Astronomy 版 (精华区)

发信人: reise (旅行), 信区: Astronomy
标  题: 暗淡蓝点·五、地球上有智慧生命吗？　　
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年06月14日12:49:53 星期六), 站内信件


　 　 他们旅行了很长一段时间，并没有发现什么东西。最后他们察觉到一个小光
点，这就是地球……[但是]他们没有丝毫的理由会猜想到，我们和这个星球上的同
胞们有生存的荣誉。 

　 　　 --伏尔泰《哲学史》(1752) 

　　在我们的大城市及其周围一些地区，天然的景观几乎都消失了。你可以认出大
街、小巷、汽车、停车场、广告牌、玻璃和钢制的纪念碑，但是看不见一棵树或一
片绿地，也见不到任何动物--当然除人以外。人是很多的。只有当你穿过摩天大楼
之间的峡谷，抬头仰望才能认出一颗星星或一片蓝天--它们提醒你．在人类出现之
前老早就有什么东西了。但是大城市明亮的灯光使星光变淡了。甚至蓝天有时也不
见于，工业污染把它变成褐色的了。 

　 　　我们每天在这样的地方上班，不难取得这样的印象。我们为了自己的利益
和方便，已经使地球改变了多少啊!但是在几百千米之上或下都没有人烟。除掉在
地球的表面有一个薄薄的生命层，偶尔有一艘勇猛的宇宙飞船．以及一些无线电干
扰之外，我们对宇宙的影响等于零。宇宙对我们毫无所知。 

　　你是一位外来的探险家，经过在漆黑的星际空间中漫长旅行后进入太阳系。你
从远处考察这颗平凡恒星的一小撮行星--有的是灰的，有的是蓝的、红的、黄的。
你感兴趣的是它们是什么样的世界，它们的环境是稳定的还是在变化，尤其想知道
的是有没有生命和智慧。你对地球预先并无所知。你刚才发现它的存在。 

　　让我们设想出一个天界规则：只能看，不能摸。你可以从这些天体旁边飞过，
可以绕它们飞行，但严格禁止着陆。受这样的限制，你能否判断地球有什么样的环
境，以及是否有什么人在它上面生活? 

　　你接近地球时，对它整体的最初印象是白色的云、白色的极冠、褐色的大陆以
及掩盖它三分之二表面的某种带蓝色的物质。当你凭它发射的红外辐射来测量这个
世界的温度时，你发现大多数纬度地区都是在水的冰点之上，而极冠是在冰点之下。
水是宇宙中一种很丰富的物质；因此你认为，极冠由固态水组成的，以及云由固
态和液态水组成，这些都是合理的猜测。 

　 　　蓝色物质是大量的液态水--深达几千米，这个想法也会使你感兴趣。但是
至少对这个太阳系来说，这种联想是奇特的，因为液态水组成的海洋在其他任何星
体的表面都不存在。如果你从可见光和近红外光谱找到泄露其化学成分的若干特征，
你就肯定发现了极冠中的水冰，以及空气中形成云的大量水蒸气。水蒸汽存在的
数量必然很大，其实这是因为由液态水组成的海洋会蒸发。奇怪的假设就这样证实
了。 

　 　　用光谱仪进一步发现地球上的空气有五分之一是氧气 (O2（氧气的分子式）)。
在太阳系中其他行星上没有这样大量的氧。那么，它从何而来?太阳的强紫外
光把水(H2O()水的分子式)分解成氧与氢，而氢是最轻的气体，它很快就逃逸到太
空中去了。这肯定是O2（氧气的分子式）的一个来源，可是它不足以说明有如此大
量的氧。 

　　另外一个可能性是太阳发射的大量普通可见光使地球上的水分解开--只是如果
没有生命，还不知道有什么方法能这样做。为此必须有植物--含有能强烈吸收可见
光的色素的生物，它用所储存的两个光子能量，把一个水分子分解，保留H与排出
O，然后用这样分离出来的氢去合成有机分子。而植物便必须分布在地球上许多地
区。对这些事情全都可以提出许多问题。如果你是一个优秀的、善于发现问题的科
学家，就会了解到这样多的O2（氧气的分子式）还不足以证明生命的存在，但是它
肯定可以成为猜测的依据。 

