动物学家的星际漫游指南:通过地球动物揭秘外星生命

宇宙中存在其他生命似乎无可避免，但关于这些生命的情况，我们又似乎几乎不可能有所知晓。不过，我的目标是为你展示一种可能性，即关于外星生命的样貌、生活方式和行为方式，我们其实可以有很多可以讨论。

近些年来，我们对宇宙中存在其他生命的信心与日俱增，让人们更感到兴奋的是，我们似乎也有可能找到外星生命。2015 年，美国国家航空航天局（NASA）首席科学家艾伦·斯托芬（Ellen Stofan）曾预测，在未来的二三十年内，我们将在其他行星上发现生命存在的证据。当然，她指的是微生物，或是其他星球上与地球微生物等同的生命形态，不一定是智慧生命。但这种预测背后的信念却依旧令人感到惊异，20 世纪初，我们曾对外星生命异常着迷，到了七八十年代，又兴起了盲目的悲观主义，而现在，人们的情绪正在回归现实、回归科学，变得乐观起来。这本书就是关于我们该如何使用那些现实的、科学的方法，得出一些关于外星生命的、有信心的结论——特别是关于外星高等智慧生命的结论。

但是，外星人并没有真的在纽约降落过，我们又该如何知晓他们的样子呢？我们是否需要借用好莱坞和科幻小说家的想象？又或者，相比起在陆地上利用巨大脚掌跳跃前行的袋鼠，在海中利用排水反推力驱动自己前进、体表闪烁着斑斓光泽的乌贼，外星动物也许并不更为奇异。如果我们相信自己——所有地球生物——以及地外行星上的生物，都服从生物学的普遍规律，那么我们就能够知道，地球动物在适应环境时所采用的理由，也非常有可能被其他行星上的动物所采用。与地球动物一样，跳跃和喷水在很多不同的行星上同样会是行之有效的移动方式。

生命在宇宙中有多稀少？直到20 世纪90 年代，其他恒星周围是否存在行星（系外行星）还是一个关乎观测方法和数学计算的问题。我们并不确切地知道银河系里有多少行星，也不清楚这些行星的性质（温度、重力、大气环境、组成物质等条件）如何，但随着科技升级到新的水平，人类对系外行星的观测也随之成为可能，这时，人们的情绪同时高涨起来。也许，我们确实有可能观察到可能寓居着外星生命的行星。

最初的发现令人失望。人们最开始发现的几颗系外行星都是体积巨大、温度极高的气态行星——不管是从我们所知的条件，还是从其他的角度上考虑，都不太适宜生命存在。但在我们发现第一颗系外行星的不到20 年之后，人类取得了重大的突破。开普勒太空望远镜升空，朝着宇宙中一个固定的角度观测一小片固定的区域，搜寻可能存在的行星，在它开始运行短短六周之后，就发现了五颗系外行星。到2018 年开普勒望远镜停止工作的时候，我们已经不可思议地通过它发现了2662 颗系外行星，这还只是在它所朝向的那一小片天空里，面积相当于你举起手臂时拳头能覆盖到的大小。

这一发现反映出的事实令人震惊，银河系里的行星数量远比我们先前想象的多得多，在更先进的测量方法的帮助下，我们现在对那些行星有了更加全面的了解，从高温的类木气态行星，到与地球非常相似的类地行星，我们已经掌握了全方位的行星数据。* 比起2009 年，现在的宇宙已经拥挤了许多，而到我们孙辈的时代，他们可能都不会相信我们曾经说过：“类地行星非常稀有。”我们再也没有借口认为宇宙缺乏外星生命存在的条件。

现在，我们对可供外星生命存在的物理环境条件有了更为深入的理解，而且，我们还可以越来越频繁地对这些物理环境进行测量。人们开发了新的仪器，通过探查行星绕行的恒星发出的光穿过该行星大气时发生的变化，就可以侦测出行星的大气化学组分。当然，我们首要寻找的还是氧气，但另一些比较复杂的化学成分也可以显示出行星上的工业发展水平。非常讽刺的是，污染往往是宇宙智慧生命的标志。

无论如何，宇宙中至少出现过一次生命，我们自己就是证明，不过我们并不知道生命究竟是如何出现的。关于地球生命出现的机制有很多种理论，最为可能的一种说法是生命所需的基本化学物质随机形成，在一次幸运的偶然之下，这些化学物质组合成为能够自我复制的特殊分子结构，这是一种非常不同寻常的情况，那么这又是否意味着其他行星上的生命也如此形成？答案显然是否定的，我们完全无法确定人类目前所认为的发生在地球上的生命起源过程与其他星球上生命起源的过程是否相似。外星生命或许是和我们一样的碳基生物，或许是不太一样的其他碳基生物，也可能拥有与我们完全不同的生命结构。

