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化学家拿有未有氢气来判别这么些星球上有未有性命,人家外星人靠氧气氟气来呼吸不行啊?

最近的一则新闻,又一次引起人们对地外生命的注意,消息称前美国航空航天局科学家吉尔伯特莱文说40多年前,火星上就发现了生命的痕迹并给出了一些证明。

对于有没有外星人这个问题,相信几乎所有的人都会给出肯定的答案。宇宙到底有多大?这个问题我们谁也不能准确的回答,只能无奈的以“无限”这个词来形容。按照逻辑推理,在无限的宇宙中,外星人的生命形态必定也是多种多样的,他们并不一定和我们地球人是一样的。在多年以前,著名的生物化学家、作家艾萨克.阿西莫夫就对此进行了研究,在他《生命并非我们所知》一书中,他假想了宇宙中可能出现的六种生命形态,如下图所示。

几十年过去了,探索宇宙的设备翻新了一茬又一茬,技术也是日新月异,而关于地外生命的探索似乎没有太大的进展。每年都有人不定期地放出一些消息,让本来倦怠的神经重新兴奋,始终保持对地外生命的关注。

没有哪个科学家说过地外文明或者生命一定需要氧气,但目前人类寻找地外文明老拿宜居带说事倒是真的。

地球上就存在不需要氧气的生命,如厌氧菌。这种菌在氧气中就不能存活,只有在没有氧气的时候才能活跃起来。比如破伤风杆菌,一般都要等到伤口好了,封闭了,里面没氧了就活跃起来,开始噬咬人类的生命。

所以奉劝因外伤伤口颇深的人们,一定要注意清洗消毒,然后先注射破伤风疫苗,先让机体产生抗性以应对破伤风杆菌的危害。否则等你觉得伤口好了,万事大吉了,它们就要猖獗的危害你了。

人是碳基生命,地球上多数生命都基于碳基,人类第一个想要找的就是碳基生命,退而求其次,人类似乎还可以接受硅基生物,认为硅基和碳基相似,也可能产生相似的物质。这就是人类思维的局限,总是在寻找和人类自己类似的体系,以人类现有的认知模式,人类很难理解另一个体系,包括人类发明的仪器设备。所有人类发明的设备,也只是人类感官的延伸,包括创造的种种理论,只是用数学语言描述了人类对宇宙的感知。

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目前科学家们寻找外星生命和外星文明时确实是以地球为标准的,准确的说只有通过地球标准找到的外星生命和外星文明才是我们可以理解的,再者说寻找外星生命和文明总要有一个标准的,以我们一直以来生存的地球为标准寻找外星生命和文明也并不过分。

其实天文学家们在发现新的类地行星的同时也是在为人类寻找新的家园,至于上面有没有外星人倒是其次。由于地球上全部都是碳基生命因此都需要水和氧气才能生存,假如说外星人也需要水和氧气才能生存的话就说明人类和他们在生物学上离的不远,将来是有可能变成朋友进而展开合作的,毕竟茫茫宇宙同为碳基生命本就是一种缘分。

而相比碳基生命,目前还处于设想阶段的硅基生命就很难被找到,因为硅基生命按照设定是生存在高温高压没氧气没水的环境中的,甚至可能以硫酸为食,其外表在我们看来就是一坨废旧金属。

吃铁喝硫酸的硅基生命和呼吸氧气喝水的碳基生命相比,后者显然更有可能和人类做朋友并被人类所理解,而前者由于和人类根本不是同一个生物学,因此不论是交流还是合作都会异常困难。

宇宙中可能真的存在不需要氧气和水的生命甚至文明,但我们在没见过它们之前是无法以它们为标准去寻找外星生命的,因此人类科学家只能以人类的标准去寻找外星生命。

没科学家拿氧气来说事,氧气既不是生命存在的必要条件也不是充分条件,即使在地球上也存在完全与氧气隔绝的生命体,所以题主的问题是不存在的。

生命体的唯一标准是主动的与环境进行能量交换。符合这一标准的都属于生命体。

地球生命的基本零件是碳,不是氧,所以我们也被称为碳基生命体。

与碳可以具备同等待遇的还有硅和氮,即宇宙中可以出现的生命形式还可能有硅基生命体与氮基生命体,但因其适宜的环境温度与地球差异太大,因此在地球上无法发现,因此也无法证明。