　　有了这么多氧，你发现大气里有臭氧(O3（臭氧的分子式）)就不足为奇了，这
是因为紫外光可以把氧分子O2（氧气的分子式）变成臭氧。然后臭氧吸收危险的紫
外辐射。因此，如果说氧是来自生命，那么就有一种奇妙的感觉，即生命在保护它
自己。但是这里谈到的生命也许仅是能进行光合作用的植物，而不包含具有高级智
慧的生物。 

　　当你更仔细地察看大陆时，就会发现大致说来有两类地区。一类展现出在许多
行星上都可找到的普通岩石与矿物的光谱。另一类显示的是某种不寻常的东西：一
种覆盖辽阔区域，并强烈吸收红光的物质。(太阳射出的当然是各种颜色的光，但
最强的是黄光。)这种色素可能正是必须的作用剂，它使普通的可见光能够把水分
解并形成空气中的氧。这是又一个说服力稍强的了解生命的线索。由色素形成的并
不是到处都有的病菌，而是行星表面的充沛生命。色素实际上是叶绿素，它吸收蓝
光和红光，并且是植物呈绿色的原因。你看见的是一个长满了植物的行星。 

　　因此我们发现地球至少拥有在这个太阳系里独有的三个特征--海洋、氧气和生
命。不难想象它们相互有关，海洋是丰富多彩的生命出现的地方，而氧是它的产品。
如果你仔细看看地球的红外光谱，就会发现空气中的一些次要的成分。除水蒸气
外，还有二氧化碳(CO2)、甲烷 　　{CH4)和别的气体，它们吸收地球在夜间向太
空发散的热量。这些气体使地球变暖。要是没有它们，地球各处便都在水的冰点之
下。于是你发现了地球的温室效应。 

　　甲烷与氧在同一个大气中共存，这是一件奇怪事情。化学原理很清楚：O2过多
时，CH4应当全部转变成H2O与CO2。这个过程效率很高，因此全部地球大气不应有
一个分子是甲烷。与此不同，你却可以发现每一百万个分子中就有一个是甲烷。这
是多么大的差异。它意味着什么呢? 

　　唯一可能的解释是，甲烷进入地球大气非常快，它与O2的反应跟不上。这甲烷
全都来自何处?也许它是从地球内部深层渗漏出来的--但是定量说来，这个看法似
乎靠不住，何况火星与金星都没有这样多的甲烷。仅有的其他说法都是生物学的，
所得结论不要求对生命的化学作任何假设，也不管生命看起来像什么．而只需了解
甲烷在含氧的大气中如何不稳定。实际上，甲烷来自沼泽中的细菌、稻谷的栽培、
植物的燃烧，来自油井的天然气以及牛的肠胃气胀。在含氧的大气中，甲烷是生命
的一个征兆。 

　　从行星际空间可以察觉牛的体内肠道活动，这件事使人感到有一点难堪，尤其
在我们珍视的许多事物实际并非如此的时候。但是一位从地球旁边飞过的外星人的
科学家目前还不能推断出沼泽、稻谷、火焰、石油或牛。他能推断出的只是生命。
 

　　到这里为止我们所讨论过的一切生命征兆都属于比较简单的形态(牛的瘤胃中
的甲烷是由该处寄生的细菌产生的)。如果你的航天器是在一亿年以前飞经地球(那
还是恐龙的时代，没有人，也没有技术)，你就仍然会看到氧和臭氧、叶绿素色素
，以及远多得多的甲烷。然而在现在，你的仪器正在发现的不仅是生命的征兆，而
且是高科技的信号--甚至在100年前这种信号都还不可能检测到。 

　　现在你检测到一种特别的来自地球的无线电波。无线电波不一定象征生命和高
智慧。许多自然过程可以产生无线电波。你已经发现其他的，显然无人栖息的行星
发出的无线电辐射--这是由行星的强磁场所俘获的电子产生的，也可以由分隔这些
磁场与行星际磁场的冲击波波前的混沌运动产生，还可能由闪电产生(无线电"啸声
"一般都由高音调延伸到低音调，然后重新开始)。这些无线电辐射有的是连续的，
有的重复爆发，有的持续几分钟后就消失了。 

