由二氧化碳(95.3%)、氮气(2.7%)、氮气(1.6%)和微量的氧气(0.15%)和水汽(0.03%) 组成的；虽然极地有固态冰，但却没有液态水，而固态的冰是不能支持生命 的。有人认为支持生命存在的是远古时期的火星，而不是现在的火星，到目 前为止，而且还没有在火星上发现生命存在的直接证据。2 .土卫六/泰坦(Titan )。除了地球和火星之外，太阳系就再也没有能够支持我们所知生命的行星了，但人们的探索还未结束。土卫六，又叫“泰坦”，是土星最大的卫星，太阳

12、系的第二大卫星。土卫六上存在丰富的有机化合物和氮等元素，与地球早期生命形成时的环境相 似。同时，土卫六上的鼠和姓在一定情况下可生成月青，再被星球上的水冰水 射，生成竣酸和胺类物质，而这两者还可以生成氨基酸一一组成蛋白质的重 要原料。但是，土卫六的环境同样恶劣，温度过低、没有磁场保护，尚未发现液 态水的存在，这些都是制约生命存在的障碍。3 . 土卫二(Enceladus)。土卫二，这是一个被耀眼白色冰层包裹的世界。20世纪末发射的卡西尼号探测器，为人们对土卫二的研究提供了大量数 据，其中引人注意的就是土卫二地表的 冰屑及水蒸气喷发现象，这些物质从 土卫二冰层的裂缝中喷射出来，时速高达每小时 21

13、88公里，而这间歇泉的 来源，被认为是一片广袤的地下海洋6。土卫二由于各种外力作用（比如土卫四的轨道共振效应）会产生自转轨道扰动，并且使公转轨道的离心率达到 0.0047,导致整个卫星被土星的引力 “拉扯”，从而在冰层表面产生裂纹。还有更重要的一点：这种地质活动为土卫二提供了加热源，从而可能在冰封的地表下形成一片温热的海洋，这也 是对间歇泉现象的解释。止匕外，在间歇泉中也发现了可能支持生命存在的物质。如此一来，虽然 土卫二表面温度极低，没有液态水，但生命仍有可能存在于地表之下的液态 海洋中。除了以上三个天体，太阳系仍然有许多星球尚待探索，比如木卫二，甚至是 谷神星，都拥有生命的可能性。但迄今为

14、止，人来在地球之外还从未发现过生命 存在的直接证据，简介体现了地球所受的眷顾。三、地外生命可能具有的形式和活动。（一）生命可能具有的形式。至今为止，我们探索时对地外生命的理解都以地球生物为蓝本，而这里我们 抛开探索，单纯来探讨生命的形式。事实上，生命的形式可能要比我们想象地更 加奇特，因为在地球上我们就能发现数不胜数的奇特生命。首先，地球的生命都是碳基生物，可是有谁说只能是碳呢？我们还可以用碳 代替品一一同族元素“硅”，与碳有相似的结构，也能形成相似作用的化合物。 同样的，氧元素可以由同族的硫元素代替， 氮元素可以由磷元素代替一一这就是 硅基生命，这样的生命形式从理论上是可能存在的。让我们从硅

15、基生命更进一步，生命和智能生命可能以我们无法想象的形式存 在于其他地方。就像黑猩猩无法理解量子论一样，可能存在我们想象不到的现实， 比如在科幻作品中出现的：能量体生命一一由纯粹的能量组成、 量子生命一一一 出生便在瞬间消亡、气态生命一一生活在气体行星的大气层， 从闪电的火花中获 取能量,这些生命形式是我们无法理解也难以想象的，但要斩钉截铁地否定它们又缺少确实的证据。（二）地外生命可能进行的活动。从某种角度来看，我们探索地外生命的最终目的是与之交流，即“第五类接 触”，所以从这点上看来，“外星人是什么？”并不重要，而“外星人能做什么？ 他们在想什么？”才是关键问题。就像人与人之间交流时，在考虑对

16、方的身体情 况之前，总是会先考虑对方的心理和行为， 这些才是影响交流的直接因素。 思考 这些总能让我们对地外生命产生新的认识。那么地外生命可能会有哪些行为？这 不是根据他们的生命形式而定，而是根据他们所处环境而定的。如果外星人所处 的环境十分恶劣，那么他们就会想方设法在恶劣的环境中生存； 如果他们的母星 毁于灾难，那么他们就会在宇宙中漂泊，直到找到新的家园；如果他们所处的环 境和地球相当，那么他们很可能和我们一样，在茫茫宇宙中寻找着自己并不孤独 的证据。外星人可能是爱好和平的，我们与之交流能够提高彼此；外星人也可能 是好战的，贸然地接触会给文明带来灾难。而在这些面前，去思考他们是什么，反而显得

17、不那么重要了四、对地外生命探索和接触应该持有的态度。(一)与地外生命交流能够促进人类文明发展 口。关于对地外生命的接触，人类已经进行了非常多的尝试，例如“孤独信号工 程”，还有旅行者号上搭载的“地球名片”，仿佛在向全宇宙广播“我们是人类， 地球在这里”。一些科学家赞成主动与地外生命进行接触，他们认为两个文明之 间的交流可以前所未有地促进文化与科技进步。(二)反对的声音口。同时，反对的声音也不绝于耳。其中英国物理学家，有“宇宙之王”之称的 斯蒂芬威廉霍金(Stephen William Hawking )就是一个反对派的代表。如果更先进的外星人发现了我们，他们会友好地对待我们吗，还是会像哥伦 布对美洲土著民那样对待我们？霍金给出的答案是后者 ：“如果外星人来拜访我 们，我认为那么其结果就和当年哥伦布到达美洲大陆差不多，美洲的土著居民深受其害。”我也赞成反对的观点，这样的论调并不是毫无根据的，我们看看自己就知道 智能生命是如何发展到无法自给自足的地步了， 与地外生命的接触的确可能带来 意想不到的好处，但很必定会有巨大的风险，我们对此一定要持谨慎态度，不能 贸然行动，一个文明被毁灭和奴役的风险不是任何人能够承担得起的。1