化学规律已经被人们理解得非常透彻，所以很多关于生命起源的想法都可以在实验室中加以验证，我们可以通过实验来判断哪些化学成分可以组成稳定的结构。通常认为，与组成我们身体的化学结构相似的物质对于“活的”东西来说是非常好的原料，但在这些关于外星生物化学结构最为基础的概念之外，我们的面前仍笼罩着一层厚厚的迷雾。我们不仅没有可供考察的外星动植物标本，甚至连“植物”和“动物”这两个词在其他行星上是否有意义都不能确定。虽然NASA 乐观地估计我们能发现外星生命存在的迹象，但恒星之间的超远距离意味着我们仍需要巨大的科技进步才能实现对太阳系以外行星的真正造访。我们可以在实验室里合成外星化学物质，但用望远镜观察外星的鸟类却依然是遥不可及的梦想。

在我们对外星生物性质的理解之中一直有个问题：人类在比较不同生命的时候，我们的出发点只有一种生命形式，即地球生物。仅仅通过这种生命存在的孤例，我们可以得出多少关于其他行星上生命的结论呢？有人认为人类对外星生命的推测毫无意义，因为我们的想象力已经被牢牢地捆绑在了自己的经验之中，无力思索其他世界中复杂多样且陌生的可能性。《2001 太空漫游》（2001: A Space Odyssey）的作者科幻小说家阿瑟·克拉克（Arthur C. Clarke）说：“在宇宙中，没有什么地方可以让我们见到熟悉的花草树木，与我们共同生活在这个世界上的动物的身影，你也不可能在别处见到。” 很多人都认为外星生物过于难以想象，但我不同意。科学给我们提供了超越这种悲观想法的机会，而我们也确实似乎有可能分辨出一些关于外星生命样貌的线索。这本书就是用我们对生命的存续——以及更重要的——生命的进化的理解，去理解其他行星上的生命。

像我这样一个生活在地球上的动物学者——一个更习惯于在白雪皑皑的落基山脉中追踪狼群、在加利利群山中找寻毛茸茸的蹄兔的人——是怎么参与到对地外生命的探索中去的呢？动物的交流，以及动物为什么会发出它们的叫声，是我诸多研究课题中的一个。2014年，我在哈佛大学拉德克利夫学院（Radcliffe Institute）做过一次演讲，其间我曾问道：“如果鸟儿会说话，我们能发现吗？”人类有语言而其他动物没有语言，这一点对我们来说似乎是不言而喻的，但我们又怎能确定地知道这就是事情的真相呢？我曾经试图寻找动物交流中“语言”的数学指纹——一种能够清晰地帮我们辨明某种声音符号是不是语言的数学特征，有了语言指纹，某种原本在我们看来毫无意义的信号就变成了语言，而如果缺乏语言指纹，那些信号就不能被称为语言。我有些好同事（不过也有点儿古怪）鼓励我说，我们下一步的目标就是对来自太空的信号询问同样的问题：那些信号是语言吗？如果是的话，又是何种生物产生了那些语言？从这里开始，我们就可以自然而然地把对地球生命的理解延伸到外星生命的其他方面上，进而研究它们的摄食、繁殖、竞争、互动等。

但是，在我们从未见过任何外星生物，甚至无法确定它们是否存在的时候，为什么要在动物学的框架之内研究外星生物呢？作为教育工作者，我经常面对刚刚进入大学的本科新生，他们从考查记忆能力的考试中摆脱出来之后，我的第一个任务就是告诉他们：对事实的记忆固然非常重要，但更重要的是对概念的理解，面对大自然，我们不仅要知其然，更要知其所以然。对过程的理解是研究地球动物学的关键——这种理解可以帮助我们更清楚地认识其他行星的动物学。在我写下这些文字的时候，剑桥大学二年级的本科生正准备他们前往婆罗洲（Borneo，加里曼丹岛）的田野调查，对其中的一些人来说，这次外出是他们人生中第一次离开英国，老师们会希望他们记住写有婆罗洲成百上千种鸟类和昆虫信息的田野手册吗？当然不会，如同未来的外星世界探索者一样，这些学生必须先理解进化论的原则，正是在这些原则的指导之下，我们所见的生物多样性才如此繁盛。而只有当概念被清楚地理解之后，对我们所发现的动物进行的解释才成为可能。大多数人认为物理和化学的规律是明确且普遍适用的，它们在地球上的应用方式与地外行星无异，所以我们在地球上对某些物理与化学材料在不同条件之下的作用方式的预测，在宇宙中的别处，相同的材料在相同的条件之下，其相互作用方式应该差异不大。科学给我们展现出的这种稳定和可靠，正是我们对科学的信心之来源。但在一些人看来，生物学却是不同的，我们很难想象起源于地球的生物学规律如何在地外行星上发生作用。就此，20 世纪最著名的天文学家之一，宇宙中存在其他高等智慧生物的热忱信徒，卡尔·萨根（Carl Sagan）曾这样说：“在我们已知的范围内，生物学实在是平凡与偏狭的，我们所熟知的生物学可能只是宇宙中种类繁多的众多生物学中特殊的一种。”