　　但这是不一样的：来自地球的一部分无线电发射正是在无线电波开始从地球电
离层泄漏出来的频率上，而电离层是在平流层上面能反射与吸收无线电波的带电区
域。每一个发射都有一个固定的中心频率，叠加在它上面的是一个调制信号(复杂
的断断续续的信号序列)。磁场中的电子、冲击波和闪电放电都不能产生与此类似
的现象。唯一可能的解释似乎是高智慧生命。无论断断续续的无线电信号意味着什
么，你认为无线电发射来自地球上的技术这一结论总是成立的。你不需要译出电文
就可以肯定它是一份电报(我们不妨假定，这个电报真的是美国海军传送给远处核
潜艇的信息)。 

　　因此，你作为一位外星的探险家，会知道地球上至少有一种生物已经掌握了无
线电技术。这是哪一种生物呢?是不是制造甲烷的生灵?是产生氧气的生物?是用色
素把大地染成绿色的生物?或者是其他的生物，更灵巧的生物，在突然降落的航天
飞船上无法用别的方法发现的生物?为了搜寻这个具有高度发达技术的生物，你也
许要以越来越精细的分辨率来察看地球--即使你寻求的不是那些生物本身，至少也
是他们制成的物品。你起先用一架小望远镜观察，这时你能分辨的最小细节的尺度
为1-2千米。你认不出雄伟的建筑、奇特的物体、大地的人工改造，也看不见生命
的形迹。你看见的是不断运动中的稠密大气。充沛的水源一定会蒸发，然后是降雨
。月球上明显可见的古老的撞击坑，在相距不远的地球上几乎完全没有。因此应当
有一系列过程，使新的陆地产生出来，然后又被侵蚀掉，这些变化过程所需的时间
比地球的年龄短得多。流水不用说是有的。如果你用越来越精细的分辨率观察，就
会发现山脉、河谷以及表示我们的行星在地质上很活跃的其他许多迹象。也有被植
物环绕的奇怪地方，但是它们本身没有植物。它们看起来就像是风景画上退色的污
点。 

　　当你用大约100米的分辨率来察看地球时，一切都变样了。你发现这个行星上
覆盖着直线、正方形、长方形、圆圈--有的在河边上挤成一团，或偎依在低山坡上
面，有的伸展在平面之上；但在沙漠或高山上很少见，在海洋中绝对没有。对它们
的规律性、复杂性及分布，除掉用生命和智慧，很难加以解释，虽然对它们的功能
与目的的更深刻的理解可能是难以捉摸的。也许你只能得出这个结论：处于统治地
位的生物同时热中于占有领土和欧几里得几何图形。用这样的分辨率，你不能看见
他们，更不用说了解他们了。 

　　你会发现许多没有植被的小块区域都具有棋盘状的基本几何图形。这些是这个
行星上的城市。不仅在城市中，在大部分土地上面都有为数众多的直线、正方形、
长方形和圆圈。你会发现城市的暗黑区域都高度几何化了。只有少数植被地段--它
们本身具有高度规则的边界--还保持原状。偶尔有三角形，在一个城市里甚至有五
角形。 

　 　　当你用1米或更好的分辨率拍照时，就会发现城市中纵横交错的直线以及把
这些城市与其他城市连接起来的长直线，都充满着流线形的和五彩缤纷的几米长的
物体。它们在一个长长的有秩序的行列中，一个接一个地彬彬有礼地缓慢行进。它
们很有耐心，一列物体停下来，让另一列在垂直方向上能继续移动。按一定的周期
，这种关照又反转过来。在夜里它们打开前面的两盏亮灯，这样可以看清它们正在
走向哪里。少数特别的物体开进小房子，它们的工作日结束了，晚上便休息了。大
多数却是无家可归，就在街道上睡觉。 

