僅僅在過(guò)去10年中,天文學(xué)家甚至業(yè)余天文學(xué)家就已經(jīng)發(fā)現了總共超過(guò)400顆新行星,在未來(lái)歲月里這個(gè)數字肯定會(huì )繼續猛增。一些天文學(xué)家樂(lè )觀(guān)地預測,找到地外生命(地球之外的生命,也稱(chēng)外星生命)存在的證據或許指日可待。但是,就算發(fā)現外星生命是指日可待的事,可問(wèn)題是:當我們看見(jiàn)外星生命時(shí),我們真的能夠認出它們嗎?
外星魚(yú)地球魚(yú)大同小異
旨在尋找地外生命的多項太空觀(guān)測任務(wù)已經(jīng)展開(kāi)。就在2009年,美國宇航局發(fā)射了“開(kāi)普勒號”太空望遠鏡,它與法國的“科洛特號”太空望遠鏡一起搜尋銀河系中可供生命居住的行星。與此同時(shí),許多地面望遠鏡也正在加緊探尋地外生命存在的跡象。
天文學(xué)家預計,在未來(lái)幾年中將發(fā)現大批可能支持生命存在的行星,而在其后20年進(jìn)行的跟蹤觀(guān)測,則有望證實(shí)其中一個(gè)世界不僅是可居住的,而且真的有生命在那里棲居(參見(jiàn)相關(guān)鏈接:喜歡陽(yáng)光)?？墒?這些地外動(dòng)植物究竟是什么模樣呢?一些天文學(xué)家指出,智能的外星人不可能與科幻作品中描述的外星人長(cháng)得一樣,甚至一點(diǎn)都不一樣。例如,美國科幻電視連續劇中最典型的兩個(gè)“外星人”——楚巴卡和史波克先生,老實(shí)說(shuō)它們的形象太不具有想象力,不過(guò)是套在毛茸茸外套里或把橡皮泥粘在耳朵上的怪人而已,諸如此類(lèi)的“外星人”其實(shí)更適合待在化妝品專(zhuān)賣(mài)店里,而完全不是基于科學(xué)理念。
那么,在人類(lèi)的星際探險家最終登陸一個(gè)新世界之前,我們應該怎樣預測外星生命的進(jìn)化歷程呢?恐怕還是得立足于研究地球上的演化生物學(xué),尤其是“趨同性”和“偶然性”這兩個(gè)基本原則。
所謂“趨同性”是指不同的生物在相同或相似的環(huán)境條件下逐漸形成相似特征的現象。一些天文學(xué)家相信,外星動(dòng)植物的演化應該也脫離不了“趨同性”和“偶然性”這兩個(gè)基本原則。盡管進(jìn)化是由隨機的變異推動(dòng)的,但事實(shí)上自然選擇遠非看起來(lái)那樣雜亂無(wú)章,基本上,最適應自己所在的特定環(huán)境的個(gè)體總會(huì )占上風(fēng)。在銀河系另一側的一個(gè)世界上生發(fā)的外星動(dòng)植物,其面臨的物理學(xué)定律和生物學(xué)法則應該與地球上的生命是一樣的。例如一個(gè)密度和形狀都像磚頭的外星魚(yú)種在生存競賽中不可能跑得太遠,隨著(zhù)時(shí)間推移,這個(gè)物種應該會(huì )進(jìn)化出流線(xiàn)形的體形和用于推進(jìn)自己的魚(yú)鰭或魚(yú)尾,其最終模樣會(huì )令人難以置信地變得像地球上的鮭魚(yú)。
這就是生物學(xué)中的趨同原則:對于一個(gè)特定的生存難題,或許只有區區幾個(gè)好的解決辦法,于是生命的進(jìn)化過(guò)程會(huì )一次又一次地碰到同樣的設計。例如,人所擁有的照相機鏡頭型眼睛在地球上就獨立進(jìn)化了多次,以至于從魷魚(yú)到鳥(niǎo)類(lèi)的多種動(dòng)物都擁有鏡頭型眼睛?？茖W(xué)家指出,既然“由于趨同性而多次獨立出現的設計特征”被認為主宰了地球生命的演化過(guò)程,那么同樣的情況也應該發(fā)生在外星人和外星生命身上。
當然,偶然事件也可能對一顆行星的進(jìn)化軌道產(chǎn)生很大的影響。例如,科學(xué)界普遍相信,6500萬(wàn)年前的一次巨型小行星撞擊地球事件導致了恐龍滅絕,為像人這樣的哺乳動(dòng)物最終雄霸地球提供了進(jìn)化環(huán)境?？墒?就算如此大動(dòng)蕩之后的進(jìn)化也仍然是普遍能夠預測的。例如,身為哺乳動(dòng)物的鯨魚(yú)和海豚最終演化出的體形像極了早已滅絕的海洋動(dòng)物浮龍,蝙蝠的體形則與早己退出歷史舞臺的飛龍的空氣動(dòng)力體形很相似。既然趨同進(jìn)化在地球上常見(jiàn)得不得了,所以有科學(xué)家認為,從許多方面來(lái)看,外星生命的進(jìn)化也應該遵循這個(gè)原則,即對相似的生存問(wèn)題給出驚人相似的解決方法。
外星上可能有氣球植物
另一方面,生命所擁有的某些特征并不是對任何生存問(wèn)題的最佳解決辦法,它們僅僅是偶然性結果,也就是說(shuō),它們是凍結在了時(shí)間長(cháng)河里的歷史性“事故”。例如,我們的五個(gè)手指頭或腳趾頭其實(shí)并未提供給我們任何真正的優(yōu)勢。如果擁有六個(gè)手指頭或腳趾頭,我們不是照樣能輕而易舉地端正站立或抓住東西嗎?
