星际殖民，微生物的壮举

张唯诚

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在 1907 年，瑞典化学家斯凡特·阿列纽斯提出了一个奇妙的想法：把地球上的微生物用特殊的方式，比如恒星光压（即辐射压，电磁辐射对所有暴露其下的物体表面所施加的压力。）推动抛到遥远的太空里，如果它们遇到了合适的环境，说不准就能在那里存活下来，并进化出高智慧生命。一些科学家推测，地球上的生命就是 40 亿年前由彗星带来的微生物孢子进化而来的。

最近，美国弗吉尼亚联邦大学的迈克尔·毛特纳发展了这个设想。

他认为，光帆太空船可以成为人类播撒生命种子的理想工具，装着微生物的太空船可以在光帆的推动下飘向遥远的行星。

乘坐神奇的光帆太空船

德国天文学家开普勒最早提出了依靠阳光的力量遨游太空的设想，英国物理学家麦克斯韦的光压理论证明了这个想法的可行性。根据光压理论，光照射到物体表面时，会对物体施加一定的压力，如果航天器上有一张面积足够大的帆，它就会在阳光的照射下对航天器产生一定的推力。由于航天器处于失重状态，又无空气阻力，所以，尽管这个推力很小，也可以加速前进，而且，这样的加速会一直持续下去，最终达到极高的速度。 科学家认为，一旦技术成熟，这种既高效又节能的航天器将成为星际旅行的最理想选择。

这些年来，许多国家都进行过光帆太空船的实验，比较成功的是日本的“伊卡洛斯”光帆太空船，它成功地利用太阳光压在太空飞行中实现了变速。毛特纳估计，若能在尽可能地靠近太阳后再展开光帆太空船的帆，它的速度就能达到每秒 150 千米。

首批“微生物太空开拓者”的目标应该是那些类似地球的石质行星。它们年轻、温度适中，又处在离中心恒星不近不远的宜居带上。我们可以让太空船进入这种行星的轨道，然后让太空船将数百万个装载着微生物的“小太空舱”播撒在轨道上。

“在太空中发射出几十亿个太空船， 总会有一些抵达目的地。每个太空船装有 10 万个 40 微米大小的小太空舱，里面装上冻干的微生物，后面拖着一个小于 4毫米的小帆。 有这么多小太空舱，就算有很多会被撞毁，但总有几个可能降落到适合生命存在的行星上。”毛特纳说。

当太空船抵达目标位置时，可以通过控制光帆完成减速。不过，这操作起来很难，如果没有成熟的主动制导系统，事情就很麻烦。更麻烦的是，前往系外行星的旅行极为漫长，主动制导系统能够持续工作几万年吗？

如果目标位于一个被气体和尘埃包围着的年轻恒星的周围，着陆会不会容易一些？距离地球63 光年之外的绘架座β星，年龄只有 1200 万年，其外侧存在一个尘埃状碎片盘。若针对这个碎片盘播撒微生物，似乎会简单一些。当这些装有生命种子的小太空舱到达目的地后，恒星系统中的尘埃状碎片盘会迫使小太空舱减速，其中的一些便会最终降落到盘中可能存在的行星表面。

躲过危险的宇宙辐射

这趟旅行非常漫长，太空船即使以每秒 150 千米的速度前往绘架座β星，它在路上的时间也不会少于 12 万年，那些微生物乘客能在太空中存活这么长时间吗？或许可以用生命力最顽强的冻干微生物试试。这种微生物是一种特殊的休眠体，有极强的耐受性，通常可以在实验室里存活很长时间，有些甚至能在极端条件下形成内生孢子。有科学家发现了一种孢子，它在琥珀中休眠了 4000 万年。在美国新墨西哥州一个山洞里的盐晶体中，有一种内生孢子，据说已存活了2.5亿年！

2哈勃望远镜拍摄的绘驾座β星主要岩屑盘和第二层屑盘影像

不过，这些极端环境总不同于太空，太空中活跃的光子和带电粒子能击碎生命体中的 DNA。就目前所知的情况判断，太空中的微生物仅能存活几年。不过，英国伦敦大学的科学家刘易

斯·达内尔认为事情并非没有转机。他在研究微生物在火星上存活的可能性。他认为，如果在每个小太空舱中都放进足够多的微生物，总会有一些能幸存下来。他估计，如果采用简单的防护措施，100 万年后，大约百万分之一的冻干微生物依然活着；而按照毛特纳对光帆太空船旅行速度的估计，光帆太空船在 100 万年内可以航行 500 光年。

