寻找外星人

刘声远

2014年2月，一位著名外星生命搜索专家表示，外星生命有可能在2040年被找到。那么，这种说法的可信度有多高？为什么很多科学家会相信外星人的存在？如果外星人真的存在，它们在什么地方，可能长什么模样？科学家怎样寻找外星人？

①2040年找到外星人？

著名外星生命搜索专家表示，外星人有可能在2040年被找到。

②外星生命在哪里？

科学家一直都在搜索外星生命，那外星生命最可能存在于宇宙的什么地方？

③太阳系的候选者

以对宇宙生命的新概念，科学家在地球家门口寻找外星生命。

④外星人长什么样子？

如果外星生命真的存在，它们会是什么模样？

⑤外星生命基本法则

外星生命也不得不遵从一些普遍准则。

⑥寻找外星人活动痕迹

外星人的活动可能会产生可探测的痕迹。

⑦望向太阳系以外

科学家也在搜寻可能支持生命的系外行星。

⑧为什么还没找到外星人？

外星生命世界在理论上比牛毛还多得多，那我们为什么还没有找到它们？

①2040年找到外星人？

著名外星生命搜索专家表示，外星人有可能在2040年被找到。

2014年2月6日，在美国宇航局组织的一次研讨会上，美国加利福尼亚州外星生命探寻研究所的塞思·肖斯塔克（上图）表示，外星人有可能在2040年被找到。他如此乐观的部分原因是：到那个时候，科学家已经完成了对足够多的恒星系统的搜索，从而很有可能发现由外星人制造的电磁信号。

肖斯塔克说，美国宇航局用于搜索行星的空间望远镜“开普勒号”的观察工作已显示，银河系可能充满支持生命的世界。在每五个恒星系统中就有一个恒星系统至少拥有一颗或许能支持生命的行星，这意味着我们的银河系中有着上百亿颗类地行星。肖斯塔克及其同事认为，至少有一些类地行星拥有智慧生命，这些生物像地球人那样拥有向宇宙空间发送电磁信号的能力。

不过，人们假想中的外星生命不单指比人类还复杂、拥有先进技术的外星人，也包括简单的、细菌一样的微生物，甚至有科学家认为还包括病毒。事实上，对外星生命的搜寻不止针对拥有先进技术的地外文明，在肖斯塔克等科学家将射电抛物面天线对准天空，以期发现外星生物制造的东西的同时，其他很多科学家却一直在寻找被认为更加普遍地分布在整个宇宙的简单生命形式。所以，肖斯塔克把搜寻外星生命的工作视为一个三方竞赛，参赛三方分别是：寻找智慧生物的科学家，在火星等太阳系天体上搜寻简单生物的科学家，以及专注于发现太阳系外的行星（简称系外行星）上微生物迹象的科学家。

对外星生命理念进行开发和测试的学科，被称作天体生物学（这门学科也包括从天文学角度研究地球生命）。美国科学家曾经报告说，他们基于生物体的基因复杂性的研究结果表明，宇宙中的生命可能始于97±25亿年前。也就是说，早在地球形成之前数十亿年，宇宙中就已有生命存在。事实上，诸如细菌这样的外星生命，一直被假定存在于太阳系和整个宇宙中。这一假设（也称“外星人假说”）是基于宇宙的宏大规模，以及在可观测宇宙中普遍适用的物理学法则。“外星人假说”是由美国宇宙学家卡尔·萨根和英国物理学家斯蒂芬·霍金等人提出的，它认为在地球之外不可能不存在生命。这个假说是“哥白尼原则”的体现，该原则认为地球并未占据宇宙中的独特地位。这个假说也符合“中庸性原则”，该原则认为地球生命并无任何特殊性。科学家猜测，生命可能在宇宙中许多不同的地方都独立起源过，或者，生命的起源并非频繁，但起源后就在可居住行星之间传播。

需要说明的是，虽然有多种外星人存在的说法，但它们都备受争议，而且迄今为止没有任何证据被普遍接受。绝大多数科学家驳斥了诸如外星飞碟和外星人绑架事件之类耸人听闻的说法，大多数“不明飞行物”（也称UFO或飞碟）被解读为要么是地球飞行器，要么是已知的天体，要么是骗局。2011年11月，有人两次请求美国政府“正式承认外星人已经造访过地球”，并且“公布政府刻意隐瞒的、与外星人接触的有关情况”。白宫对此给出的官方回应是：“美国政府没有证据表明地球之外存在任何生命，或者说没有证据表明外星人与地球人有过接触。也没有可信的信息暗示（政府）向公众隐瞒了这方面的任何证据。”但这份回应进一步指出，诸如外星生命探寻研究所、“开普勒号”空间望远镜和美国宇航局火星车之类的任务，正持续寻找外星生命的迹象。回应中还说，其他行星上存在生命的可能性“相当高”，“但考虑到距离之遥远，我们与它们中的任何生命（尤其是智能生命）接触的可能性都很低。”

