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找到另一个地球？
这幅想象图描绘的是开普勒-22b行星，它在一颗类太阳恒星的可居住地带内环绕这颗恒星。这是美国宇航局开普勒任务证实的首颗在可居住地带内环绕母恒星的行星。所谓可居住地带，是指这里的行星能够持续拥有液态水存在。开普勒-22b的大小是地球的2.4倍，它是迄今在太阳系以外发现的位于可居住地带内的最小行星。科学家不清楚它是一颗岩石行星、气态行星还是液态行星，但推测它的大气层中有云团，就如同这幅想象图中所示。
2011年12月，科学家宣布，开普勒号太空望远镜首次发现了太阳系以外、位于可居住地带以内的行星；2011年11月26日，好奇号火星车从地球出发，前往火星寻找生命。这是在寻找地外生命方面的两项最新进展。虽然地外生命的发现看来不会在近期实现，但科学家不会放弃这种努力。那么，科学家究竟是怎样寻找地外生命的？地外生命又可能存在于太阳系内外的哪些地方？
卡西尼号的发现
未来将使用气球、在轨探测器对泰坦进行立体探测（想象图）。
1997年发射升空，经过7年、超过32亿千米的漫长航程后，卡西尼号飞船在2004年终于进入环绕土星的轨道。2005年，它朝着土星的62颗卫星中最大的一颗泰坦（土卫六）飞去。这颗比水星还大的土星卫星隐藏在一个厚厚的橘色大气层下面，在此之前还无人看到过它的表面。但是，由卡西尼号释放的、名为惠更斯号的一艘小型探测器，穿透了泰坦的云层和雾霭。由惠更斯号传回的照片，让地球人第一次目睹了泰坦的表面景象：有山脉也有峡谷，与地球表面惊人地相似。这些照片还揭示了科学家此前从未预想到的东西：泰坦表面散落着光滑的岩石，是通常发现于地球河边的那种岩石类型。来自惠更斯号的数据告诉科学家，这艘探测器在泰坦表面登陆地点的周围地面是湿的。
在泰坦上空数百千米处，卡西尼号的雷达探测了泰坦表面。它发回的图像显示，在泰坦的表面点缀着数百个湖泊，其中一个的面积达15540平方千米。这是一个惊人的发现迄今为止，除地球外，泰坦是唯一已知在表面存在液体的星球。究竟是什么液体呢？泰坦表面温度低至-179℃，所以这种液体不会是水，否则早就冻硬了。很快，卡西尼号搭载的一部仪器分析了反射自泰坦湖面的红外光，其读数果然与水不相匹配，而与液态甲烷和乙烷是一致的。甲烷和乙烷在地球上都是挥发性的易燃气体。
卡西尼号发回的数据非常详尽，令科学家能够想象到站在遥远、冰冷的泰坦表面会看见什么景象：巨大的土星一动不动地稳坐在泰坦天空，就像是通往另一个宇宙的门户；泰坦表面不仅有甲烷湖，地平线上还能看见由水冰构成的群山，这些冻得很硬的水冰的作用几乎与岩石相同。在很大程度上，泰坦的奇异地貌就是被甲烷水刻凿出来的。纵横泰坦（从东到西），你还可能看见雷暴甚至雷暴群冲你而来。泰坦的天空中下着雨，但雨滴不是你熟悉的地球上那样的水滴，而是甲烷液滴。由于泰坦表面的引力比地球的小许多，所以相对于地球，泰坦的甲烷雨滴不仅下落缓慢，而且雨滴很大。
泰坦表面有液体流动，这意味着什么？液体是生命的关键，如此看来，泰坦表面的液体或许支持生命的存在如果有的话应该是微生物，它们欢快地游弋在超低温的泰坦湖泊之中。当然，现在还没有证据表明泰坦湖泊中存在生命，而一旦发现这样的生命证据，就将从根本上改变科学家对地球以外的生命（简称地外生命）的认识。如果生命在液体性质截然不同的两个世界地球和泰坦上面都演化了出来，那么生命的演化可能就有许多其他方式，因而在许多不同的世界上都可能存在生命。
地球为什么特殊
地球成为一颗生命之星，是因为满足了生命三要素有机分子、液体和能量源。
科学家寻找地外生命的第一个地方就是太阳系。那么，太阳系中除地球外，还有哪些地方有可能存在生命呢？从太阳出发，第一颗行星是水星。水星是由岩石和铁组成的一颗小星球，是一个环境极端恶劣的所在。2011年3月，美国宇航局的信使号探测器成为第一艘环绕水星的飞行器，它发回了对水星的首批观测图像。水星与太阳的距离是地球与太阳距离的约1/3，水星面朝太阳时的表面温度高达427℃，背对太阳时的温度低至-179℃。水星是终极沙漠世界，任何类型的生命看来都无法在水星上存在。
