那罐没被“消毒”的肉
1956年,美国俄勒冈州一间实验室把一罐普通肉送进γ射线装置,剂量高到足以把里面的一切“烤熟”。按常理,打开后它应该是一罐无菌的蛋白糊。结果培养皿里长出了菌落。
这株菌后来被命名为耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)。它能扛住约1.5万戈瑞(Gy,电离辐射剂量单位)的照射;而一个人全身吸收约5戈瑞就足以致命。换算一下,它承受的剂量差不多是你的3000倍。这个数字今天反复出现在天体生物学教材里,因为它给“生命能在多糟糕的地方活下去”提供了一个可以写下来的刻度。
“极端”是相对于谁而言
极端微生物(extremophile)指的是能在高温、高盐、强酸、强碱、高压、严寒、强辐射或极度干燥等条件下正常生长繁殖的微生物。
说白了,它们并不“怪”,问题出在我们把自己的舒适区当成了标准。想想你家的厨房:冷冻层、灶台火焰、盐罐子、消毒柜,四个角落四种“地狱”,但每一种里都可能住着某类微生物,把那儿当客厅。
尺度有多离谱?目前有记录的最耐热微生物能在约122℃下繁殖——这是深海高压环境里的实验室观测结果,在那个压力下水不会沸腾。马里亚纳海沟底部的压力约1100个大气压,大致相当于把一辆小汽车的全部重量压在你的指甲盖上。那里照样有微生物在过日子。
把这把尺子抬到天上
地球上的极端微生物给了行星科学家一件工具:一条被反复验证过的“生命耐受清单”。宜居带(恒星周围液态水能稳定存在的区域)原本是按“水会不会结冰”画的一条线,因为这些发现,这条线正被推着往外挪。
以木卫二为例。伽利略号探测器的磁场数据与表面冰壳裂隙形态,属于观测证实的部分;由此推测冰壳之下可能存在一层全球性液态水海洋,冰壳厚度估计十几到二十几公里、海洋深度可能上百公里,这属于理论预言。至于那里面有没有生命,只能算假说推测。
土卫二更近一步。卡西尼号曾多次直接穿过它南极的喷流,在羽流里测到水蒸气、盐、有机分子和氢气。物质确实在那儿,这是观测;但“有生物在产氢”,仍是未定的解释。
火星地下为什么没人敢下结论
火星表面有强辐射和过氯酸盐,表层几乎没戏。但地下几米到几公里,可能藏着稳定的液态水。地球上有一个直接参照:南非姆波内格金矿地下约2.8公里处的裂隙水里,存在长期与地表完全隔绝的微生物群落,靠岩石与水反应产生的化学能生活。这让“火星地下”从幻想变成了可以计算的题目。
争议也在这里。火星大气中的甲烷浓度存在季节性起伏,这是观测事实;但来源是生物活动还是蛇纹石化一类地质过程,目前尚无定论。把假说讲成结论,是这一行最容易犯的错。
别急着把“极端”等同于“外星”
一个必须说清的逻辑:极端微生物证明的是地球生命的耐受边界,不是外星生命的存在。
打个比方,你在自家后院发现有人能在零下三十度支帐篷过夜,这只能说明人类扛得住零下三十度,不能说明隔壁山头上真住了人。同样,地球上有微生物能在模拟火星土壤里存活,也不等于火星上就有过生命。
常被提起的还有泛种论(认为生命可能在行星之间随陨石转移的假说)。它有趣,但至今仍停留在推测层面,缺少决定性证据。
回到那罐肉
后来的研究给出了一个反转:耐辐射奇球菌其实并不“喜欢”辐射,它只是特别擅长修补被撕碎的DNA,辐射不过是最粗暴的一种撕法。这也是极端微生物最耐人寻味的地方——它们不改造环境,只改造自己对环境的定义。
如果木卫二的冰壳下真有一片永不见光的海,那里的生物大概永远不会知道“阳光”是什么。那么,它们会不会也正用某种我们还没想到的方式,重新定义着“宜居”这两个字?
延伸阅读
- 书籍:卡尔·萨根《暗淡蓝点》,从行星科学出发讨论生命与地球的位置。
- 纪录片:BBC《宇宙的奇迹》(Wonders of the Universe,2011),其中关于元素与生命的章节可作为入门。
- 机构网站:NASA Astrobiology Program(astrobiology.nasa.gov),天体生物学的基础科普与任务进展。