②外星生命在哪里？

科学家一直都在搜索外星生命，那外星生命最可能存在于宇宙的什么地方？

从20世纪中期开始，科学家一直都在搜索外星生命的迹象。那么，外星生命最可能存在于宇宙的什么地方呢？

根据电脑模拟，在地球形成之前，生命所需的复杂有机分子就可能已在环绕太阳的原行星盘（由尘埃颗粒构成）中形成。科学家认为，同样的过程可能也发生在了其他恒星的行星系统中。根据这种研究，科学家一直都在推广这样一个理念：“可居住地带”是最可能找到外星生命的地方。所谓“可居住地带”，是指与恒星的距离既不太远也不太近的区域，因而在这个区域内的行星表面可能存在液态水。2007年以来的多项发现暗示：宇宙中像地球一样的可居住行星多如牛毛。2013年11月，有科学家基于“开普勒号”太空任务的探测数据报告说，光是在银河系中，就可能有多达400亿颗地球大小的行星在环绕类太阳恒星或红矮星，其中离我们最近的一颗行星距离地球12光年。2014年3月，英国科学家报告说，新发现8颗太阳系外行星候选对象，它们围绕红矮星运行，距离地球15～80光年。银河系大约1000亿颗恒星中至少75%是这种红矮星。这些新的探测结果支持了“开普勒号”的观察结果。

宇宙中的可居住地带看来十分广大。那么，科学家从哪里入手寻找外星生命呢？

当然，他们首先会在地球家门口寻找——太阳系中的一些天体被推测可能具备支持外星生命的环境，尤其是那些可能拥有地下海洋的天体。金星和火星，再加上环绕木星和土星的多颗天然卫星，甚至包括彗星和一些小行星，都被怀疑可能存在支持生命繁衍的环境。木星的卫星欧罗巴（木卫二）已被几乎肯定地证实存在地下海洋，这里也被相信是太阳系中除地球外最适合多细胞生物存在的环境。

不过，由于太阳系中其他地方缺乏像地球这样对生命友好的可居住环境，天体生物学家猜测，就算将来在地球以外的太阳系其余地方找到生命，它们也很可能只是极端微生物，而不可能是复杂生物，也就是说不可能是外星人。

地球极端环境中的生命

直到大约35年前，科学界都相信地球上的所有生命都依赖来自太阳的能量。科学家当时还相信，在那些温度很极端的地方（例如温度很高的间歇泉或喷泉，或者南极洲冰冷的沙漠中）是不可能发现生命的。

然而，随着海洋学家探索海底的热液喷口（在那里，地壳喷出温度很高却富含矿物质的海水），上述理念被彻底推翻。热液喷口位于海面下几千米的海底，那里温度低至或接近冰点，绝对暗无天日，压力很高。科学家在这些喷口（也称黑烟囱）周围的生物社区里，发现了蚌壳、螃蟹和奇异并且巨大的管虫（也称多毛虫，它们身长可达2米）。要知道，从黑烟囱喷出的海水温度高达110℃～350℃。

在如此极端的条件下，这些动物是怎样存活的呢？在这里的海水中，科学家发现了能分解水中硫化氢以获取能量制造有机化合物的细菌。在管虫的身体组织中，这些细菌帮助管虫从海水中获得能量。蚌蛤吃细菌，螃蟹吃管虫。深海热液喷口生物社区的发现暗示，既然生命在没有阳光的地方也能演化出来，那么在其他从恒星那里得不到充足光线的行星上也可能有生命存在。

生命也发现于地球上其他的极端环境。科学家在南极洲沙漠的岩石样本中发现了地衣群落，那里的温度经常在零下几十摄氏度，液态水极少甚至没有。与之形成对比的是，在温度超过沸点的热泉中也发现了耐热菌。既然生命在地球上的极端环境中也能够演化，那么在诸如火星这样的其他世界的极端环境中，又怎么能肯定不存在生命呢？

