本文节选自 Roberto Battiston 的著作《第一缕曙光：从大爆炸到我们在太空中的未来》。 本文最初发布于 MIT Press Reader。
当我们意识到有一个地外访客“Oumuamua”（夏威夷语意为“侦察兵”）时，它早已过了离太阳最近的点，并像来时一样迅速而隐秘地离去。我们说的是 2017 年首次观测到的来自银河系另一区域的小行星，它是来自遥远世界的信使。我们对这个黑暗的、可能呈雪茄状的碎片了解多少？它以如此快的速度拜访了我们的太阳系，以至于能迅速离开。
很少。我们知道它不是由冰组成的，因此一定是岩石类型。当它靠近太阳时，它没有像彗星那样燃烧。我们知道它不发射电磁辐射。最强大的射电望远镜也没有找到它的踪迹。它的轨道是引力轨道，由太阳的引力决定；一个微小的、非惯性的分量可以用我们恒星附近辐射压力效应来解释。我们知道，在进入太阳系之前，它的速度与我们太阳系所在的银河系区域天体的特征速度相匹配。这使得我们可以排除它来自离我们最近的十几个恒星中的一个的想法，因为它的速度会太高。然而，我们已经确定了四个更远的恒星，它在过去一百万年里可能经过了它们附近，速度足够慢，以至于它可能起源于其中一个星系。
所以，我们不确定它到底来自哪里，是否已经来过我们的太阳系，去过多少个其他系统，或者它的组成是什么。根据一种假设，它可能是被潮汐力摧毁的一颗系外行星的碎片。在这种情况下，它将比形成于原始星云的主带小行星或奥尔特云中的天体更为罕见。可以肯定的是，在数百万到数千万年的时间尺度上，像“Oumuamua”这样的碎片可以使不同的星系相互接触。一项估计甚至预测，每天有 10,000 颗地外小行星会穿越海王星轨道。
在数百万到数千万年的时间尺度上，像“Oumuamua”这样的碎片可以使不同的星系相互接触。
如果我们能探索其中一个，看看它是由什么组成的，那将是很有趣的。这类小行星似乎是适合将生命以休眠状态从银河系一个部分输送到另一个部分的载体。虽然这类太空任务会因为这些碎片移动的速度而变得困难，但并非不可能，考虑到未来我们的观测能力将大大提高，使我们能够比我们识别“Oumuamua”更早地识别这些天体。另一个想法是，一些地外天体在与木星近距离接触损失了一些能量后，可能会被困在我们的太阳系中；已经发现了一些候选者。这种方法将使探索任务更容易完成。
然而，即使是我们太阳系内的行星也在相当高的速率下进行通信和物质交换。并非所有人都知道，我们这里有大约 10 块来自火星的岩石样本，尽管还没有一个任务将物质从火星带回来。火星上的陨石撞击会产生碎片，由于火星大气稀薄，这些碎片可以被抛射到太空中。其中一些可以到达地球，穿透我们的大气层，像普通陨石一样坠落。通过比较各种陨石的同位素组成与 NASA 机器人任务在火星上测量的结果，我们能够识别和区分火星陨石与其他陨石。
最后，我们应该记住，太阳系绕银河系中心公转大约需要 2.2 亿年。自 45 亿年前形成以来，它已经完成了大约 20 次完整的旋转。这意味着，在生命在地球上出现的时间尺度上，新形成的太阳系至少完成了三次完整的公转，并与来自遥远星系的碎片发生了接触。
2019 年，我参加了在伯克利举行的“宇宙生命迁徙”突破性讨论会议。我对会议主题感到困惑：我认为我们几乎不知道宇宙中的生命，那么我们如何谈论生命的迁徙呢？但回想起对“Oumuamua”的观测，我还是参加了，我很高兴我参加了。我被会议演讲的科学质量和该主题的极端吸引力所震惊。生命可能不需要巨大的岩石星舰才能从一个行星系统迁徙到另一个。考虑到细菌，我们已知的最小的生命有机体，甚至病毒，它们可以生活在细菌内部并繁殖，我们可以设想其他适合这种运输的机制。
例如，含有能够承受太空条件的细菌和孢子的微小冰晶和尘埃，可以从行星高层大气区域扩散到太空中。当尺寸变得微观时，与依赖质量的引力相比，依赖表面积的恒星辐射推力就占了优势。就好像一个行星在身后留下了香水踪迹。含有休眠生命的行星尘埃会被辐射推动，直到达到很高的速度并超越给定的星系，扩散到其他系统或星云，在那里它们可以找到适宜的条件进行繁殖和进化。我们习惯于认为太空浩瀚无垠，完全不适合生命。或许我们应该改变这种看法。太空不像我们想象的那么空。实际上，银河系的不同部分在与我们地球生命出现相似的时间尺度上进行物质交换交流。