生命体还受时间进度影响,即完成一个基本交互所需时间,比如,人类发出一个最简单含义的声音或完成一个基本肢体动作都不超过1秒,而海星做出同样的一个交互动作需要几分钟,一些昆虫则只需要几毫秒,这就是差异,硅基生命体据推测可能做出一个动作要数天甚至几十天,如果要念一首诗可能需要数年,这样的生命体即使也进化到智能生命,你也难以与其沟通。

所以,科学家在寻找比较容易发现的生命存在时,选择以水,尤其是液态水为标准,并非氧气,而寻找智能生命时选择电磁信号为标准,这样至少我们可以接收交流,但外星智能生命未必采用这种方式交流,这只是我们人类目前具备的交流手段而已,如果外星生命也用这种手段交流,那说明与地球人类大致处于同一水平,我们也就不用担心被碾压蹂躏了,换作科技水平远超我们的,建立交流未必是好事。

在回答这个问题前,首先要明确一个事实。

人类目前所有已经发现的元素,基本已经包括了整个宇宙的元素。按照中子和质子的数量,从原子量从1开始到200多的超重元素,基本可以确定没有遗漏。

基于化学元素基本没有遗漏这个事实,我们再来讨论为什么碳,氧,水被假定为生命的必要元素。

首先,生命是一个需要维持始终处于低熵的系统,换句话就是生命必须要有能量的输入。第二就是生命体的构成必须要一定的稳定性。第三生命进化还要求构成生命体的元素具有预定的活跃性。

从能量的获取角度来说,地球上的生命有吸收外来能量的植物,靠叶绿体吸收光。也有靠分解化学能维持能量的动物,靠分解糖类获得化学能。甚至还有海底火山口附近靠地热的热能维持的极端生物。

所以,从能量获取的角度,我们甚至能设想想太阳能电池一样获取能量的硅基生物,或者靠温度差获取能量的其他无机生命体。

但是,就像我们不能把一个二极管定义为生命一样,生命体本身行构成需要一定的复杂性。但是生命体的复杂性是怎么来的?当然是靠进化。

而进化,就需要构成生命的元素,具有一定的稳定性和活跃性。

更准确的说,这个稳定性和活跃性,都必须恰好在一个很窄的比例范围内。

因为稳定性,决定了构成的生命体有一个稳定的形态特征,并且能够将这种特征遗传下去。毕竟现实世界,史莱姆这种黏嗒嗒还能到处蹦的生物,是不存在的。

而元素活跃性,则决定了生物的进化可能。毕竟,一上来就天然构成足够复杂足够智能的神造物,不是绝对不可能自然出现,但是可能性太小了,其概率不会超过在打字机上乱蹦的猴子正好打出一本莎士比亚巨著。生命还是要靠慢慢的变异进化来堆积复杂性

也就是说,一个生命体,构成它的元素化学性质不能太稳定,太稳定了,生命缺乏足够的变异,很难堆积出足够的复杂性。也不能太活泼,太活泼了难以维持生物特征,甚至上一秒刚好满足构成生命的准则,下一秒就演变成了一滩液体。

而在我们人类掌握的所有元素化学性质里面,只有碳,氧,氢的化学性质,刚好可以满足上面的要求,足够的稳定,也恰到好处的活泼。

这不是缺乏想象而不能设想其他形态的生命,而是由最基本的化学决定了生命的形成足够苛刻,能满足相关条件元素的并不多。

当然,我们不能否认,宇宙足够大,什么样的奇迹都可能出现。但是,宇宙中其他生命基于,碳,氧,氢的可能性,远远超过其他的可能。

可以毫不夸张的说,在我们这个宇宙,生命是碳基形态的可能性,在99%以上。所以,我们基于碳基来寻找地外文明,没有什么不对。

其实现在的科学家对于地外生命的研究已经发生很大的改变了。他们并没有把氧气作为衡量一个星球能否产生生命的必要条件。

记得以前学过的关于生命的知识,认为一个星球要想产生生命水和氧气是不可少的。没错这是地球的标准,或者说是人类的标准。科学家用这样的标准去衡量地球以外的太阳系星球,其结果可想而知。地球是太阳系中唯一存在生命的星球。后来随着科学家对宇宙特别是太阳系认识的不断加深,看到了其它星球的一些特殊之处,对生命产生的基本条件的看法也发生了改变。

