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四十亿年前,八个行星在太阳下盘旋。距离恒星最远的第二,第三和第四位有生命潜力,但尚未存在。在金星上,一种过度活跃的温室效应消灭了这种潜力。在火星上,低重力允许太阳风吹走大气层,冻结潜力。在地球上,生命在海洋中蓬勃发展,扩散并进化到那些拥有它的人可以思考自己的起源。
但为什么地球?一个鲜为人知但却令人惊讶的强有力的理论表明我们在宇宙中是孤独的或几乎是孤独的 - 不是因为生命是罕见的,而是因为与行星力量的共同进化是如此艰苦,以至于大多数生命都无法生存。这一理论的支持者,称为盖安瓶颈,正在借鉴旧的盖安世界假说,这表明生命的存在改变了环境,有助于维持生命继续存在所必需的条件。
Gaian瓶颈在研究生命起源的科学家群体中颇具争议。研究人员对金星和火星是否曾经存在生命存在分歧 - 这两种方式都没有明确的证据 - 而且对早期地球过程的性质仍然没有达成共识。由于没有关于地球本身生命起源的明确共识,也没有关于其他地方生活的数据,如华盛顿大学的天体生物学博士Adodea Chopra和Charles Lineweaver所创造的Gaian瓶颈等理论无法被证实或证实。相反,它们成为我们与宇宙其他部分关系的复杂思想网络的一部分,这些思想告诉我们如何回答人类最存在的问题之一:我们一个人吗?
“我们所预测的是,我们会发现大多数行星都没有人居住,”乔普拉说 逆 ,“我们不应该失望。”
事实证明,生活在地球之外被发现如此难以找到,这让科学家长期困惑,他们中的大多数人都不愿意听到我们孤身一人的结论。通过一系列名为“大过滤器”的大论过滤器,最着名的方法就是将所谓的“大过滤器”称为“大过滤器”,这种过程会在相对频繁的许多行星上发生灭绝级事件。
因为灭绝级事件可以采取许多不同的形式,所以有很多种大过滤假设,以及生命可能失败的九个不同点。宾夕法尼亚州立大学的地球物理学家詹姆斯·卡斯特(James Kasting)用一句话来说。 “我担心滤波器是我们未来的,而不是过去,”他说。
然而,由于生命数据很少,很难确切知道压力点是什么。 “伟大的过滤器可能是这个Gaian瓶颈,但它可能是生命本身的起源,”Kasting解释道。 “它可能是真核生物的起源,性的起源,智能生命的起源 - 可能是像我们这样的技术文明毁灭了自己。我认为气候变化对我们来说可能是一个很好的过滤器。“
然而,Chopra和Lineweaver观察宇宙中生命的缺乏并得出相反的结论:如果生命是普遍的并且我们还没有在宇宙中找到它,那么我们可能存在于过滤器的另一侧。如果生命进化中有一点是如此困难,那么大多数生命都会灭绝,那么地球人就有可能在那里做到这一点。
为了创建盖安瓶颈假说,他们转向了一个关于生命与地球之间相互作用的理论,称为盖亚假说。在盖安世界,生命的存在是使地球可居住的原因。这是一个有争议的想法,当它在1970年代首次被提出时,它获得了几乎神学方面 - 生命与非生命过程一起工作以创建一个自我调节系统。这个理论在今天已经在一定程度上得到了接受 - 生活对环境产生影响的观点得到了普遍认同,但科学界在很大程度上拒绝了拟人化和神学方面的观点。
Chopra和Lineweaver的Gaian瓶颈中有争议的部分是它的核心前提,即早期的微生物生命是让地球不像金星或火星那样变形的原因。这几乎是不可能证明的,特别是因为生活对现代环境的确切影响很难解释。
瑞士联邦研究所的地球化学家詹姆斯·基什内尔说,在过去的几百万年里,地球的环境几乎是最好的地方,如果你是一个有氧复杂的有机体,就像我们一样。 “当然,我们必须认识到那里存在着幸存者谬误的元素。”基什内尔指出,生活在地球上的大多数生物已经灭绝,生活在与存在完全不同的气候和生物群落中。今天在地球上 - “所以转过来说气候是理想的,就像:当然 - 对我们来说,”他说。