最新的研究还显示，即使那些微小的太空乘客真的没能活着到达目的地，它们依然能够完成传播地球生命的使命。加拿大亨茨伯格天体物理研究院的科学家保罗·韦森提出了一种名为“死亡胚种论”的新理论。这位科学家认为，即使太空中的微生物已经死去，DNA 只剩下一些片段和生物分子，它们依然能进行自我重建。韦森指出，死亡的有机物质会在一个环境适宜的新地方逐渐复苏。地球上的生命很有可能就是由这种已经死亡的微生物有机体带来的。它们搭乘彗星来到地球，在旅途中，那些微生物事实上早就被宇宙射线杀死了；但到了地球后，它们又 “死而复生” ，进化出了生机勃勃的地球生命。

即使这种“死而复生”的理论不能成立，科学家也有办法使微生物的 DNA 不至于完全被破坏。他们可以不时地“唤醒”那些沉睡的“乘客”，使它们的DNA 在完全遭受损害之前得到修复。只是这个办法很复杂，需要更大的航天器，估计多半难以实现。人类只能选择相对便宜且不太费事的方式实施这种计划，不能为一个几十亿年后才可能有结果的计划投入大量金钱。

艰难的着陆

事实上，难题还有一些，例如，即使是让太空船准确地“命中”离我们最近的系外行星系统，也有很大困难。可能需要在计划实施前花几十年时间发射一组太空望远镜阵列，对其进行精密的观测。美国航空航天局推进装置物理学家马克·米利斯说：“命中星际目标是很难的，若使用的只是被动的航天系统，没有主动导航的能力，那肯定就更难了。”

只能寻找更大的目标，例如心宿增四星云，它是一个恒星形成区，离我们 500 光年，这是一个大目标，命中它没有问题。只是，这样一来，和前往单个行星或正在形成行星的“圆盘”相比，“小太空舱”的数量就需要增加数百万倍，而且，它们到达那片星云需要飘几百万年。这样的旅行还需要提高速度，才能大大降低微生物遭受宇宙射线伤害的程度，但要达到这个目的，仅靠太阳光就不行了。有人提出，在地球轨道上设置一些大型激光发射装置，让激光推动光帆达到理想的速度，同时提高目标命中率，若还能同时使用一些先进的机器人实施导航，那这些微生物乘客抵达它们新家的旅程就更有保障了。

微生物的星际首航看上去更像是一场灾难。在漫长的旅途中，大多数微生物被宇宙射线杀死了，少数幸运地活下来的微生物坠落在一个荒凉而贫瘠的星球上，又被异域的空气杀死了一部分，而另一些则在接下来的日子里死于极端的温度和严酷的干旱。

也许，有一些能存活下来，它们开始分裂和复制，在另一个“太阳”的照耀下繁殖它们的后代。那些后代逐渐改变和适应它们的新家，蔓延到整个星球并且进化出新的生命形态。

我们有权力这样做吗？

人类有权力将地球上的微生物播撒到别的世界吗？若那个世界已经有了它们自己的生命，人类的“微生物殖民者”就可能打乱它们的生命进化过程，甚至将那里的生物消灭掉。

英国天体生物学家巴里·迪格雷里奥质问道：“想想我们自己吧，假若有另外一个星球的文明将它们的微生物直接发送到地球上，破坏了地球生物圈的正常发展，我们会作何感想？”所以，在人类还不能肯定这些微生物不会伤害到目的地的本地生物时，不应该贸然实施这样的计划，除非地球生命即将毁灭。

对于迪格雷里奥的担忧，有些人不以为然。他们认为，本地生物总是处于强势的，外来的地球微生物不会在与本地生物的竞争中取得优势，对其本土生命的影响是微弱的。

在实施这种计划之前，在其他星球上寻找生命迹象是一个相对安全的措施。虽然这种寻找并不能告诉我们某个行星的生命已经发展到了什么样的程度，却能让我们知道那里的生物圈是否已经形成。假如答案是否定的，那就表明生命并没有在那样的地方迈出它们的第一步，人类派出的“微生物殖民者”便可能是受欢迎的。

现在，有很多科学家同意卡尔·萨根在 1966 年提出的一种猜测。萨根认为，在几十亿年以前，宇宙中的另外一个文明产生了和今天的我们相同的想法，并且成功实施了那个想法，那就是将它们的“生命种子”播撒在银河系里。那些种子至少在一个星球上获得了成功，那就是地球，它们是一切地球生命的祖先。

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