為什么是五個(gè)而不是六個(gè)呢?這是因為所有陸地脊椎動(dòng)物,包括兩棲類(lèi)、爬行類(lèi)、哺乳類(lèi)和鳥(niǎo)類(lèi)——都從我們那爬上干燥陸地的魚(yú)類(lèi)祖先那里繼承了五根骨頭?？茖W(xué)家指出,像這樣的偶然性結果應該只存在于地球上,而不會(huì )重復于外星生命或外星人的演化歷史中。
于是,盡管趨同進(jìn)化告訴我們外星生命的許多統一特征都將是可以預測的,但它們的部分特征卻仍將取決于它們所特有的進(jìn)化史中的一些怪異行為。當然,假如外星生命的進(jìn)化環(huán)境與地球千差萬(wàn)別,那么外星生命就完全有可能呈現出截然不同的新奇設計特征。一些科學(xué)家對這些潛在的不同環(huán)境很感興趣,他們運用電腦模型來(lái)探究植物設計的演化過(guò)程。事實(shí)上,任何陸地植物為了生存都必須同時(shí)滿(mǎn)足四個(gè)基本要求:必須攔截盡可能多的陽(yáng)光來(lái)進(jìn)行光合作用,必須能夠將自己的花粉或種子傳播到盡可能遠的地方,必須確保自己不會(huì )倒塌,必須確保自己不會(huì )喪失太多水分。例如,植物為了收集到最多的陽(yáng)光,就可能在頂部長(cháng)出很寬的葉子,但這樣的植物就像陽(yáng)傘似的,在疾風(fēng)中容易被連根拔起,也就是容易倒塌。
在不同環(huán)境中的最佳植物設計,總會(huì )是對上述四個(gè)要求的妥協(xié)和綜合。因此,生長(cháng)在外星森林中的樹(shù)木,其外形很可能與地球上可比環(huán)境中的樹(shù)木沒(méi)有太大不同。生長(cháng)在外星沙漠環(huán)境中的植物,應該也需要長(cháng)得像地球上的仙人掌那樣矮壯而不分枝;生長(cháng)在外星濕潤土壤中的樹(shù)木,同樣應該像地球上的橡樹(shù)那樣擁有寬闊的樹(shù)冠,以便完成必需的光合作用。
那么,外星樹(shù)葉是什么顏色的呢?在地球上,植物之所以大多看起來(lái)呈綠色,是因為它們都包含一種叫做葉綠素的色素,而葉綠素在陽(yáng)光光譜中對藍光(能量最強)和紅光(數量最多)的吸收要比對綠光的吸收強得多。事實(shí)上,要是我們的眼睛對稍稍寬_點(diǎn)的波長(cháng)范圍的光線(xiàn)敏感的話(huà),植物看上去就不會(huì )是綠色的,而是一種略顯蒼翠的近紅外光顏色。這是由于陸地植物非常明亮地反射紅外波長(cháng),很可能是以此避免自己在陽(yáng)光下變得過(guò)熱。
科學(xué)家指出,植物對光的吸收性與太陽(yáng)光的光譜密切相關(guān)?？傮w上,地球植物利用很寬泛的可見(jiàn)光(赤橙黃綠青藍紫),但對綠光的反射性稍強。因此,生長(cháng)在不同恒星(比太陽(yáng)更藍或者更紅)光線(xiàn)下的外星森林,就需要適應不同光譜的光合作用色素?！案鹄锼?81c”是一顆M類(lèi)矮(恒)星,有四顆行星環(huán)繞它運行。在2009年的“來(lái)自地球的問(wèn)候”研究計劃中,“葛里斯581c”星是主要探索目標。這顆恒星比太陽(yáng)暗淡得多,光線(xiàn)更紅。假如環(huán)繞這種紅矮星的行星上生長(cháng)著(zhù)植物,那么這些植物就需要吸收盡可能多的紅光,以獲取生長(cháng)所需的能量。于是,這些外星植物在我們的眼睛看來(lái)可能就是黑色的,因為黑色最能吸收光線(xiàn)。當然,在這些外星上演化的任何動(dòng)物的眼睛也必須適應這種更冷的光譜,因此在它們的眼睛看來(lái),它們星球上的植物也會(huì )是帶著(zhù)蒼翠的近紅外光顏色。
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