③太阳系的候选者

以对宇宙生命的新概念，科学家在地球家门口寻找外星生命。

长久以来科学家一直猜测火星上存在生命。现在他们普遍相信，过去的火星曾经存在过液态水，甚至今天火星的表面下依然存在液态水。2006年，来自于美国宇航局“火星全球勘测者号”轨道器的照片，显示出最近（10年内）冰冷的火星表面下有过液体流动的证据。2008年7月，美国宇航局“凤凰号”火星登陆器上的仪器在一个火星土壤样本中辨识到了水。

迄今，已有大量证据表明，火星曾有过温暖、湿润的过去：干涸河床、极地冰盖、火山以及因为水的存在而形成的矿物都已被发现。德国航天中心进行的“火星模拟实验”则表明，地衣在今天的火星环境中能够存活。也就是说，就算是目前的火星状况也可能支持生命。

2012年6月，一些科学家报告说，通过测量火星上的氢和甲烷比例，有助于确定火星生命存在的可能性——如果这一比例低于大约40%，就暗示今天的火星依然有活跃的生命。2013年12月，美国宇航局的“好奇号”火星车在探索火星表面的盖尔陨坑时，发现了一个古老淡水湖的遗迹，它可能曾经为微生物提供过友好的环境。2014年1月，美国宇航局科学家又报告说，“好奇号”和“机遇号”火星车目前已开始寻找古老火星生命的证据。

直到30多年前，火星还被认为是地球以外唯一的有那么一点点可能性找到生命的地方。然而，在今天，随着在地球上最寒冷、最酷热等看起来最不适合生命存在的地方发现了新的生命形式，科学家对宇宙生命的概念已经发生了天翻地覆的变化。

下面，就让我们来看看太阳系内有可能发现外星生命（但不一定是高级生命）的其他地方。

金星 包括卡尔·萨根在内的多位科学家提出假设：微生物可能存在于金星上空50千米以上的稳定云层中。这个假说是基于这种前提：对生命友好的气候与化学失衡。

谷神星 “赫歇尔空间天文台”最近证实，矮行星谷神星的大气层中存在水蒸气。“赫歇尔”可能还在谷神星表面探测到了冰霜。水的存在再加上谷神星的温度，让科学家推测谷神星上可能存在生命。计划于2015年春季进入环绕谷神星的轨道的美国宇航局“黎明号”探测器，或许有助于给出确定的说法。

木星 卡尔·萨根及其他一些科学家在20世纪60和70年代进行的电脑模拟表明，基于对木星大气层状况的观测，木星大气层中可能存在以氨基酸为基础的宏观生物。然而，木星大气层的状况看来不允许分子生物化学所需的包囊作用类型，所以不可能存在生命。不过，一些木卫上可能存在支持生命的环境。科学家暗示，在三颗外围木卫—— 欧罗巴（木卫二）、加尼美得（木卫三）和卡利斯托（木卫四）的地壳下面可能存在海洋环境。未来的探测任务将确定这些环境的可居住性，其中欧罗巴被认为是外星生命的首选之地。

如果欧罗巴的海底存在热液喷口，它们就可能暖化海洋，支持多细胞生物存在。还有一种可能性是，欧罗巴或许支持大型生物的生存，这些生物所需的氧由宇宙射线撞击欧罗巴表面的冰层而产生。2011年，探测器发现欧罗巴的厚厚冰壳内存在巨型湖泊，这大大提升了欧罗巴存在生命的可能性。科学家发现，环绕这些湖泊的冰架看来正在向湖中坍塌，这提供了一种机制：在欧罗巴表面被阳光照射区域产生的有利于生命形成的化合物，有可能被传递到欧罗巴的内部。2013年12月，美国宇航局科学家报告说，他们在欧罗巴的冰地壳上探测到了“黏土样矿物质”—— 经常被与有机材料联系起来的层状硅酸盐，这些矿物质的存在可能是小行星或彗星撞击欧罗巴的结果。

土星 尽管土星本身被认为对生命不友好，但科学家推测土星的卫星泰坦（土卫六）和恩刻拉多斯（土卫二）可能支持生命存在。泰坦是土卫中最大的一颗，也是已知具有实质性大气层的唯一一颗卫星。来自美国宇航局与欧空局合作的“卡西尼-惠更斯”探测器的数据，推翻了泰坦拥有全球性碳氢化合物海洋的假设，但后来又证明在泰坦极地地区存在多个碳氢化合物湖泊，这也是在地球以外首次发现稳定的大型液体结构。探测数据还显示，泰坦表面附近的大气化学与那里有生物消耗氢、乙炔和乙烷并产生甲烷的推测相吻合，但这并不能证明这种假设是正确的。另一种假设是，当地球遭遇一次大规模的小行星或彗星撞击（例如6500万年前导致恐龙灭绝的撞击）时，微生物可能被撞出地球并幸存，经过漫长之旅后登陆泰坦，从而带给了泰坦生命。