图示:地球生命

现在的科学家认为,一个星球能否产生生命需要具备三个基本条件:其一,这个星球具有组成生命的必要物质元素,如碳氢氧氮硫磷等。其二,生命活动所需要的能量来源,如阳光、潮汐能等。其三,类似水的液体,如水、液体甲烷等。

在我看来,科学家对一个星球是否能够形成生命的条件已经方的很宽了。生命是由各种元素组成的,因此一颗星球要形成生命必须要有这些物质元素。这个一般的星球都能具备。生命活动所需要的能量来源形式也变成多种多样。在地球上我们认为万物生长靠太阳,离开了太阳生命无法产生。但是那些距离太阳遥远而变得寒冷的兴趣就不能产生生命了吗?科学家认为没有太阳的能量,生命也可以利用其它能量存活。在地球上水是生命之源,那没有水生命能够产生吗?也许可以的,因为有些星球上有其它物质组成的液体,很有可能也产生了生命的。

图示:外星生物

按照这些新的条件来衡量太阳系的星球,科学家发现太阳系中的很多星球都具备了产生生命的基本条件。如土星卫星土卫六上面存在着甲烷海洋,可以代替水的作用。木星的卫星木卫二和土星的卫星土卫二存在着冰下海洋。厚厚的冰壳虽然挡住了阳光,但是他们内核的热量可以会生命活动提供足够的能量。

因此这些星球在理论上是可能产生了生命的。具体有没有生命的存在,还要等到我们有能力到达那里一探究竟了。

图示:土卫六表面的甲烷海洋可能存在着生命

什么时候人类拿地球标准和人类标准来判定一个星球呢?那就是衡量这个星球适不适合人类居住的时候。一个外星球能够产生外星生命,但这并不意味着这颗星球适合人类生存的。人类要移民到地球以外的星球上生活,那么这颗星球上就必须有水,有氧气,环境和地球差不多。如果没有那就想办法制造出来,也要达到和地球你相似的环境,否则人类将无法在这个星球上长期生存。

图示:宜居星球

外星人呼吸可以不用氧气,但是地球人必须要用氧气。没有氧气的星球人类是活不下去的。这就是为什么有时候科学家说某颗星球没有氧气不适合居住的原因了。考虑人类生存的问题就必须从人类的角度出发,大家说是这样吧?

自以为是,科学理论成千千万,你也就只听到过地球生命需要氧这一条,你甚至不知道生命需要氧这个必备条件的理论是只针对目前已知且现实存在的地球生命的,然后就开始喷科学家了?东拼西凑听了点东西就开始质疑?还质疑不到正确的点上,硅基生命的猜想早就提出来了,难道别人就不会想到外星生命不一定需要氧?就你能?就你聪明?就你脑子灵活?你连地球生命需要氧的原因和氧如何跟身体内的成分发生化学反应不知道,却来喷科学家不能想到外星生命不一定需要氧?实话告诉你,我上学的时候也是个学渣,但面对自己不理解的问题我从不信口开河,从来不会拿自己只了解了九牛一毛的东西去和别人争论,自知之明是个好东西,挑别人毛病也要挑对点,否则狗叫没什么区别

科学不是凭空想象,什么硅基生命、汽车人,在可观察的世界里是没有的,你可能又会说了我们观察不到就不能说人家不存在,当然这是无法反驳,因为我们确实不知道它们到底存不存在。但科学讲究证据,不能凭空捏造,否者那就是不是科学而是科幻了。

在科学体系里,一切理论基石大厦都必须有理可依,经得起推敲的。而目前科学家观察到的生物样本只有地球生物体系一种,所以在没有其他观察样本作为参考的情况下,科学家只能以这唯一的样本体系作为参照来进行宇宙探索。

要是在宇宙探索中真的发现了其他诸如硅基生命等物种,那么这个参照范围才能扩大。

对于地球生命是这样定义的:具有能量代谢功能,能回应刺激及进行繁殖的开放性系统。人类以此标准寻找地外生命,期望看到和人类一模一样的外星人。这可能就是痴人说梦,人类从自己视野出发,放眼宇宙,只能是一片生命沙漠,在自己的感知构建的体系中寻找其他生命,只能是在自娱自乐。