在水星最近的邻居金星上，环境几乎一样充满敌意。虽然金星与太阳的距离几乎是水星的两倍，但金星表面温度仍然超过470℃。数十年来的观测显示，金星被包裹在二氧化碳和硫酸毒云里。雷达成像表明，在温度高得足以熔化铅的金星表面，分布着成千上万座古老的火山。另外，金星的大气压比地球的高90倍。如此看来，金星上不可能存在任何生命。然而，基于对金星大气的化学分析，科学家相信金星表面也曾有水流动。那么，金星上是否曾经有过、或至今仍然有生命呢？证据尚待发现。
可是，作为从太阳出发的第三颗行星，地球上为什么会有生命？答案在于三个基本方面，或称三要素。首先，所有生命都由有机分子构成，生命的基本元素是碳，也包括氮、氢、氧等。虽然有机分子本身并不是生命，但它们是所有生物的基础建材。第二，生命需要液体，例如水。在水中，基本有机分子能够混合、交互作用，变得更复杂。第三，有能量源（比如太阳）为驱动一切生命的化学反应提供动力，不管是最小的微生物还是最复杂的人。
数十亿年前，这三要素都满足后，生命就开始在地球上扎根。今天，哪怕在地球最严酷的环境中，例如最炎热、最干燥的地方之一美国加州南部的莫哈韦沙漠里，照样有生命存在。令人惊奇的是，尽管这里的全年降雨量只有30厘米，生命三要素在这里却一样不差。沙漠岩石提供足够的阴凉，从而阻止水分彻底蒸发。一些岩石下面有绿色层细菌，这是因为岩石下面比裸露的沙地湿润一些，白色的岩石又是半透明的，于是岩石下面的细菌就能进行光合作用。事实上，岩石下面的环境就像是微型温室。
那么，地球是不是唯一满足生命三要素的地方呢？寻找答案的一种方法，是调查像地球这样的行星最初是如何具备这些要素的，而这要从太阳系在46亿年前的诞生说起。当时，随着一团巨大的气体和尘埃云自身坍塌，压力增加，云团中心温度升至几百万摄氏度，直到来自早期太阳的能量炸掉云团的一部分。这就点燃了年轻的太阳系，为行星的形成拉开了帷幕。但一个长久未解的奥秘是：这个自旋的尘埃气云，究竟是怎样变成我们今天所见的大质量行星的呢？
微小的尘埃颗粒怎样变成为高尔夫球大小？高尔夫球大小怎样变成为10米直径大小？10米直径大小怎样逐渐变大，成为行星胚胎？科学家对这中间的许许多多步骤都还不甚了了，但许多科学家相信答案就隐藏在小行星里面。小行星是太阳系中最古老的岩石，是从太阳系早期存留至今的残骸。
2003年，日本隼鸟号探测器踏上大胆之旅，目的是登陆一颗小行星，采集尘埃样本，然后返回地球。隼鸟号要登陆的是丝川小行星，这颗大岩石的直径为500多米，它以每小时90123千米的速度疾飞。登陆它的难度就好比是用一枚飞速前进的子弹击中另一枚飞速前进的子弹。2005年，在远离地球2.9亿千米的地方，隼鸟号成功登上了丝川星，只不过它在丝川星表面待的时间只够取一次样。2010年，隼鸟号终于把小行星尘埃带回了地球。返程途中，隼鸟号搭载的激光装置测量了丝川星的大小和质量，这让科学家得以确定丝川星的内部结构。
丝川星不是一块完整的岩石，而是由一堆较小的岩石组成，这些岩石个头不一，从房屋大小到尘埃颗粒大小都有。在丝川星的内部，应该是一堆由引力结合在一起的更小的、更松散的岩石小行星，或许丝川星多达40%的体积都是空的。
以上发现或许揭示了像地球一样的岩石行星的形成过程的最初阶段。在数十万年时间里，丝川星般的小行星不断碰撞，变得越来越大也越来越热。随着引力增大，它们吸引更多小行星，最终升温变成有着炽热熔融内核的岩石球体原行星。电脑模拟表明，在太阳系形成后1000万年内，多达100个大大小小的原行星近距离环绕太阳运行。那么，今天的太阳系为什么看上去与此迥然不同？科学家说，45亿年前的原地球与今天的地球也完全不同。
彗星是生命使者
大碰撞最终造就了一个可居住的世界地球。（想象图）