至于恩刻拉多斯，它支持生命的条件包括地热活动、水蒸气以及被潮汐效应加热的、潜在的冰下海洋。2005年，“卡西尼号”探测器在飞过恩刻拉多斯表面一座间歇泉喷出的、由冰粒和尘埃组成的羽流时，探察到了碳、氢、氮和氧，它们都是支持生命的基本元素。羽流的温度和密度表明间歇泉下方可能存在一个液态水源，但“卡西尼号”尚未能证实恩刻拉多斯存在生命。

太阳系小天体 太阳系小天体也被推测可能存在极端微生物。有科学家提出，彗星上有可能存在微生物。曾有消息说，科学家从曾经在月球表面待过两年半的“勘测者3号”探测器的相机上发现了活的细菌。但这一说法遭到反驳，因为这些细菌完全有可能是地球上的细菌，由于消毒不严格而污染了“勘测者3号”。

寻找太阳系中的生物学指针

一些科学家正通过研究火星表面和检测坠落到地球上的陨石样本，寻找太阳系中的生物学指针。在美国宇航局“海盗号”火星车于火星表面进行的一次实验中，被加热的火星土壤样本释放的气体被认为与微生物存在的迹象符合。但由于没有其他试验支持这一说法，所以多数科学家相信上述迹象其实是由非生物反应导致的。1996年，疑为火星陨石的ALH84001陨石被宣布存在疑似氰菌的结构。不过，这个说法也颇具争议。

2005年2月，两名美国宇航局科学家报告说，他们可能发现了火星现存生命的证据，因为火星大气中的甲烷指针很像是地球上一些原始生命形式产生的甲烷。但美国宇航局官方并不认可这个说法，而这两名科学家中的一名稍后撤消了上述惊人宣布。尽管这类发现依然备受争议，但科学家们对火星生命的支持却有增无减。例如，在欧洲空间局公布火星大气层中发现甲烷的一次大会上，到场科学家中有75%相信火星上曾经存在过细菌，有25%相信今天的火星上仍然有细菌存在。2011年11月，美国宇航局发射“火星科学实验室号”火星车——“好奇号”，旨在使用一系列科学仪器寻找过去或现在火星上的可居住性。2012年，“好奇号”登陆火星表面的盖尔陨坑。

2011年3月，美国宇航局马歇尔太空飞行中心的天体生物学家理查德·B·胡佛声称，他在CI1含碳陨石中发现了与氰菌相似的微化石结构。然而，美国宇航局公开表示不认可这个说法。2011年8月，基于对在地球上发现的陨石的研究，美国宇航局暗示地球生命的基本构建单元—— DNA和RNA的组分（腺嘌呤、鸟嘌呤及相关有机分子）有可能形成于地球之外的太空。一些科学家在2011年10月报告说，宇宙尘埃包含的复杂有机物可能由恒星天然而迅速地制造，这些化合物可能与地球上的生命演化有关。如果真是这样，那么地球生命的出现就比较容易。

2012年8月，哥本哈根大学科学家报告说，在一个遥远的恒星系统（原恒星双星IRAS 16293-2422，距离地球大约400光年）中发现了乙醇醛。这种分子是核糖核酸即RNA的基本组分。这一发现暗示，复杂有机分子有可能在行星形成之前就在恒星系统中诞生了，最终抵达年轻的行星。2012年9月，美国宇航局科学家报告说，在恒星际介质条件下，多环芳烃通过氢化作用、氧化作用和羟基化转变成更复杂的有机物，向着生命的基本构建单元发展。另外，作为这些转变的结果，多环芳烃会失去光谱指针，这可能正是在恒星际冰粒中检测不到多环芳烃的原因之一。

2013年1月，钱德拉·维克拉马辛在边缘科学杂志《宇宙学》上发表文章说，他在2012年12月29日坠落于斯里兰卡中北部的一枚碳质陨石中，发现了疑似硅藻细胞化石的结构。不过，这一说法并未得到主流科学界关注。

④外星人长什么样子？

如果外星生命真的存在，它们会是什么模样？

如果外星生命真的存在，它们会是什么模样？是像细菌、病毒或藻类那样简单的生物，还是比人类更复杂的智能生物？它们是动物、植物，还是兼具二者的特征？它们是否有四肢，像我们一样直立行走？它们是否依赖视觉或其他感觉来采集环境中的信息？它们是否呼吸氧气或其他气体？