我们知道有多种生物能够承受极端恶劣的条件，例如太空中的条件：近乎完美的真空、极端温度和电离辐射。
但是生命在太空中存活的可能性有多大？嗯，即使在这里，大自然也会给我们惊喜。事实上，我们知道有多种生物能够承受极端恶劣的条件，例如太空中的条件：近乎完美的真空、极端温度和电离辐射。各种地衣、细菌和孢子都能够存活，失去它们所有的水分，进入一种完全不活跃的状态——这种状态可以持续极其长的时间——一旦它们再次发现自己处于潮湿的大气中，就可以从中恢复。这类测试已经在国际空间站和各种实验室中进行过。即使是更复杂的有机体浮游生物，也表现出抵抗这些严峻条件的能力。
真正的非凡案例是水熊虫。这些非常常见的微小动物，身长约半毫米，生活在水中。它们有八条腿，一个嘴巴和一个消化系统，以及简单的神经和大脑结构。它们还可以进行有性繁殖。它们在自然界中有成千上万种不同的变种，并且具有独特的代谢特征。为了承受长期的干旱条件，它们的身体可以完全脱水，失去大约 90% 的水分，并卷曲成一个微小的、桶状的结构。换句话说，它们就像在冷冻干燥自己。一旦这个过程完成，它们的代谢速度就会减慢 10,000 倍。最令人惊奇的是，它们可以在这种状态下维持数十年，一旦暴露在湿气中，只需 20 到 30 分钟就能再次苏醒。但还有更多。当处于脱水状态时，它们可以承受太空真空以及高于正常大气压的压力，接近绝对零度的温度或高达 150°C 的温度。它们的耐辐射阈值比对人类致命的剂量高数百倍。它们能够硬化的秘诀在于一种糖——海藻糖，这种糖在食品工业中也被广泛使用。干燥时，这种糖会取代细胞中的水分子，使动物处于一种玻璃化的状态。
此外，水熊虫的 DNA 被一种蛋白质保护，这种蛋白质可以减少辐射损伤。这些信息足够让我们假设这些微小动物来自太空吗？我想不是。它们不同寻常的新陈代谢更可能是我们在地球上进化适应的结果。事实上，水熊虫是为数不多的在地球上发生的五次灭绝事件中毫发无损地出现的生物之一。这就是为什么它们是乘坐陨石或彗星进行长途太空旅行的最佳候选者。最近，由于 2019 年初坠毁在月球上的以色列私营探测器“Beresheet”任务，水熊虫获得了一些媒体关注。该探测器携带了一群这些微小动物，处于脱水状态。考虑到它们微小的尺寸，它们很可能在坠毁中幸存下来，并将长时间处于休眠状态，随时准备从休眠中苏醒。用一颗小行星取代以色列探测器，我们有了一个教科书式的例子，说明生命可能如何来到地球。
或者生命如何可能从地球迁徙到我们银河系的其他行星。
用一颗小行星取代以色列探测器，我们有了一个教科书式的例子，说明生命可能如何来到地球。
因此，生命的起源问题仍然悬而未决，即使我们正在一步步地朝着解决方案迈进。在过去的十年里，越来越强大的计算仪器使我们能够从量子力学的基本原理出发，模拟越来越大、越来越复杂的分子系统的形成，这些分子系统现在已经由数千个原子组成。计算生物学领域正在以惊人的速度发展；现在这只是计算能力的问题。
同时，我们极大地发展了我们解码和操纵 DNA 的能力，甚至创造了第一个简化的基因组结构，这些结构源自生物体并能够自我复制。我们现在谈论的是合成生命，围绕人类设计的 DNA 构建，这是一个具有巨大发展前景的领域。
因此，生命所需的复杂分子结构的创造，或者确认病毒和细菌物种进化过程中存在基因组稳定性岛屿，很可能是在未来能够实现的目标。届时，我们将拥有另一种理解地球生命如何发展的工具。谁知道呢？也许我们会发现外星人是我们自古以来就共存的特殊的生物形式；而我们一直在火星或木星和土星冰冷卫星的表面下寻找它们！
Roberto Battiston是一位物理学家，专长于实验性基本粒子物理学和基础粒子物理学，涉及粒子加速器和太空。他是几本书的作者，其中包括本文节选的《第一缕曙光》。