　　终于弄清楚了!你已经找到一切技术的源泉，就是这个行星上占统治地位的生
命形式。城市的大街和乡间的道路显然都是为他们的利益修建的。你可以相信你正
在真正开始了解地球上的生命，并且你也许是对的。 

　　如果分辨率再稍有改进，你会发现那种偶然会进入和离开占统治地位的生物体
的微小寄生物。然而它们发挥某种更深刻的作用，这是因为一个不动的统治生物体
，在它被寄生物再感染后往往就会又一次起动，并且就在寄生物被排除之前会再次
停止。这是令人费解的。但是准也没有说过地球上的生命很容易了解。 

　 

　　你到目前为止所察看过的图象都是靠反射的太阳光，即在地球的白昼一面拍摄
的。当你拍摄夜晚的大地，就会发现一件最有趣的事情：地球被照亮了。最明亮的
地区靠近北极圈，它是由北极光照亮的。这种光不是生物制造的，而是由在地球磁
场的作用下向下流动的来自太阳的电子与质子产生的。你所见到的其他一切东西都
是来自于生物。灯光容易辨认地勾划出你在白天看到的陆地，许多陆地和你已经测
绘出的城市相对应。城市集中在靠近海岸线的地方，在大陆内地却较为分散。也许
占统治地位的生物体极想得到海水，也可能航海船只对商业和移民一度很重要。 


　　然而有些光点并非来自城市。例如，在非洲北部、中东和西伯利亚，在比较荒
芜的土地上有一些非常明亮的光点--它们原来是来自正在燃烧的油井和天然气井。
在日本海，在你首次观看的那一天，有一个奇怪的、三角形的明亮区域。在白昼看
来，它是在空旷的大海中，这不是城市，它会是什么呢?事实上它是日本的鱿鱼捕
捞船队。它用光耀夺目的灯光来吸引鱿鱼群入网。在别的日子，这个明亮图案在太
平洋上流动，到处捕鱼。就实际效果来说，你在这里发现的是寿司。㈠ 

　　我认为让人头脑清醒的是，你从太空很容易发现的是地球上生物的一些零星事
物--反刍动物的肠胃习性、日本的烹饪与能毁灭200个城市的游弋潜艇的通讯工具
--然而我们许多宏伟建筑、最伟大的土木工程、我们的相互关心，这些都几乎完全
看不见，这值得深省。 

　　到此为止，你的地球探险可以认为是极为成功的。你已经概略认识了环境，察
觉了生命，发现了高智慧生物的显现，你可能已经证认出占据统治地位的种族，他
们与几何学和直线图象结下了不解之缘。对这颗行星肯定值得进行更长期与更仔细
的研究。这正是你现在把你的太空飞行器驶入环绕地球轨道的原因。 

　　俯视这个行星，你会发现新的疑团。在地球各处，大烟囱正在把二氧化碳和有
毒化学制品倾注到空气中。在道路上奔驰的统治这个行星的生灵也是这样做的。但
是二氧化碳是一种温室气体，正如你所看到的，它在大气中的含量年复一年地持续
增长。甲烷及其他温室气体也都如此。如果这种情况保持下去，这颗行星的温度将
不断升高。你用光谱方法还发现另一种注入空气的分子，这就是氯氟烃。它们不仅
是温室气体，还会严重破坏起保护作用的臭氧层。 

　　你更仔细地察看南美洲的中部地区--你现在知道，这是一大片雨林。每天晚上
你都会看见几千处大火。在白天，你发现这个地区云雾缭绕。数年后，在整个地球
上你看到森林越来越少，而长着稀疏灌木的沙漠越来越多。 

　　你往下看，望见大海岛马达加斯加。它的河流都呈褐色，在周围的大海中产生
大片的污垢。这是正在被冲刷人海的表土层，冲刷的速度很快，再过几十年，全部
表土层就都会流失光。你会注意到，同样的事情在这个行星上各处河口都在发生。
 

　　但是没有表土层就意味着没有农业。在21世纪，人们将吃什么?他们将呼吸什
么?他们将怎样对付一个不断变化，更为危险的环境? 