对外星人形象和特点的猜测主要表现在科幻小说及科幻影视作品中。但在这里，我们从科学的视角出发，运用从地球上得到的知识来推测外星生命形式会是什么样。

我们习惯以影视作品中刻画的外星人形象来想象它们：它们基本上也是人形，这其实是因为它们的扮演者是人，哪怕是动画中的外星人也没有脱离基本人形或地球上的动物特点。另外，观众对人形外星人的认同度也高于对奇异外星人。然而，人体的基本形态——两侧对称，有一个脑袋、双腿和双臂——其实是源自早期殖民地球大陆块的两栖动物和爬行动物，但这样的基本形态也演化在外星世界上的可能性很小。因此，请你暂时忘掉影视作品中的外星人形象，来到天体生物学的世界。

前面已提到，天体生物学是研究宇宙中生命的科学。通常，天体生物学家必须使用从地球上学到的生命信息作为向导，来研究其他地方的生命。现在，让我们首先了解一下生命的定义是什么。

尽管很难清晰地定义“生命”，大多数生物学家却同意各种生物有许多共同的生命特征。如果一个物体具有以下特征，它就会被认为是有生命的，或者说是“活的”。

有组织 生物都由被组织成细胞的原子和分子组成。生物细胞可以是一样的，也可以为了完成不同的功能而呈现专业化。细胞又可能进一步构建组织、器官和系统。地球生物在组织和复杂性方面非常多样。

自我平衡 生物执行各种功能，让自身保持在一个相对不变的状态，称为自我平衡。例如，你的身体具有保持体温不变的系统，如果冷了你就打颤，如果热了你就出汗。

复制 生物都能复制自己，要么是通过无性繁殖来精确复制（克隆），要么是通过有性繁殖来进行类似复制。

生长和发育 生物会生长，从较小和较简单的形式开始发育。例如，一个人是从一只受精卵开始的，逐渐发育成胚胎、胎儿和婴儿，婴儿随后变成幼儿、青少年和成年人。

从环境中获取能量 生物不会保持在一个相对恒定的、有组织的状态，因为那就违反了第二热力学定律。这个定律指出，一切物体的混乱程度（称为熵）都会增加。一个生物要保持组织结构，就必须吸收、处理和消耗能量。人和其他动物完成这一点的方式，是通过吃食物，并且从食物中获得能量。

对刺激做出反应 生物会回应环境中的改变。例如，如果一个刺激让你感到痛，你就会远离那个物体。如果你把植物放在光照充分的窗户旁，枝条就会朝着光源生长（这被叫作趋光性）。为了获得保护，一些动物会改变体色，让自己与环境融为一体（这被叫作伪装）。

适应环境 生物的特征都趋于适应环境。例如，海豚的鳍是扁平的，适合来游泳。蝙蝠的翅膀与海豚鳍骨的基本结构相同，但前者有一层薄膜来实现飞行。

有了生命定义之后，再让我们来看看生命在非常漫长时间里的变化。决定物种起源、生存、保持不变或灭绝的基本法则，就是由进化论鼻祖达尔文提出的自然选择。达尔文进化理论有以下要点：

●相似的生物繁殖相似的生物。例如，狗繁殖狗，蒲公英繁殖蒲公英，鱼繁殖鱼。

●通常，在繁殖的后代中，存活数量都低于繁殖数量。

●在任何生物中，个体的任何特征都有所不同，例如身高、肤色、毛色或喙的形状，而这些不同可遗传给下一代。

●一些变异是有益的，它们使得生物个体更加适应环境。但也有一些变异是有害的。拥有有益变异的生物将存活，并且把自己的特质传给后代；而拥有有害变异的个体将死亡，其特质不会遗传—— 这就是自然选择。

●只要时间充足，自然选择就会累积好的特质，其所属物种就会继续演化。

尽管达尔文的进化论的提出目的是为了解释地球物种变化，它的基本原理却具有普遍适用性，因此也可能适用于外星生命。

⑤外星生命基本法则

外星生命也不得不遵从一些普遍准则。

运用从地球上获得的关于生命的知识，可以推断外星生命的状况吗？虽然外星生命很可能与地球生命有很大不同，但如同地球生命尽管多样也都遵从某些普遍准则，外星生命可能也不得不遵从以下一些普遍的准则：