在如今的地球表面，到处可见被撞击炸出的黑色熔岩，我们脚下大多是玄武岩熔融岩石的冻结物。然而，早期地球表面却像一个熔融、沸腾的大汽锅，大气中二氧化碳浓度很高，还有硫酸（密集的火山活动的结果），空气不可呼吸，天空为红黄色。如此剧毒、严苛的世界，最终怎样变成了今天我们所知的地球？颇有讽刺意味的是，一次巨大的灾难性事件塑造了能够支持生命的地球一颗火星大小的原行星撞击了早期地球，碰撞力度之大，不仅熔化了地球表面，让地球增加了个头，还把熔融的岩石炸进太空，最终聚合成月球。
地球并非是被巨大撞击改变过的唯一行星。在数千万年时间里，早期太阳系里的所有原行星反复碰撞，每一次碰撞都使一些原行星变得更胖。这场具有毁灭性的行星台球赛，最终造就了今天所见的四颗岩石行星：水星、金星、地球和火星。可以这么说，今天所见的这些最终的行星是这场台球赛的胜者：一些原行星在比赛中被彻底摧毁或被逐出了太阳系，另一些原行星则存活至今成为真正的行星。
科学家想知道，这些碰撞怎样创生了一个可居住的世界地球。但要想查明一颗火星大小的原行星撞击地球会出现什么后果绝非易事。这次撞击无疑具有极高的速度。科学家经过反复试验后，终于建立了电脑模型来重建撞击全过程。在这个模型中，一端是一门60厘米口径的大炮，以每小时9600千米的速度发射炮弹；另一端是一个高压舱和代表地球、连接着精密传感器的目标物。科学家还真的做了试验，用40毫米枪发射100克子弹撞击岩石或冰等不同材料，测量冲击波穿越目标材料时发生的情况，包括温度等，然后将测量结果输入电脑模型，模拟行星形成期的最后阶段。
上述模拟尚未获得决定性的结论，但暗示巨大碰撞在地球表面水的形成方面起了一定作用。模拟发现，碰撞非常剧烈，岩石被加热到1480℃，足以把锁闭在地球表面下的水以蒸汽形式释放出来。在随后数百万年的地球冷却过程中，这些蒸汽凝结成雨水降落到地面，在地球上形成了海洋。如果这种假设正确，那么地球在形成了好几百万年后就具备了生命三要素中的两个要素：水和太阳能。那么，第三个要素有机分子又是怎么出现在地球上的呢？
一些科学家相信，答案可能就隐藏在太阳系的外围比木星、土星、天王星甚至海王星更远的地方。在这个距离太阳48亿千米的地方，有一个由彗星和其他残余天体构成的巨环柯伊伯带。与小行星一样，彗星也是来自太阳系初期的残余，但彗星成分中除了岩石外，还包括在如此远离太阳的地方冻结的冰。
一些科学家认为，彗星是回答有机分子怎样来到地球这个问题的关键。彗星的形成时间甚至有可能早于地球，彗星内部因此冻结着太阳系早期的化学成分。但距离地球最近的柯伊伯带彗星也在48亿千米外，要想分析柯伊伯带彗星的成分可谓难之又难。幸运的是，冰质彗星有时候会靠近地球。随着它们接近太阳，它们开始升温、蒸发，吐出冰和尘埃微粒。我们观察彗星时看到的主要是彗尾，看不到由岩石和冰组成的小小彗核。受太阳风拖曳，彗尾长度可达数百万千米。
1999年2月7日，美国发射了星尘号探测器，其目的是：与一颗以每小时近96000千米的速度在太空中飞奔的彗星会晤，然后穿越彗星冰和尘埃，最终把其中一些样本带回地球。在距离地球3.86亿千米的地方，星尘号靠近了维尔特2号彗星。它向着彗核进发，一路拍摄了许多图像。从这些图像可以看出，彗核表面环境相当险恶，有外形古怪、可能高达百米的尖塔状结构，有悬垂结构，还有上翘层，仿佛这些地方被撕裂了一样。彗核表面大部分呈黑色，但四处点缀着新鲜的冰。彗星上空几乎一片漆黑，这是因为彗星大气几乎可以忽略不计。但黑色天空不时被以超音速喷发、由尘埃和冰微粒构成的喷泉状射流打破。
这些冰喷泉也轰炸了星尘号，轰击速度是每小时近22530千米，比飞速前进的子弹快得多。但星尘号挺过劫难，在2006年1月15日把彗星物质样本带回了地球。这是人类得到的首批彗星材料，科学家在其中发现了超过1000个活性尘埃微粒。对这些微粒进行了三年的分析后，科学家宣布了一个令人难以置信的发现：彗星尘埃中含有微量的甘氨酸，这种有机分子是生命不可或缺的成分。或许彗星形成时就冻结在内的甘氨酸是由一系列简单元素构成的，这些元素在孕育太阳系的尘埃气云里都存在。
甘氨酸是氨基酸的一种，是构建生命的基础材料之一。氨基酸组成蛋白质和酶，催化人体内部的一切反应，没有氨基酸就不可能有生命。事实上，从细菌到人体，地球上的一切生命都使用氨基酸。甘氨酸之所以特殊，在于它是制造蛋白质所需20种氨基酸中最常见的一种。
