三十年前,生物學(xué)家請(qǐng) NASA (美國國家航空和航天管理局)將兩個(gè)無人操縱的探測(cè)器發(fā)射到最有可能找到地外生命的兩個(gè)待選星球——火星和金星上,并用探針插入它們的土壤檢測(cè)是否有生命跡象。
ASA 的生命探測(cè)器是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜、精密而且昂貴的精巧裝置,一旦著陸,就能從灑落其上的塵土中找尋細(xì)菌生命的蛛絲馬跡。說話溫和的英國生物化學(xué)家詹姆斯?洛夫洛克是 NASA 聘請(qǐng)的顧問之一。他發(fā)現(xiàn)了一個(gè)能夠更好檢測(cè)行星生命的辦法。這個(gè)辦法不需要價(jià)值數(shù)百萬美金的精巧玩意兒,甚至都不需要發(fā)射火箭。
洛夫洛克是現(xiàn)代科學(xué)研究領(lǐng)域罕見的奇才。他在英格蘭康沃爾郡鄉(xiāng)下一個(gè)灌木籬笆墻圍繞的石頭庫房?jī)?nèi)從事科學(xué)研究,仿佛一位獨(dú)行俠。他保持著無可挑剔的科學(xué)聲望,卻不隸屬于任何正規(guī)的科研機(jī)構(gòu),這在動(dòng)輒就需要大筆資金的科學(xué)界實(shí)屬罕見。他那鮮明的獨(dú)立性滋養(yǎng)了自由思想,也離不開自由思想。二十世紀(jì)六十年代早期,洛夫洛克提出了一個(gè)顛覆性的建議,讓 NASA 探索團(tuán)隊(duì)的其他成員都感到不痛快。他們是真想向外星發(fā)射探測(cè)器,而他卻說不必找這個(gè)麻煩。
洛夫洛克告訴他們,只需通過一架天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè),他就能確定某行星是否有生命。他可以通過測(cè)量該行星大氣層的光譜來確定其氣體的成分。包裹著行星的大氣組成就能揭秘星球是否存在過生命體。因此,用不著投擲一個(gè)昂貴的罐罐穿越太陽系去查明真相。答案他早就知道了。
1967年,洛夫洛克寫了兩篇論文,預(yù)言說,根據(jù)他對(duì)星球大氣光譜的解讀,火星上面沒有生命。十年后,NASA 發(fā)射了環(huán)火星軌道航天器,再十年后的數(shù)次壯觀的火星軟著陸[1]探測(cè)終于明白地告訴世人,火星確實(shí)如洛夫洛克預(yù)測(cè)的那樣死氣沉沉。對(duì)金星進(jìn)行的類似探測(cè)帶回來同樣的壞消息:太陽系里除地球之外一片貧瘠。
洛夫洛克是怎樣知道的呢?
是通過對(duì)化學(xué)反應(yīng)和共同進(jìn)化的研究。火星大氣和土壤中的成分被太陽射線賦予能量,被火星核心加熱,再被火星引力吸附,歷經(jīng)數(shù)百萬年進(jìn)入動(dòng)態(tài)平衡。懂得了化學(xué)反應(yīng)的一般規(guī)則,科學(xué)家就可以將星球當(dāng)作一個(gè)大燒瓶里的物質(zhì)來對(duì)它們的復(fù)雜反應(yīng)作計(jì)算?;瘜W(xué)家得出火星、金星以及其他行星的近似反應(yīng)方程式之后,等號(hào)兩邊基本持平:能量、吸入成分;能量、逸出成分。通過天文望遠(yuǎn)鏡、以及后來的實(shí)地采樣獲得的結(jié)果都符合反應(yīng)方程式的預(yù)測(cè)。
地球卻不同。地球大氣中氣體混合的路數(shù)不循常。經(jīng)洛夫洛克查明,它們的不循常,是共同進(jìn)化累積形成的有趣效果。
以氧氣為例,它占地球大氣的21%,造成地球大氣的不穩(wěn)定。氧氣是高活性氣體,能在我們稱之為火或燃燒的激烈化學(xué)反應(yīng)中與許多元素化合。從熱力學(xué)角度來看,由于大氣氧化了固體表面,地球大氣中氧氣的高含量理應(yīng)快速下降才對(duì)。其他活性示蹤氣體[2],如一氧化二氮、碘甲烷也處于異常爬升的水平。氧氣雖與甲烷共存,卻根本不相容,更確切地說,它們太融洽了,以致于會(huì)相互引爆。令人費(fèi)解的是,二氧化碳理應(yīng)像在其他行星那樣成為大氣的主要成分,卻僅僅是一種示蹤氣體。除大氣之外,地球表面的溫度及堿度也處于異乎尋常的水平。整個(gè)地球表面似乎是一個(gè)巨大、不穩(wěn)定的化學(xué)變異。
在洛夫洛克看來,似乎有一種看不見的能量,一只看不見的手,將互動(dòng)的化學(xué)反應(yīng)推至某個(gè)高點(diǎn),似乎隨時(shí)都會(huì)回落至平衡狀態(tài)?;鹦呛徒鹦巧系幕瘜W(xué)反應(yīng)猶如元素周期表那般穩(wěn)定,那般死氣沉沉。以化學(xué)元素表來衡量,地球的化學(xué)性質(zhì)是不正常的,完全失去了平衡,卻充滿活力。由此,洛夫洛克得出結(jié)論,任何有生命的星球,都會(huì)展現(xiàn)奇特的不穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)。有益生命的大氣層不一定富含氧氣,但應(yīng)該突破規(guī)范的平衡。
那只看不見的手就是共同進(jìn)化的生命。
· [1] 火星登陸探測(cè):在發(fā)射了“水手”號(hào)探測(cè)器的基礎(chǔ)上,美國實(shí)施“海盜”號(hào)火星著陸探測(cè)計(jì)劃,共研制了兩個(gè)“海盜”號(hào)火星探測(cè)器。1975年8月20日發(fā)射“海盜”1 號(hào),1976年6月19日探測(cè)器進(jìn)入了火星軌道,7月20日降落裝置在火星表面軟著陸成功,進(jìn)行了大量拍照和考察,在火星上工作時(shí)間達(dá)6年,于1982年 11月停止發(fā)回信息。1975年9月9日“海盜”2號(hào)發(fā)射上天,1976年8月7日進(jìn)入火星軌道,9月3日降落裝置在火星表面軟著陸成功,在火星上的考察至1978年7月停止。這兩個(gè)探測(cè)器專門對(duì)火星上有無生命存在進(jìn)行了4次檢查和重要的試驗(yàn)。
· [2] 示蹤氣體:是在研究空氣運(yùn)動(dòng)中,一種氣體能與空氣混合,而且本身不發(fā)生任何改變,并在很低的濃度時(shí)就能被測(cè)出的氣體總稱。其它示蹤氣體包括:氟仿、過氧乙酰硝酸酯、二氧化氯、氮氧化物、二氧化硫、氡、汞。由于示蹤氣體的總量非常小,因此它們的變化幅度可以非常大。目前空氣成分變化最大的是二氧化碳,工業(yè)化開始后其濃度增加了約40%。