●外星生命也会被物理学和化学法则主宰。

●外星生命一样得基于某些类型的化学能（科幻作品中渲染的纯能量外星人肯定不存在）。

●在地球上，所有生物化合物的溶剂都是液态水。其他化合物也可能充当溶剂，例如氨、甲烷、硫化氢或氟化氢。

●外星生命可能也需要使得溶剂能保持液态的温度。

●外星生命可能需要使得溶剂能以物质的三种状态（固态、液态和气态）存在所需的环境压力和温度。

●生物需要能量以保持结构。这种能量可能来自于一颗恒星，或者来自于化学能或地热能（例如海底热液喷口及热泉就是这样）。

●地球上的生物都有组织结构，并且由实施生物化学功能的复杂碳基分子组成。碳是一种全能原子，能与多达四种其他原子结合，以很多形态组成分子。尽管不如碳那么全能，硅也能与其他原子形成多达四种化学键，因此可能作为外星生命的分子基础（碳硅杂交分子同样如此）。外星生命很可能也需要某种类型的复杂分子来执行相似的功能。

●对地球生物而言，脱氧核糖核酸（DNA）是一种复杂分子，它携带遗传信息，并且指引其他分子形成以使得生命进行繁殖和发挥功能。由于生命的特征之一就是繁殖，所以看来外星生命也拥有某种类型的信息分子。

●比微生物大的外星生命应该需要细胞的某种对等物。随着生物体变大，它的内部容量的增长速度大于表面积的增长速度。这就对生物体的个头施加了上限，因为来自于生物体外的物质必须通过扩散以经过和穿越整个生物体，而这取决于大的表面积、短的距离和浓度差异。随着生物体变大，到达其中心的距离增大，扩散速度减慢。为了维持可运作的扩散距离，生物体必须拥有许多小细胞而不是一个大细胞。于是，外星人应该是多细胞的，我们不要指望会发现科幻电影中描绘的那种宽达几光年的单细胞外星人。

●外星生命也应该遵循进化论，会不断演化和适应环境。多细胞外星人的生理构成应该最适合环境需求。外星人的内脏系统也应该要适应于温度、湿度和引力等环境条件。

下面，让我们主要聚焦外形复杂的外星人。

●外星人应该需要某种方式来把固体、液体和气体带进自己体内，让它们分布到每个细胞并且移走废物（例如，等同于心脏、血管和肾脏）。

●外星人也应该能从环境中摄入能量、抽取能量和清除废物。

●外星人应该有感官（例如视觉、听觉和触觉），以便从环境中获取信息和对刺激作出回应（虽然我们把视觉作为主要感官，外星人却并不一定会这样）。外星人可能也需要某种类型的大脑或神经系统来处理信息。

●外星人应该有某种繁殖手段，要么是有性繁殖，要么是无性繁殖。外星生命或许会与地球生命有类似的生态学结构。

●外星人的数量也应该会受制于食物、掠食者、疾病及其他环境因素。

●外星生命形式也可能存在食物链关系。生产者制造食物，消费者吞吃生产者或其他消费者，食腐动物把从死尸那里得到的原子和分子送回环境中。

●外星生命也应该与栖居地和生态系统整合。

正如你所见，任何类型的生命都与所在环境分不开。因此，外星的环境条件应该在决定外星生命形式的特征方面起着极其重要的作用。

推测外星人的样子

既然迄今为止尚无任何地外生命形式被确凿无疑地发现，那么，外星生命仍然处在我们的想象力中。科幻作品作者尤其是试图严格遵循真正科学原理的作者，在这方面已经努力了多年。他们首先设计或建造一个世界，仔细编制其物理学、天文学和生态学特征。下一步，他们构想出什么样的外星人可能存在于哪个世界上。这方面的一个例子是“艾伯纳计划”，参与该计划的多名科幻作家一起创建了一个叫作“艾伯纳”的世界，它有完整的行星、地质和生态数据。参与者还设计出了艾伯纳生物的模样。

在其作品《引力任务》中，美国科幻作家哈尔·克莱蒙特创建了一个环绕双恒星系统、名叫“梅斯克林”的世界。行星梅斯克林每18分钟自转一圈，这导致梅斯克林的形状有点扁平。梅斯克林的引力在赤道是地球引力的3倍，而在两极是地球的700倍。梅斯克林有氢大气层和甲烷海洋。梅斯克林人是这颗行星上的主导动物，它们其实是小型的百足虫状生物，几丁质（一种蛋白质）组成了它们的昆虫骨架。它们有18对顶端呈吸管状的腿。它们还有用于抓握的前夹钳和强壮的循环系统。它们通过壳吸收氢。由于生活在引力很大的世界上，梅斯克林人非常强健，但它们害怕自己被提起来，因为哪怕从矮处跌落地面对它们来说也是致命的。