上述发现意味着，彗星有可能是地球生命必需的有机材料的一个来源。那么，是什么使得彗星从太阳系外围如此远的地方一路飞来撞击地球，从而把有机化合物带给了地球？有关线索可以到柯伊伯带去寻找。虽然柯伊伯带是位于太阳系边缘的一个由冰质天体构成、围绕太阳运行的环带，但观测发现，柯伊伯带天体并非整齐划一地运行，而是异常混乱。而这种混乱很可能与太阳系最大的两颗行星木星和土星有关。木星大到能吞下1300个地球，土星包括其冰环在内的质量则是地球的95倍。既然个头如此庞大，这两颗行星的引力当然也很大。
科学家推测，柯伊伯带的混乱可能源自于一颗行星闯进了它的内部。为查明真相，科学家进行了一系列电脑模拟。其中一个模型模拟的是今天所见柯伊伯带中的情况。39亿年前，土星每环绕太阳一圈，木星就环绕太阳两圈，每当两者的轨道同步，它们就相互拖曳，于是引力激增，把土星轨道推离太阳，同时破坏了太阳系最外围两颗行星天王星和海王星的轨道稳定性，致使这两颗行星不得不朝着柯伊伯带猛冲，而这种行星入侵又导致柯伊伯带中从直径1600米到冥王星大小的彗星被撞出自己的轨道。在长达1亿年的时期里，冥王星和海王星一路乱撞，将一些彗星踢进了太阳系内部。这个时期被科学家称作后期重型轰炸。地球自然也未能逃过轰炸，很可能的情形是，地球上的每一寸土地当时都遭到了轰炸。一种理论认为，大量有机分子就这样来到了地球上。后期重型轰炸的证据可能存在于太阳系其他行星和卫星的表面，就是陨击坑。
火星上有没有生命？
好奇号火星车在火星表面寻找生命迹象（想象图）。
既然彗星有可能把生命的基础材料传播到了整个太阳系，那么生命是否也有可能在地球之外的其他世界上起源呢？由于探测器没有在金星或水星上找到水的证据，因此这两颗行星上看来不可能存在生命。但火星呢？迄今为止在火星上尚未找到有机分子，但科学家正在火星上寻找生命的其他先决条件。至今已有许多探测器到过火星，它们的发现都暗示火星上曾经有水流动。环绕火星的探测器所拍摄的照片，显示出由史诗般的大洪水和狂暴的大河流冲刷出的巨大峡谷。但这些证据也表明，一切水在数十亿年前就已从火星表面消失，当时火星降温并失去了大气层。
然而，2008年5月25日，美国凤凰号飞船登陆火星北极附近。它仅向下挖了几厘米，就有白色材料暴露出来并在几天后蒸发。土样检测显示那是水冰。环绕火星的探测器分析了从火星南北两个极冠反射回来的雷达波，结果发现在一层冻结的二氧化碳下面有大量水冰，如果它们全部融化，深度超过25米的海洋将覆盖火星全球。探测器还发现，在火星的沙漠地表下也普遍埋着冰。
不过，这并不意味着即将在火星上发现生命。在火星上，冰不会像在地球上那样融化，因为火星的大气压连地球的1/150都不到，火星表面无论如何都不可能存在液态水。火星冰的行为就像地球上的干冰（固态二氧化碳），从固态直接变成气态。今天的火星表面没有液态水，意味着重要的化学反应不能发生。如此看来，火星表面不可能存在生命。但火星地表下埋的冰中是否可能存在生命呢？
科学家前往地球上最冷之地，寻找回答上述问题的线索。南极洲的干燥山谷是地球上最极端的沙漠之一，沙层下面像火星那样埋着冰。如果这里有生命，那么火星上会不会也有？在沙层与冰层交汇处，科学家发现了一层薄薄的液态水，水样中果然检测到了微生物。虽然这些生命在提取出的水样中只存在了很短时间，但这并不奇怪，一年中大部分时间它们都呈冻结和冬眠状态，只在夏季最温暖的几周里活跃。而火星赤道的夏季气温能达到21℃，那里的地下融冰中的条件会不会与地球南极洲的相似呢？
如果探测器最终在火星上找到液态水，无疑将是一个重大发现，但水本身并不等同于生命。一个基本问题是：非生命材料究竟是怎样演化出生命的呢？火星上一度存在的条件是否足够创造出生命？最近的一个仍有争议的发现为此提供了启发。通过测量红外光，地面望远镜探测到火星大气中存在一种神秘物甲烷气体的证据。这是一个耐人寻味的发现地球上的部分甲烷气体是由泥火山等地质活动产生的，但大气层中的大多数甲烷是微生物产生的废物。