目前人类寻找地外文秘的最基本方法有三点:

一是通过观测的方法,寻找太阳系外行星中的类地行星,寻找类地行星中的宜居带行星;二是观测寻找光变异常的恒星,跟踪研究其光变是否由文明引起;三是搜寻太空中有规律可疑的无线电讯号。

这几条似乎都与有没有氧气没啥关系。

人类发射无线电波已经100年了。1974年,位于美国波多黎各的阿雷西博天文台,向距离地球25000光年的“M13球状星团”发射了一串信息,被视为人类首次向地外文明发出的正式信号。

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时空通讯专注于通俗的科学话题,愿与大家一同探讨。

目前观测宇宙的设备已经很先进了,如果有地外生命,应该可以得出一些结论,根据宇宙大爆炸模型推算,宇宙年龄大约138.2亿年,按照经验来说,如果有多个生命存在过,也可能在历史的长河中彼此错过,这似乎解释了一部分找不到地外生命的原因。

判断是否有生命的依据

基于这个认知,科学就开始设想了外星文明,准确说是生命所需要的最基本的生存条件,因为我们只见过碳基生命,所以科学家的评判标准就是基于碳基生命所必需的生存条件来划分的。其中,水是最重要的一个因素,其次就是合适的大气,最后就是温度(是否在宜居带内)。实际上,不同的科学家可能标准还有些出入,不过说到底,就是地球上的生物能生存在最低限度的环境条件。

科学家拿有没有氧气来判定这个星球上有没有生命,人家外星人靠氢气氦气来呼吸不行吗?

其实这个话题咋看上去非常具有说服力,宇宙那么大,为什么都要像人类一样呼吸氧气,需要水以及碳水化物补充能量,就不能呼吸氢气氦气甚至氮气,不行吗?不妨来看看有这样的可能吗?

一、有多少种可能的生命?

不要以为就你们想到了宇宙中存在其他类型的生命,因为科学家的脑洞比各位大多了,要不然各位咋就没成为科学家呢?那么有多少中可能的生命类型呢?

碳基生命

1.碳基水基生命,以碳为核心元素,水为介质的生命类型

2.碳基氨基生命,以碳为核心元素,氨为介质的生命类型

3.硼基硼基氟化氢基生命,以硼为核心元素,氟化氢为介质的生命类型

…..

硅基生命

以硅为核心元素,硅烷为介质的生命类型

…..

能量形式的生命

以内量形式(没有实体)存在,比如等离子体状态的生命类型

人造类型的生命

不做新陈代谢的生物电能或者量子计算机为载体的生物

以电磁波与信息形式存在的生命

你不得不佩服科学家的脑洞,但问题提出很简单,求证却很难,所有大胆设想,严密论证的科学思维就要了科学家的亲命!

二、迄今为止发现了哪几种类型的生命?

当然您并没有猜错,我们在地球上仅仅是发现了碳基类型的生命,在月球和火星上均未发现任何类型的生命,而更遥远的宇宙深处,除了发现部分有机分子以外则是一片空白,留待各位去发现!

三、为什么地球上有那么多可能形成生命的化合物,却只出现了碳基生命?

这是一个非常好的问题,这首先得来了解下碳元素的特性:原子有四个自由电子,其还原性和氧化性基本相当,而且碳原子只有两个电子层,比同族的锗、锡,硅,铅等元素强一些,并且碳链通过碳原子的勾勾搭搭长度可以有2个一直到数千个,因此以碳链为骨架的有机分子是地球上无数有机化合物的基础!而碳基生命从碳水化物中获取能量的过程则是有氧化过程完成的,尽管碳基在地球上多种优越性,但碳基生命分子结构并不稳定,无论是高温还是低温都可以破坏这个结构,或者在辐射的条件下可以达到破坏条件,因此从这个角度讲碳基生命也是非常脆弱的!

那么吃瓜群众的问题也来了,为什么就有四个电子的碳原子可以呢?别的不行吗?其实并不是,其他组成分子链更复杂的完全没有问题,但关键并不是要复杂,而是要稳定,因为生命需要有一个稳定的载体!

四、硅跟碳的功能类似,也许会稍稍弱那么一点,但地壳中硅元素最丰富(除氧元素以外),为什么从未出现硅基生命?因为硅可以形成硅烷或者硅酮等长链的方式形成生命,而且更具硅化合物的特征甚至可以在高温下生存,这不是更具优越性?

