生命,到底是什麼呢?如果有一天,人類真的和外星生命相遇,又會看到什麼呢?
目前我們已知唯一孕育生命的地方,就是我們共同的家鄉,地球。
開始搜尋宇宙間的生命訊號前,讓我們多了解一點已知的生命──也就是地球的生命。
地球上的生命,絕大多數都生活在科學家稱之為「生物圈」的範圍中。
如果地球是一顆蘋果,生物圈只佔據了薄薄蘋果外皮的範圍。
在這麼狹小的範圍中,孕育了擁有無盡多樣性的生命。
地球生命的多樣性,事實上遠超出我們的想像。
地球上的生命形式,也存在許多超越一般想像的物種。
一般認為火山地熱區、沙漠區、鹽湖、鹽海、海洋深處、地底深處等,
對生命而言都是極端惡劣、無法生存的環境。
事實上近期的研究發現到,過去人們認為是絕境的環境中,依然有生命棲息,
這也拓展了我們對外星生命所需要的環境的想像。
地球是我們僅知唯一孕育了生命的行星,也是我們對生命所有了解
的來源。
部分的學者提出「地球殊異假說」,認為根據地球的經驗,智慧生
命的形成需要多種條件結合,在宇宙中極端不可能再度找到與地球
擁有相近條件而得以形成智慧生物的環境。
近年來對於系外行星的研究有大幅的進展,近期科學家將逐漸能夠
回答「地球在宇宙中究竟有多特別?」這個問題。
目前我們所知的生命形式,主要為以碳元素組成的有機物質為基礎
的碳基生物,因此科學家在討論生物適居環境時也常以此為基礎。
也有科學家提出化學性質相近的「矽」也可能可以做為生命的基礎
元素,但目前並沒有出現任何證據支持「矽基生命」的存在。
如果有一天人類跨越了種種困難,終於與另一種文明相遇,我們可
以依據「卡爾達肖夫指數」來判斷對方科技文明的發展。
蘇聯天文學家尼古拉·卡爾達肖夫根據各個文明使用能源功率數量
的量級,提出定義文明的三個層次:
I型文明使用在它的故鄉行星所有可用的能量
II型文明利用它的行星所圍繞的恆星所有的能量
III型文明則利用它所處星系的所有能量。
在有更多證據出現之前,科學家只能憑藉現今
我們對地球生命的理解去推測出外星生命的可能性質。
希望很快能有更多的發現!
生物圈指地球上所有生態系的統合整體,是地球的一個外層圈,其範圍大約為海平面上下垂直約10公里。
所有的範圍包括了地球上有生命存在、經由生命過程變化和轉變的空氣、陸地、岩石圈和水。
地球上到底有多少物種存在?至今科學家僅能提
供出推測的數據。
但從現在的生命之樹資訊,我們可以得知,絕大
多數的生命多樣性,其實集中在肉眼難以察覺的
微生物-細菌-古細菌類群。在我們看不見的地方,
有著比熱帶雨林更繁複多樣的生命系統存在。
在地球的環境上,人類熟悉的物種數其實是很少的,在人跡罕至之處,其實還藏著很多奇形怪狀的生物。
「極端環境」在科學上可以用物理或化學數值來下定義;一般生物無法生存的環境──如溫度攝氏70度以上、酸鹼值3以下、壓力400大氣壓以上等條件,就可以被視為極端環境。 事實上科學家認為,這些溫度、酸鹼值、鹽分、壓力,甚至氧氣濃度及營養源濃度的每一個點上,都可能有不同形式的生命存在。
地球殊異假說認為複雜生命的形成需要多種地球已經具備的偶發條件同時出現,這些條件包括:
行星本身位於
星系適居帶的範圍
擁有與太陽系
類似條件的行星系統
行星大小適中
擁有一顆巨大衛星
(如月球)
行星擁有
磁場和相應的板塊運動
碳是構成地球生命的最重要的元素之一,所有生命體的細胞都是由碳基分子組成。如果要跳脫地球已知生命的想像,有人提出「矽」有可能取代「碳」角色組成「矽基生物」。
因為矽元素和碳元素屬化學同一族,化學性質相似,皆有機會構成長鏈或形成較複雜的化合物。然而儘管矽廣泛存在於地殼中(地殼中28%的元素都是矽,碳只占0.03%),但構成地球上生命體的化學元素中幾乎不含有矽,絕大多數的矽元素在地球表面多以矽酸鹽類的形態存在。
在1964年,蘇聯天文學家尼古拉·卡爾達肖夫首先提出定義文明的三個層次,根據各個文明使用能源功率數量的量級,一般認為人類文明現在接近但尚未達到I型文明。
加來道雄認為,人類可能再100〜200年左右將達到I型狀態,在幾千年後達到II型狀態,而約在10萬至一百萬年後達到III型狀態。
卡爾·薩根建議定義中間值,由類型I(1016 W),類型II(1026 W)和類型III(1036 W)的值來做內插和外插。他計算出人類文明類型指數(在1973年)是0.7左右。2012年,總世界能源消耗量量為553艾焦,相當於0.724上的卡爾達肖夫指數。