由凯克望远镜进行的新观测暗示，火星上一些区域每年要释放上万吨甲烷，而且夏季的甲烷释放多于冬季。现在还没有足够数据来确定火星上的甲烷来源，但无论是什么来源，都是一个可能改变对火星现有认识的诱人线索，因为不管是生命活动还是地质活动产生了火星甲烷，都表明火星是一个活跃的世界。
火星究竟有多活跃呢？为了回答这个问题，科学家正在让新的探测器去火星寻找生命的基础建材有机分子。如果能找到，就意味着生命三要素火星都具备。为了寻找有机分子，美国宇航局2011年11月26日发射了有小轿车大小的火星车好奇号，它搭载着迄今为止前往火星的最先进设备组，计划在2012年8月6日登陆火星。好奇号将打磨、烘焙火星岩石，运用分光计揭示岩石样本中是否包含生命化学成分。
可是，即便拥有成套的先进科学仪器，要想找到火星有机分子依然是一大挑战，因为有许多过程可能摧毁有机分子。例如，来自太空的辐射会氧化火星大气中的化合物，从而消灭可能存在的有机分子。因此，只能寻找因某种机制在火星环境中得到一段时间保护的那些有机分子。而好奇号要寻找的是由生命制造的更加特定的有机分子，是火星上可能存在或者曾经存在过的生命。一旦找到火星上一度存在甚至依旧存在生命的证据，就意味着生命哪怕在太阳系里也起源过至少两次，因此就有可能到处都有生命。
就算最终结论是哪怕在那些最靠近地球的行星上也没有生命，也并不表示就一定没有地外生命。在比火星更远的地方，其他世界仍在等待我们去探索，它们就是环绕气态巨行星木星和土星的遥远卫星群。
诱人的欧罗巴
欧罗巴真的存在地下海洋吗？（想象图）
科学家曾经确信，在太阳系中，生命三要素只能在与太阳距离合适的行星上才能找到。距离太近，行星表面就会很高温；距离比火星还远，行星表面就会过于寒冷。然而，对太阳系外围的探测结果却对这种认识提出了挑战。
美国早在1977年就发射了旅行者1号探测器，目的是探索太阳系外围。在距离太阳数十亿千米的地方，由于极度寒冷，看来不可能存在生命。木星有超过60颗卫星，旅行者飞近了其中的伊娥（木卫一），并在木星的阴影中环绕这颗木卫。
伊娥应该是严寒、贫瘠的世界，但旅行者发现了完全出乎预料的东西。它发回的照片显示，伊娥表面有数百座活火山，这是行星科学方面最重要的发现之一。后来的探测器进一步发现，伊娥表面有多个巨大的熔岩湖。地球上的火山活动是由地球内部热量驱动的，而伊娥与地球相比很小，所以它几十亿年前就应该冷却了。因此，伊娥内部必定有另一个能量来源。
通过观测地球火山和研究来自伊娥的巨量探测数据，科学家想象出了在伊娥表面行走所见到的景观。伊娥表面环境应该敌意十足，没有火山的地方很冷，有火山的地方却很热。伊娥当然不会有大气层，它的引力也只与月球相仿（仅为地球的1/6），所以你在伊娥表面只能跳跃，而不能行走。你在伊娥表面穿越巨大平原、从一座火山前往另一座火山的过程中，会听见脚下嘎吱作响。在由火山喷出的熔岩流构成的熔岩地中央，你会感觉地面很黑、很烫。
美国宇航局2006年1月19日发射、估计在2015年7月14日抵达冥王星-卡戎系统的新地平线号探测器，在经过伊娥期间拍摄到了特瓦史塔火山的一次巨大爆发。巨大的硫烟柱射进太空，高达320千米，随后铺开，最终像雨一样落回伊娥表面，场面极为壮观。一个应该早已冻硬的卫星上，哪儿来这么多的能量？伊娥火山活动的关键，就在于它的母行星木星。伊娥是在椭圆而非正圆轨道中环绕木星的，每环绕一圈，伊娥都会遭遇木星及其他木卫的引力推拉。当伊娥最靠近木星时，它的直径会延伸超过100米，数十亿年来，引力在伊娥内部产生了极大的挠曲作用，而这种持续的挠曲作用就像是在弯曲一张金属板，而挠曲过程中产生的热正是伊娥火山活动的能量源。
尽管伊娥远离太阳的温暖，由木星极大引力产生的强大潮汐力却创造了一种替代能源，在理论上有可能支持生命。如此看来，可能存在生命的地区就从地球延伸到了太阳系外围。但是，伊娥存在生命的希望很渺茫，就算它有能量源，或许还有彗星和小行星在数十亿年前带给它的合适的化学材料，但科学家仍不能确定它是否具备生命的第三个基本成分：像水一样的液体。