但乔普拉指出,地球在其整个历史中一直适合其他生物,而我们的姐妹行星金星和火星并非如此。 Chopra说,有些理论认为金星和火星都有某种形式的微生物生命。我们知道火星在某一点上拥有广阔的海洋,金星也可能在其行星生命的早期拥有海洋。 Chopra说,在早期地球的环境中,两者都有微生物的生命是有意义的。生命的失败和两个星球上不适应居住的条件都向乔普拉暗示,维持数十亿年的生命是不寻常的。但目前尚不清楚究竟是什么让地球上的生命变得特别。 “这取决于地球上选择的过程生命,”乔普拉说。 “其中一些是罕见的,这似乎是合理的。”
当我们寻找智慧生活时,乔普拉指出,我们假设生命在很长一段时间后灭绝。 “但是,生命的濒临灭绝是我们没有任何证据的,”他说。 “作为理性科学家,我们必须转向早期灭绝生命的想法,我们已经有了一些证据。”
但是没有很多证据支持这两种假设。我们尚未达到能够在金星或火星上找到微生物生命的化石证据的地步,因此乔普拉的假设是基于对地球上生命起源及其在金星和火星上的假设损失的研究。 Chopra和怀疑者之间的一个重要区别是氢气流失到太空的速度,这可能导致行星变干。乔普拉不同意,并认为古代化石中有足够的证据表明地球上覆盖着微生物垫,这些微生物垫改变了氢的损失速度,使地球保持适宜居住。
乔普拉预测,金星和火星的生命会有所不同。他认为维纳斯和火星有一些微生物,而不是殖民地和强大的微生物群落。在金星或火星上,“我们会发现那些无法控制温室气体和地球反照率的人,”他说。在这个理论中,微生物的合作程度不足以影响金星或火星表面的大气或反射率。
Chopra说,如果没有合作微生物影响早期大气层,大多数生命将在行星历史的早期就灭绝。为了让宇宙中的智慧生命更加罕见,乔普拉指出地球上所有生命中的生命,只有人类似乎才是智慧生命。 “仅仅因为它发生在地球上一次,并不意味着我们应该在其他地方预期它。”乔普拉说,如果我们发现一颗拥有数十亿年后的液态水的行星,它可能表明这样一个星球具有智慧生活 - 但他认为找到这样一个星球的可能性极小。
“宇宙没有义务防止我们独自失望,”乔普拉说。 “即使我们在整个宇宙中并不孤单,仅仅因为数十亿年来居住的行星的稀有性:假设我们在我们当地的宇宙中独处是合理的。”
其他科学家反对这一理论,拒绝对早期世界的水损失和风化的假设,以及其他地方的生命存在。宾夕法尼亚州立大学的生化地质学家Lee Kump说,有些模型显示地球在没有微生物的情况下仍然会被淋湿。宾夕法尼亚州的Kasting也指出,“我们不知道地球早期的生命是多么广泛。”他怀疑微生物本来可以产生改变世界的效果,因为早期的地球没有很多暴露的土地。还有一个问题是,35亿年前的岩石非常罕见。这使得人们很难争论生命是普遍存在还是只存在于地球早期的热液喷口和浅水区周围。
然而,如果没有强有力的观察证据,Kump就会对生命的影响起到中间作用。他说:“这个星球的气候历史极有可能受到强烈影响,如果不是通过与生命的相互作用决定的话。” “但这并不完全相同,说它可居住的唯一原因是因为生命。”将这一假设超越地球上的生命起源进入整个宇宙是很困难的。 “当你开辟太阳系的可能性时,可能对物理过程的挑战性较小,”Kump说,“我发现很难说生命是绝对必要的你必须做出大量不稳定的假设得到任何答案。“
找到答案一直是Kasting的生活工作。 “我认为生活经常出现,如果不是所有时间,”他说。如果研究人员能够很好地了解可居住地区10-20个类似地球的行星,他认为他们会找到生命。他正在氧气氛围中寻找像氧化亚氮或甲烷这样的气体,因为这些气体在没有生命的情况下很难制造。
为了找到这些气体,研究人员需要一台非常强大的直接成像望远镜。大气中的气体浓度很低,浓度非常低 - 百万分之几。 “我希望有机会测试这个假设,”卡斯特说,并指出他一生中没有多少时间可以这样做。
Kasting说,无论Chopra是否正确,讨论生命起源与外星生命之间的关系都很重要。 “我们需要这样的论据,因为我们需要建立大型望远镜并进行未来行星任务的动力。”
如果没有Gaian瓶颈的实验证据,Chopra和Lineweaver的理论仍然不能满足科学界的要求。乔普拉希望像Kasting这样的研究人员的工作将在未来30年内提供答案。至于我们是否独自一人在宇宙中,乔普拉说,无论答案是肯定还是否定,答案都是“深刻的,无论答案是什么”。