下面，让我们来想象另一个外星人的世界。这颗行星环绕一颗明亮的恒星，行星表面只有1/10被水覆盖，但大陆上有一些水体，它们大多集中在沙漠下，水源来自不多的降雨。这样的环境光照强烈，炽热而干燥。这颗行星很大，表面引力比地球上的大100倍。它的大气层与地球大气层类似，由氦、氧和二氧化碳组成。

我们设想这个世界有两种外星人（确切地说是两种高级动物）。它们都是游动掠食者，生活在为数不多的表面水源周围。它们都很矮，身高大约为30厘米，肢体却厚实，能在巨大的引力下支撑体重。它们都有很厚的皮肤来阻止蒸发和保存水分。为了获得信息，它们当中的一种主要依赖视觉，另一种则主要依赖化学感官（味觉和嗅觉）。下面，我们对这两种外星人作进一步设想。

拉希拉姆 它看上去就像是走动的抽水马桶。它的嘴巴部分被与扁平基部相连的三条细长肢腿支撑。在它的基部下面有许多鳞片，所以基部能在沙漠上滑行，就像在地上游动的蛇那样。拉希拉姆有多个感觉附器，这让它能通过化学手段定位猎物。它在小型表面水体附近捕猎，沿着水边小心寻找猎物，也通过品尝沙和水来寻找猎物线索。一旦定位猎物，拉希拉姆就蹲下并滑向猎物，然后张开大嘴，把猎物吸进口中整个吞下。

尼尔巴 它的个头稍大于拉希拉姆，生活在近岸的水中，很像鳄鱼，但并非完全的水生动物。当其他动物（尤其是拉希拉姆）来到水边，尼尔巴就会突然冒出来袭击它们。尼尔巴有大大的脑袋，鼻孔位于鼻子顶部，这样就算身体的大部分位于水下，它也能呼吸。尼尔巴的皮肤很厚，能阻止它在烈日下出水时失水。尼尔巴的前肢粗大，肌肉发达，再加上脚上的爪子，能有效地捕杀猎物。长长的尾巴有助于尼尔巴在水中游动，箭头一样的尾端有助于它捕猎和保卫领地。

⑥寻找外星人活动痕迹

外星人的活动可能会产生可探测的痕迹。

目前对外星智能生命的搜寻，主要集中于搜索可能由外星人发射的无线电信号，它们可能将证明外星智能生命的存在。科学家认为，就算外星人并没有试图引起我们的注意，它们的活动也会产生可探测的痕迹。一个类似的暗示是，外星人可能会在可见光及红外光谱发射脉冲及连续的激光信号，激光信号的优点是不会在恒星际介质中被抹掉，因而可能有助于恒星之间的通信。不过，虽然包括激光传输和恒星际飞行在内的技术都曾被作为外星人技术而认真考虑过，但由于它们的单位信息传播成本极为高昂，科学家相信无线电传输才是恒星际通信的可行选择。

一些科学家假定，非常先进的外星文明可能会创建人工黑洞，作为一种能量来源或废物处理手段。因此，观测质量低于3.5倍太阳质量（天然黑洞的理论质量下限）的黑洞，就可能找到外星文明的证据。

美国费米国家加速器实验室的理查德·卡利根曾提出过搜寻外星人活动痕迹的六种方法：

搜寻外星文明“光污染” 人口稠密的外星城市可能会产生像地球一样的“光污染”。

搜寻外星大气中的人造化合物 外星人可能会产生具有吸收特定波长的红外线能力的人造化合物，比如氯氟碳化合物。

搜寻核裂变产物 如果外星人已经掌握了核能利用技术，那么它们就会在外星上留下核废料，其中包括核裂变产物，比如锝和钕。

搜寻“戴森球” 高度发达的外星文明或许会因其巨大的工程项目如“戴森球”（一种可以包围恒星的球状结构，1960年由弗里曼·戴森提出）而泄露自己的行踪。被恒星炙烤的“戴森球”会发出能够从地球上观测到的红外线。

搜寻“费米气泡” 外星文明或许会围绕多个恒星建造多个“戴森球”（被称之为“费米气泡”）。“费米气泡”或许也会发出能够从地球上观测到的红外线。

搜寻外星人改造恒星的证据 高度发达的外星文明或许能够在其母星（恒星）进入暮年时，对其进行改造，以保证自己的星球宜居，这就会给恒星带来独特的特征。

⑦望向太阳系以外

科学家也在搜寻可能支持生命的系外行星。

科学家对可能支持生命的系外行星的搜寻范围限于位于可居住地带内的类地行星。目前的无线电探测方法对于这类搜索来说是不够的，因为现有技术所提供的分辨率不足以解析系外行星的细节情况。未来的望远镜应该能拍摄到恒星附近的行星，由此可能揭示生命的存在（不管是直接探测还是运用光谱仪间接探测），还可能揭示一些重要信息，例如行星大气层中自由氧的存在。