伊娥毕竟不是唯一的木卫。1989年10月18日发射、1995年12月7日抵达木星的美国宇航局无人太空探测器伽利略号，探测了另一颗主要木卫欧罗巴（木卫二）。伽利略号一共经过了欧罗巴12次，每一次的发现都令人激动。个头比地球略小一点的欧罗巴表面为冰所覆盖，伽利略号收集的数据显示，其表面温度低至-162℃，如此低温显然不利于生命的存在。然而，随着探测器距离欧罗巴越来越近，它发现欧罗巴表面刻蚀着神秘的暗色裂缝网络，欧罗巴表面下的物质涌上来，然后冻结，由此填补了裂缝。
除了暗色裂缝外，探测器还发现了欧罗巴表面参差不齐的多个巨大冰原，看来它们不断地融化、断裂、再冻结戏剧性地糟蹋着欧罗巴的表面。在科学家眼中，这是一种熟悉的模式，很像是地球上的海冰。伽利略号对欧罗巴磁场的读数显示，欧罗巴内部存在电流，这与一个咸水海洋是一致的。
磁场读数暗示，在欧罗巴冰壳下数千米深度，可能存在深达100千米的海洋，这颗小小卫星的水量可能多达地球全部海洋水量的两倍。一定有什么东西从欧罗巴内部加热这颗木卫。可是，隐藏于欧罗巴冰壳下面的严寒海洋里，是不可能有来自太阳的能源的。那又是什么东西呢？关键还是在于木星与折曲伊娥内部岩石、把伊娥变成岩浆海洋的相同的木星引力，同时也融化了欧罗巴的冰，制造了欧罗巴的地下海洋，创生了欧罗巴冰壳的裂缝网络。
科学家探索了最像是欧罗巴海洋的地球海洋。在距离北极320千米的地方，科学家把机器人送到冰原下阳光永远照射不到的北冰洋海域。在那里，火山活动不断地把海底推开。科学家相信，相似的机制可能也出现在欧罗巴的地下海洋中。欧罗巴应该有岩石内核，这个内核也被木星的潮汐力折曲着，并在此过程中释放出热量。
在躁动的北冰洋海底，机器人发现了极端恶劣的环境。火山喷口喷出温度高达371℃、充满硫化氢等有毒化合物的超热水（科学家相信这样的情形也存在于欧罗巴的大洋底）。而在北冰洋洋底如此充满敌意的一片漆黑之中，机器人照样发现了生命微生物覆盖海床长达数千千米。总之，在最深、最冷、最热的洋底，科学家都发现了此前从不知道的生命形式。这些微生物构成了一个广泛食物链的根基，它们不是运用阳光来驱动重要的反应，而是把硫、氢和甲烷作为化学能量源。这一发现提出了一种可能性欧罗巴地下海洋中或许也有生命。当然，欧罗巴距离地球8亿千米，要想派遣探测器去如此遥远的地方探索其地下海洋，难度之大是可想而知的。
惊人的恩克拉多斯
卡西尼号观测到从恩克拉多斯表面喷射出的冰射流。（想象图）
欧罗巴并非是太阳系外围唯一令科学家感兴趣的地方。在距离太阳更远的地方，环绕其他行星的其他卫星上面是否存在类似的条件？旨在找到这个谜底的探测器之一是卡西尼号，它赋予了科学家迄今为止对土星系统的最好观测。它搭载着迄今为止带到太阳系外围的最复杂的科学仪器，包括相机和光谱仪等，其任务是探索土星系统，查明巨大土星环的成因，调查部分土卫。
发射七年后，卡西尼号终于进入了环绕土星的轨道。它发回的照片显示了前所未见的土星环细节，这些环的延伸距离长达数十万千米，而在一些地方的环厚度仅为10米左右。通过分析反射光的波长，卡西尼号证实，壮观的土星环是由数十亿颗几乎都是纯冰的发亮颗粒组成的，这些颗粒小到一粒尘埃，大到一座山峰。
在采集土星及其环系统的数据仅八个月之后，卡西尼号飞向距离土星最近的土卫之一、直径不到500千米的小冰球恩克拉多斯（土卫二）。它发现恩克拉多斯有闪亮的白色表面，这与其他土卫都不一样。恩克拉多斯的表面既有裂缝，也有山脊。卡西尼号拍摄到了贯穿恩克拉多斯南极的四条平行的奇异大裂缝，科学家称它们为虎纹带。它们长120千米，深度上百米，看上去就像是地球上的断层线。
在另一次飞近恩克拉多斯期间，卡西尼号的热成像感应器揭示了令科学家始料不及的东西虽然恩克拉多斯南极的虎纹带应该比这颗土卫的其他地方都冷，但它们却在辐射热量，虎纹带裂缝的温度比其他地区高出不少。此后，随着卡西尼号改换方向，它看见了被太阳映出的恩克拉多斯剪影，以及从这颗土卫喷到太空数百千米高度的巨大冰射流。
