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外星生物到底是什么样子?(1)

来自:水畔网行 0 0 2019-01-16

一个星球含氧量百分之二十几和百分之三十几的差别,真就部分决定了生活在其中的生物体型大小……比如那些在我们现今看来不可思议的生物体型,像狗一般大小的甲虫,乌鸦一般大小的蜻蜓。另外,正如文中所言,引力的强弱也是决定生物体型大小的一个重要因素。试想,一个引力很弱的星球上生活着体型如鲸一般大小的物种,却可以漂浮在半空中,仅仅想想就觉得很奇妙啊!!

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 图1-外星生物。图源:Abiogenesis on DeviantArt

 

光是我们的银河系里就可能存在20亿个像地球这样的行星,所以,地外生命存在的可能看起来是越来越高了。那么,生活在其他星球上的生物会长成啥样呢?这大概是科幻小说家应该去努力想象的事了。

不过,你要如何创造出和地球上所有生物都真正不同的外星生命,而不仅仅是人类或其他地球生物的轻微修改版呢?为了能够整理总结“从零开始创造真正外星生命”的分步教学指南,我们和外星生物学家进行了一番交谈并且作了相关延伸研究。别在没有阅读这本便携式指南的情况下,凭空捏造生命!

 

外星生命的基础是什么?

你也许此前就已经听说过“碳基生命”这个词汇,不过,它到底是什么意思?碳元素是地球上所有生命的基础,它们会和其他元素(比如氧、氢和氮)结合在一起。因此,很多人都认为,无论我们在哪儿发现了外星生物,它们都应该是碳基生命。卡尔·萨根(Carl Sagan)将这种假设戏称为“碳沙文主义”。

碳的确是十分优秀的生命基石,因为它以全碳“骨架”的形式形成稳定化学链,这一点是其他已知元素做不到的。同时,碳也是构建复杂大分子的完美基石,因为碳原子内部有四个未配对电子,可以与其他元素形成许多相对稳定但也容易断裂的共价键。由于年迈恒星天然就能生产碳(同时还有氮和氧),宇宙中的碳元素似乎相当丰富。

即便是在那些以研究外星生命为生的科学家群体内部,外星生命是否必须以碳为基石似乎也存在巨大争议。美国宇航局天体生物学家林·罗斯柴尔德(Lynn Rothschild)在回答有关外星生命的问题时说:“外星生命肯定是碳基的。”而搜寻地外文明计划(SETI)资深天体生物学家塞斯·肖斯塔克(Seth Shostak)则称碳元素“很可能是形成生命的生物学前提条件”。

此外还有宾夕法尼亚州立大学地球科学系吉姆·卡斯廷(Jim Kasting)博士,他表示:

在元素周期表中,硅就在碳的下方,并且也能形成某些化学链,但硅和氧形成的化学键实在是太牢固了,牢固到直接形成了岩石。我觉得生命应该是碳基的,并且我还认为,无论何种生命都需要液态水,或者某种非常接近液态水的物质。氨水混合物也许能行。

另一条对硅基生命不利的问题在于:硅元素形成的化学键化学性质还是太活泼了,无法长时间保持稳定,美国宇航局天体生物学家迈克尔·纽(Michael New)如是说。

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图2-图源:Alien Species Wiki

 

不过,科罗拉多大学天体生物学家马克·布洛克(Mark Bullock)博士则对外星生命持更加开放的态度:

在类似地球的液态水行星上形成的外星生命很可能是碳基的。不过,原则上说,那些更炎热行星上形成的外星生命有可能是硅基生命。它们肯定长得更透明、更像岩石,但仍能灵活、敏捷地行动。然而,生命形式应该还有很多可能,比如在气态巨行星上漂浮的、具有知觉的大气球形生物,或者在宇宙空间中飞行的等离子云型智慧生物。

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图3-图源:Alien Species Wiki

 

他还点名赞赏了《星际迷航》(Star Trek)中的某些生物,尤其是某一集中企业号遭遇的宇宙阿米巴虫——这种外星生物的设计概念很简洁,但主角们可费了不少劲才最终击败它。

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图4-硫基生物加德梅尔人。图源:GateWorld

 

除了硅元素之外,还有别的已知元素可能构成生命吗?磷能够自行生成长链分子,和氮结合在一起的时候还能生成其他各类分子。硼的化学性质比碳还要活泼,但可能还是太过稀少了,这点和硅类似。硫也能形成长链分子,可也会遭遇和硅、磷相似的问题,因此硫基生物不太可能存在,不过,《星际之门》(Stargate)里还是出现了加德梅尔人(Gadmeer)这种硫基生物。【电视剧里塑造的外星生物还有《星际迷航》中的晶体生物索利安人(Tholians)以及《神秘博士》(Doctor Who)中的碲基生物克罗顿人(Krotons)。】

 