有科学家认为，距离地球最近的恒星系统——半人马阿尔法星（中国称南门二）可能包含支持生命的行星。2007年4月24日，欧洲南方天文台科学家宣布发现了第一颗类地行星——“葛里斯 581c”。它在可居住地带内环绕恒星“葛里斯 581”（距离地球20.5光年的一颗红矮星）。科学家起初认为这颗行星上可能存在液态水，但最近的电脑模拟暗示它的大气层中的二氧化碳和甲烷会造成失控的温室效应，这会让“葛里斯 581c”的表面温度超过100℃，因此这颗行星存在生命的希望渺茫。目前，科学家正在把目光转向另一颗行星——“葛里斯 581d”，它刚好位于恒星“葛里斯 581”的可居住地带外。

2007年5月29日，国际媒体报道说科学家又发现了28颗系外行星，其中一颗据说与海王星有很多相似处。2011年5月，科学家预测说“葛里斯 581d”实际上位于可居住地带以内，不仅这颗行星的表面可能存在液态水，而且“葛里斯 581d”大得足以保持稳定的二氧化碳大气层，其温度足以支持海洋、云层和降雨。2011年12月，美国宇航局表示，距离地球600光年、直径为地球的2.4倍的行星“开普勒-22b”，有可能是大小和温度都与地球最具可比性的行星。

自1992年以来，银河系中被发现的系外行星数量日益增多。至2014年3月6日，有记录的系外行星数量已达1800颗，它们的大小从与地球相似到比木星还大的都有。未来数年中，系外行星的数量预计还会飞速增长。由于能力所限，“开普勒号”只能辨识以相对快速环绕恒星的行星。但因为“开普勒”任务至少将持续到2016年，所以预计它将会发现很多的系外行星候选对象。

尽管有这些成功，“开普勒号”采用的探星方法却要求行星轨道相对于“开普勒号”的视线倾角小。由于这一限制，“开普勒号”发现与地球大小相仿、与恒星距离类似于地球与太阳之间距离的行星的可能性只有0.47%。因此，相对于银河系中的行星总数而言，目前我们能探测到的行星数量实在是少得可怜，由此发现外星生命的概率可能也很低。

⑧为什么还没找到外星人？

外星生命世界在理论上比牛毛还多得多，那我们为什么仍未能找到它们？

1961年，美国天体物理学家弗兰克·德雷克博士设计出了“德雷克公式”——一个用来推测“可能与我们接触的银河系内外星智慧文明的数量”的公式。这个颇具争议性的公式糅合了以下多个估计值。

●相对适合的恒星的形成速度

●这些恒星中被行星环绕的比率

●每个行星系统中的类地行星数量

●这些行星中发展出智能生命的行星比例

●这些有外星人的行星中具备恒星际通信能力的行星数量

●这些有恒星际通信能力的外星文明的“寿命”

针对“德雷克公式”的批评，大多是基于公式中的因子完全来自推测，因此这个公式根本不能被用来得出任何确凿的结论。尽管如此，需要指出的是，这个公式原本就不是出于科学目的，而是旨在激发这方面的讨论。德雷克本人运用此公式，带有戏谑性地估计银河系中有大约10000颗包含智能生命、并且有能力与地球通信的行星。

基于“哈勃”空间望远镜的观测，可观测的宇宙中有至少1250亿个星系。据估计，在所有类太阳恒星中至少有10%拥有行星系统。也就是说，可观测的宇宙中有6.25乘以10的18次方颗恒星被行星环绕。即便假定其中只有10亿分之一的恒星拥有支持生命的行星，在可观测的宇宙中也有大约6.25乘以10的9次方颗支持生命的行星。

既然理论上有比牛毛还多得多的外星生命世界，那我们为什么至今仍未能找到外星人呢？这个显而易见的矛盾就是著名的“费米悖论”的核心内容：

A. 要么外星人是存在的——科学推论可以证明，外星人的进化要远早于我们人类，它们应该已经来到地球并存在于某处了；

B. 要么外星人是不存在的——迄今为止，人类并未发现任何有关外星人存在的蛛丝马迹。