科学家被这一发现惊呆了。难道恩克拉多斯也像伊娥和欧罗巴那样有内部能量源？科学家相信，随着恩克拉多斯环绕质量巨大的土星，引力带来的摩擦导致这颗土卫加热，融化其内部的冰，方式与欧罗巴上是一样的。科学家还相信，恩克拉多斯的喷射流中包含液态水，它们先是蒸发，然后在与太空的寒冷真空相遇时冻结，喷射速度高达每小时1931千米。
受这一发现激励，科学家决定让卡西尼号穿越恩克拉多斯的喷射流并提取微粒样本。经过多次穿越后，卡西尼号的光谱仪在喷射流中探察到了一些有机物质。这个发现让科学家喜出望外，但它是否表明这个奇异的外星世界真的支持生命？科学家想象了恩克拉多斯表面的情景：随着你靠近虎纹带裂缝，你首先会看到白雪覆盖的莽原和墨黑的天空。由于引力极小，你的行走更像是飘浮。如果太阳在你的背后，你就什么都看不见。如果太阳在你的前方，并且位置正好适合，那么你就会看见太阳系中最大的奇观：诡异而巨大的喷泉射入很高很高的太空，喷泉烟羽中闪亮的细冰晶大多数最终飘回恩克拉多斯表面，形成茫茫白雪覆盖大地。
由于卡西尼号搭载的仪器无法探察生命本身的迹象，所以至今尚未在恩克拉多斯的喷射流中发现微生物存在的证据。然而，在这些喷射流中发现了有机物质这个事实，无疑会使得恩克拉多斯成为未来探寻地外生命的主要目的地之一。总之，在行星的卫星上发现新的能量来源和可能存在的液态水海洋，实际上是在提醒我们：仅在太阳系中，就可能有地外生命的立足之地。
与此同时，在地球上取得的系列发现正在揭示，生命能够忍耐科学家先前未曾预料到的更宽泛的环境条件。对极端环境的探测结果显示，微生物能够存活于异常干燥的沙漠，兴旺于充满毒砷的湖泊。洞穴壁上的黏滑细菌堆和硫酸一起滴落，这是因为它们依靠有毒的硫化氢气体生活。在充溢着工业废水的河中，细菌照样如鱼得水。总之，从严寒的冰川到超高温热泉，从被紫外辐射炙烤的沙漠到地下几千米深的矿井，再到阳光永远不能渗透的海沟，科学家都发现了具有惊人适应能力的生命。
我们不得不思考：其他世界上此前被认为很难支持生命的类似环境，是否值得我们再度探察？科学家最初寻找地外生命时，习惯于寻找与地球类似的条件，也就是有水、有能量源、有碳。可是，如果生命的演化方式并不单一，不同形式的生命具有不同的生物化学基础，那么，就算是那些最恶劣的地外世界，是否一样能为生命提供基地？
望向太阳系以外
回到本文开头。卡西尼号造访过的泰坦星就是这样一个世界。卡西尼号在它的大气中探察到了有机分子，这提示了泰坦存在生命的可能性。更受关注的则是泰坦表面的液态甲烷。在泰坦上，液态甲烷的作用很像是地球上的水，那么甲烷是否也能像水一样成为生命的一种根基，使得有机分子能够在甲烷水中溶解、混合以及交互作用呢？科学家正在对此进行调查。他们相信，如果生命要想立足于泰坦，首先得发生一种基本过程。根据普遍认可的理论，这种过程已经发生在早期地球上并最终制造了人类。这个过程就是，生命的原始成分有机分子溶解于水中。一旦溶解于水，各种有机分子就聚集一堂，相互反应，形成更大、更复杂的分子，最终以某种方式变成生物。
与此类似，生命要想在泰坦上找到机会，其基础建材就必须能溶解于液态甲烷中。科学家想了解这是否可行，为此，他们首先复制了卡西尼号在高高的泰坦大气层中探察到的有机物质。接着，为了模拟泰坦的能量源，科学家用电火花点燃试管内的气体（模拟泰坦的大气成分）。结果产生了与泰坦大气中相似的有机分子：试管底部的褐色残留物。为了模拟泰坦的湖泊，科学家在试管中灌入甲烷，用液氮让试管降温至-179℃。此时甲烷液化，正如它在泰坦的超低温表面的状态。
问题是：液态甲烷中会溶解哪些东西？随着时间推移，如何形成复杂的有机结构？这些有机结构是否会成为另一类生命的开始？无人知道生命究竟是如何起源的，但科学家感兴趣的是有机分子是否会溶解在像甲烷这样的液体中。如果答案是肯定的，就暗示：哪怕在超低温之下，生命所需的化合物也能在不是水的液体中存在。可以肯定，如果泰坦上存在生命，它们将与地球上的生命截然不同。
泰坦、恩克拉多斯、欧罗巴和伊娥显示，就算是在太阳系以内，也有潜在的地外生命立足点。那么，在广袤得难以想象的太阳系以外，是否也具备生命三要素，也有各种各样的奇异生命呢？银河系中有几十亿颗像太阳一样的恒星，围绕这些恒星运行的行星则有几百亿颗，那么这些行星上是否也存在生命？如果存在，我们是否能找到它们？