晶体生物索利安人。图源:Gfycat

 

当然,外星生命也很可能是由某些人类现代科学未知的新奇元素构成的,并且不受DNA、RNA以及氨基酸这些地球生命必备条件的限制。

纽指出,即便是在碳基生命的框架之下,也可能存在各种各样的生物化学过程以及生命循环。即便是在我们的地球上,看看原核生物、真菌以及原生生物,你就知道生物的生存方式究竟可以有多么不同了。早在2007年的时候,美国国家科学研究委员会就发布了一份主题为“古怪生物”(Weird Life)的报告。报告中讨论了外星生物的生理可能和地球生物生理有怎样的巨大差异——即便它们也是碳基生命。

 

(www8.nationalacademies.org/onpinews/newsitem.aspx?RecordID=11919)

 

外星生命的演化环境会是怎么样的?

无论是地球生命还是河外行星上可能存在的外星生命,它们的演化过程都是由生存环境塑造的。不了解生物的演化环境,你就永远不知道如何创造理论上可行的生命形式。

 

例如,布洛克就表示,你应该考虑外星世界上的引力情况:强引力世界上会繁衍出矮胖型生物,而在质量较小的卫星上则会繁衍出又高又瘦的生物。肖斯塔克则表示,像地球这样的星球不太可能繁衍出比美国五角大楼大太多的生命形式。

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图5-图源:Alien Species Wiki

 

那么,智慧生命有可能脱离星球,在星际空间中演化吗?纽表示多半不行,原因是星际空间里有大量辐射。卡斯廷则更进一步,他认为,智慧生物只能在除了拥有固态或液态地表且“大气压、气温及环境条件均保持稳定”的行星上生存。尤其是,如果你的科幻故事里还需要这些智慧生物能够建造宇宙飞船或是星际通讯设备,你很可能需要一个与地球状况类似的行星,而且这些智慧生物最好生活在固态地表上。

最近,科学家想象出的一种结节状外星生物,并开玩笑地称它为“octomite”,它曾是一个单独存在的实体,为了生存、繁殖和进化而努力。

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图源:Courtesy Helen Cooper/Cambridge University

纽表示,你必须牢记的是:“生命及其赖以生存的星球其实是协同演化的。”环境并不是一成不变、生来如此,环境塑造生命的同时,生命也对环境产生了不可磨灭的影响。例如,地球大气中的所有氧都是由生命产生的——在细菌学会利用光合作用有机地将水分解成氢和氧之前,地球大气中的氧少到基本可以忽略。纽表示:“氧含量的‘突然’上升极大程度地改变了地球的化学环境,并且很可能给所有那些之前在无氧环境中演化的生物带来了巨大的生存危机。”

 

外星生命以什么为食?

所有生命都需要能量,并且这种能量必须以生命可以轻易转化的方式产生。就我们所处的地球来说,所有能量的终极来源就是太阳,它以光和热的形式提供能量,而植物则将光和热转变成食物并且最终形成地球生命所需的能量。

所有地球生命都通过这样一条连续生物链获取自己所需的能量:太阳 食草动物 杂食动物 食肉动物。这条生物链的每个环节都要净消耗前一环节总能量的90%左右,这意味着,总的来说,生物在生物链上的位置越往后,其数量就越少。(因此,植物的数量要比长颈鹿多,而长颈鹿的数量又肯定多过狮子。)这条结论大概是“放之外星也皆准”的,所以,如果你创造的生物是生物链中的生产者,那它们的数量应该多过以其为食的消费者。同样的道理,如果生物链上的某一个或者某一类物种突然数量减少,那后续生物链上的所有生物都会受到影响。

这并不是说生命所需的全部能量都必须来自恒星——理论上说,只要温度梯度、压力梯度以及电磁场、化学场中有一项和恒星产生的这种能源类似,它就能为生命提供能量。和地球的能量来源(太阳)一样,上述每种能源都有各自的优缺点,但在理论上也全都是高度可行的。

因此,你的外星生命究竟要如何“进食”,如何产生能量?纽表示,其实这只取决于你为其家园创造的生态系统。哪怕你从来没有在作品中写明这个生态系统,你也应该清楚它的工作方式,这样你创造的外星生命才能顺应这个生态系统,演化出最合适的形式。另外,你当然应该挑选那些能让你讲出好故事的生命演化环境。

卡斯廷相信,大多数外星生命生活的方式,或多或少都会和地球生命类似:它们需要液态水、呼吸氧气,并且通过呼吸汲取能量。大多数外星生命应该会以碳基食物(也就是某种形式的“蔬菜和肉类”)为食。地球生命通过这种方式补充能量的一大原因在于,碳基食物会和通过呼吸摄取的氧很好地产生反应,“所以,从代谢角度上说,碳基食物很容易消化。”

 

外星生命怎么繁衍后代?

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图7-图源:Worlds Viral News


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