　　从你环绕地球视察，你可以看到有的东西毫无疑问是搞错了。占据统治地位的
生物体--不管他们是谁--费了很大的劲来改造地面，同时也在摧毁他们的臭氧层和
他们的森林，侵蚀他们的表土层，并且对自己的行星上气候正在进行大规模的、无
法控制的试验。他们是否注意到了正在发生的是什么事情?他们对自己的命运会漠
不关心吗?难道他们不能齐心协力来维护好养育他们全体的环境吗? 

　　你想，也许现在是再次断定地球上是否有智慧生命的时候了。 

　寻找其他地方的生命：一次校准 

　　从地球出发的空间飞船现在已经飞过几十颗行星、卫星、彗星和小行星。飞船
上装有照相机、测量热量与无线电波的仪器、测定化学成分的光谱仪，以及一大批
其他装置。我们在太阳系的任何地方都没有找到生命的迹象。但是你也许怀疑我们
检测出其他地方的生命(尤其是与我们所知道的不一样的生命)的能力。直到不久以
前，我们从来没有进行过一次明显的校准试验：让一艘现代化的行星际空间飞船飞
近地球，看看我们能否检测出我们自己。在1990年12月8日，这一切都改变了。 

　　"伽利略号"是美国国家宇航局设计的一艘航天器，用于探测木星这颗巨行星，
以及它的卫星和光环。它以一位英勇的意大利科学家来命名，这位科学家为推翻地
心邪说发挥了核心作用。正是他第一个看清了木星的面貌，并发现了它的 

　　4颗大卫星。为了到达木星，这艘宇宙飞船需要飞过金星(一次)和地球(两次)
的旁边，并靠这些行星的引力来加速，否则它没有足够的力量来到达它的目的地。
这种必要的轨道设计使我们破天荒第一次从外空系统地观察地球。 

　　"伽利略号"飞过离地球表面只有950千米(约为600英里)的上空。除掉少数例外
情况(包括显示物体尺度小于1千米的图片以及地球的夜间照片)，本章描述的许多
空间飞船所得资料实际上都是"伽利略号"取得的。用它的资料，我们能够推断出含
氧的大气、水、云、海洋、极区积冰、生命以及智慧。把为探测其他行星而研制的
仪器与方案，用来监视我们自己行星的环境卫生--国家宇航局正在认真从事这项工
作--这项任务，宇航员赖德(Sally 　　Ride)称它为"对行星地球的使命"。 　　
在用"伽利略号"检测地球生命的国家宇航局科研组里，和我一道工作的其他成员有
康内尔大学的汤普森(W·Reid Thompson)博士、喷气推进实验室的卡尔森
(Robert 　　Carlson)博士、衣阿华大学的格内特(Donald Gumett)博士，以及科
罗拉多大学的霍德(Charles Hord)博士。 

　　我们事先对于地球上必定具有何种生命不作任何假设，就用"伽利略号"成功地
检测到地球上的生命；这使我们增强信心，认为我们在其他行星上找不到生命这个
否定性的结果是有意义的。难道这个判断是人类为宇宙中心论的、地心论的或是狭
隘地方主义的?我认为并非如此。我们并不只是在寻找和我们同样的生物。任何分
布很广的光合作用色素、任何与大气中其他气体显著不平衡的气体、任何地表上表
现为高度几何化的图案、处于夜半球上的任何稳定的灯光构形、任何非天体物理的
无线电发射源，都可以表示生命的存在。我们在地球上找到的当然只是我们的类型
，但是在其他地方原本会检测到许多其他的类型。我们没有发现它们。对第三颗行
星(即地球)的这种考察加强了我们的无把握的结论，即在太阳系的一切星体中，只
有我们的地球有幸拥有生命。 

　　我们刚开始搜寻。也许有生命隐藏在火星或木星、木卫二或土卫六上面。也许
像我们这样生命丰富多彩的世界，在银河系中比比皆是。也许我们即将做出这样的
发现。但是就现实的知识来说，目前地球是唯一的。还不知道别的星体上有微生物
，更不用说科技文明了。 

　 　㈠寿司，日本的鱼制食品。--译者

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