1.硅形成链的能力是比较差的,硅烷的硅数只能达到8而且稳定性非常差。

2.其实硅烷以及衍生物的热稳定性也非常差

3.很多溶剂都会破坏硅-硅键,无法作为生命的介质

…….

所以硅形成硅基生命的希望是幻灭的,即使硅元素是地壳中第二大元素也没有毛用!

五、也许宇宙中有条件迥异的星球,为什么我们只找有液态水星球的生命?

这理解起来其实不难,宇宙中的天天何止千千万,但据我们所知也就地球上形成了生命,这是最好的案例,也是唯一的案例,那么我们在寻找生命时候当然会倾向于和我们条件类似的星球,并且碳基生命有如此多的优势在地球如此优秀条件的星球中脱颖而出,这都是有原因的!假如我们放着这么大个案例不去参考,非得要太阳上找生命,很抱歉,你可以领盒饭走人了!

地球生命的演化史

另外碳基生命的介质-水是非常关键的,因此系外行星搜索时我们会非常感兴趣液态水的存在,但我们并不是特别关心氧的存在,为何会如此,氧不是生命必须的气体吗?其实不然,在地球上就有很多不需要氧就能生存的生命,比如大肠杆菌可以有氧也可以无氧(发酵来获取能量),乳酸菌则有氧无氧都主要利用发酵!但有一点要指出的是只要有水就会存在氧气,因为液态水的存在,在温暖的气候下会大量蒸发,而高层大气中的光解则会让氢元素逃逸而留下氧元素,尽管非常微量,但数十亿年累计将是非常可观的数量!

现有的认知是人类面临的最大枷锁,提高认知能力,而不是将期望寄托在发展以当前认知为基础的设备上,我们才有可能找到“外星人”,在更高的认知能力下,也许能发现更多不同的生命形态,那时候对于生命的定义也会随之改变。

那么问题就出现了,这些道理我们一般的人能够想到,那科学家们难道就想不到吗?在寻找外星生命的道路上,科学家们为什么会那么执着的寻找有氧、有液态水等适合碳基生命生存的星球?本人认为应该从以下几个方面来考虑。

我们肉眼所及,和用设备拓展后的视野里,宇宙是没有边际的,按照人类推近及远的经验,这么大的宇宙,这么多的星球,不可能不存在另一个生命。是观测的视野不够大,还是观测的时间不够长,我们不得而知。

人总是倾向于简单的方法

请思考一个场景,如果你在荒山野岭迷了路,你应该怎么找到出去的路?根据人类的经验,正确的做法就是找到河流或者小溪,并沿着水流动的方向一直前进,最终就会找到出去的路。那么除此之外就没有路出去吗?答案显然是否定的,肯定还有其他的方法可以出去,但通常情况下我们不会去冒险,还是会选择最简单的方法。

当然你可以说我偏不、就不,我就要去找其他的路出去,说不定其他的路更方便也更近呢!这也无可厚非,但另外的选择是不确定的,有可能是向好的方向发展,但更多的可能是让你处于更加复杂的境地。因此如果我们的目的只是尽快走出去,那么我相信大家都会选择沿着水走这条路吧。

同样的道理,科学家们并不否认有其他的生命形式的存在,但这是不确定的,如果将大量的精力花费在这上面,很有可能会走许多弯路,甚至是走进死胡同。而碳基生命的存在是确定的,只要找到和地球相似的星球,就很有可能在上面找到外星生命甚至是外星文明,这明显是一条简单的道路,也是一条正确的路。

然而真的是这样的么,其实,人类一直没有找到地外生命的根本原因还是认知错误,或者可以说是认知局限。人总是推己及人,以自己所在的体系去推另一个体系,认为只有与自己体系相似的体系,才能产生相似的事物。

上世纪70年代,NASA还发射了4艘探测器,在完成太阳系行星探测任务后,正在往太阳系外飞去,它们是先驱者10号、11号,旅行者1号、2号。

这4艘探测器上都携带了刻有地球和人类信息的金属片,旅行者1号、2号上面还带有金唱盘和读取唱片的金刚石留声机针,可以在太空中漂泊10亿年还保存如新,声音无损。

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