科学家正运用太空望远镜瞭望深空，尤其是那些类太阳恒星诞生的地方，比如猎户星云，那里位于太阳系以外1500光年，新的恒星群正在从那里的巨大尘埃气云中孕育出来。在闪烁的恒星之间，可以见到小小的暗色斑。事实上，年轻恒星被直径超过800亿千米的稠密的尘埃和气体盘环绕，暗色斑代表着一个新的恒星-行星系统的形成。随着尘埃微粒、冰和气体的碰撞、凝集，这些旋转的气云或许有朝一日会形成行星和卫星，这也可能正是太阳系的形成原理。
太空望远镜揭示，这样的旋转气云盘在宇宙中非常普遍。但是，这些年轻的恒星-行星系统是否能产生具备生命要素的类地行星呢？为了寻找答案，科学家来到了位于夏威夷的莫纳克亚山（死火山），在这里能观察到宇宙气体和尘埃云的更多细节。研究来自几百光年外的光线绝非易事，需要灵敏度和精度都很高的仪器，而莫纳克亚山上的凯克望远镜正是这样的仪器。这部双望远镜是地球上最强大的望远镜之一。运用它以及光谱仪分析发射自早期恒星-行星系统内部的红外光，科学家就能知道这些系统的组成。
这些研究结果对科学家很有激励作用。在一些遥远的恒星-行星系统中，科学家发现了存在碳、氧、氢的证据，而这些元素是制造生命基本原材料所需要的关键元素。更让人感兴趣的是，在一些尘埃和气体盘里，这些成分看来位于与母恒星正好合适的距离，因而理论上有可能形成类地行星。问题是，这样的行星是否真的存在？
为了回答这个问题，科学家扫描天空，寻找几千光年外其他恒星周围可能已经形成的行星。这种找寻的难度很大，原因很简单：行星不发光。但是，运用致力于寻找太阳系以外的行星的先进望远镜，科学家找到了应对上述挑战的办法。如果你观察一颗恒星，它看起来亮度一直不变。而事实上，如果有一颗行星在环绕这颗恒星，那么行星每一次经过恒星的正前方时，都会遮挡恒星的一点点星光，恒星会因此稍稍变暗。不难理解，行星个头越大遮挡的恒星星光越多。通过观察恒星星光的定期性变暗以及变暗的程度，就可以知道行星的大小和轨道周期等情况。
不奇怪的是，用这种办法找到的大多是会阻挡较多星光的巨行星。通过观测这些行星对母恒星的引力拉动作用，科学家算出大多数巨行星都是由气体组成的，因而不可能支持生命。所以，找到像地球这样个头不大的岩石世界最为关键，这也是寻找太阳系以外的地外生命的最基本条件。
在太阳系以外发现地球大小的行星是更巨大的挑战。当这样的行星经过母恒星前方时，只能阻挡母恒星星光的极少部分。而开普勒号太空望远镜就是要探察这样微妙的星光变暗。它的目标是：聚焦一小块太空，仔细观察其中的15万颗恒星，寻找环绕这些恒星的地球一般大小的行星。至今，开普勒号已经找到了数千个新行星候选对象，并且发现了真正的地球大小的岩石行星。2011年12月，科学家宣布开普勒号已发现了与母恒星之间的距离处在可居住地带以内的行星。所谓可居住地带是指恒星周围的一个环带，这里的行星或卫星与母恒星之间距离既不太远（因而太冷），也不太近（因而太热），从而使得行星或卫星表面可能存在液态水，因而也就可能让生命居住。
不过，就算最终发现了位于可居住地带的行星，这样的行星上最终也被证实有液态海洋，而且还可能有生命，但它们距离地球却有数万亿千米之遥，我们又怎样才能探察到它们上面的生命呢？美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜或许将在这方面有所建树。这部望远镜计划于2023年之前进入轨道，它的观测能力是哈勃太空望远镜的三倍。它将分析穿越了距地球最近的类地行星的大气层的星光，在其中寻找比较切实的生命迹象。为什么说比较切实呢？如果类地行星像地球一样有氧、甲烷、二氧化碳和氮，就意味着可能有生命在类地行星上制造这些东西，而生命制造的这些产物与非生命制造的相同产物相比具有不同的特征。借助于詹姆斯韦伯，通过辨别不同的特征或者说生命产物的典型征兆，就有可能判断类地行星上是否真的存在生命。显然，要想找到地外生命，还为时太早。
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