航天计划制定者必须意识到天体生物学不仅仅是寻找生命

天体生物学有助于我们在更广阔的视角下，探究我们人类在宇宙中是否孤独。但要做到这一点，我们需要知道星系如何形成、行星如何发展、它们内部构造如何、海洋和大气何时形成，以及如何和为什么适宜生命出现。

天体生物学发源并迅速兴起于20世纪90年代中期，当时陨石ALH84001记录的信息表明火星可能存在生命引起了人们的兴趣，同时其他恒星的行星系的发现引起了广泛的国际关注。那个自从人类有意识以来就产生的问题——“我们在宇宙中是否孤独？”——最终已在我们掌握中了吗？

“哈勃”太空望远镜拍摄的星系图

自从美俄登月冷战竞争结束后，天体生物学第一次为美国非官方空间计划提供了深刻的基本概念。如果每年在空间科学上要花费超过20亿美元的话，还有比寻找古老而深刻的问题答案更有说服力的原因吗？但这一目的目前仍未实现。长此以往，宽广而深远的天体生物学实际上退化到一个狭窄的概念中。

最初的承诺

按照最初的构想，天体生物学的任务远不止在我们太阳系寻找生命。它涉及到对目前行星状态的理解；它们如何形成及它们初始态的特性；45亿年来导致当前状态的进化过程；以及相同的过程在其他行星的可能演变过程。它是关于理解行星的可居住性和不可居住性，以及我们太阳系甚至银河系其他地方的真实生物分布状况。

为实现这一目标，我们需要了解在可辨认行星从围绕年轻的太阳的气体与灰尘盘形成前零时刻它们的“建筑材料”是什么。年轻的太阳本身是由一些不规则的冷而慢速旋转的气体与灰尘残骸崩塌形成的，这些气体与灰尘是生存在宇宙最初形成的100亿年中的上一代恒星产生的。

行星演化的多样过程是什么？例如，为什么地球、金星和火星相互间有那么大的差异呢？研究适于生存的以及可能满足条件的行星和卫星，给我们提供了起始条件和进化状态的不同而导致有些适于生命存在、有些则一片荒芜的认识。

我们需要知道为什么海洋和大气在某些星球上形成并运转，为什么它们在其他星球上不存在。我们需要了解为什么某些星球上有磁场而其他没有，这些场的寿命和稳定性，以及它们在形成大气层和保护生命不受宇宙射线伤害中的作用。我们需要知道星球的爆炸史，以此理解是否大的撞击事件使得生命繁荣化为泡影。我们需要了解行星系统如何形成——例如，是不是像木星这样巨大的行星是复杂生命进化的必要条件，因为这些行星像“宇宙吸尘器”般扫荡彗星，而彗星的撞击会严重影响较小行星的环境？

天体生物学要求具备对不同任务的丰富背景知识，观察、实验和理论计算来实现它最初要揭示生命与星球之间联系的承诺。我们需要这一广阔背景来理解同样的过程在其他太阳系是如何发生的，以及是否有其他适宜生物居住的星球。除了研究我们自己太阳系内的行星、恒星和小目标以外，还需要对其他星系进行细致的观察，并标定我们在那里发现的行星的特性。

因此，天体生物学的研究目标就不仅仅是在火星或木卫二上寻找生命。虽然一部分人或许希望在这两个星体上找到生命，但在那儿没有找到生命痕迹并不是意味着天体生物学计划失败。相反，这是一个非常重要的科学结果，它告诉我们许多关于什么条件适于生命起源与发展，什么条件对生命有害的信息。

没有生命的证据在理解何处、为什么存在生命方面，与找到生命的证据同样重要——虽然不可否认对它的报道将没有那么光辉耀眼。

但事实是美国航空航天局（NASA）正以一种柔弱的方式来进行天体生物学计划。一方面，认识太阳系外行星的计划发展得非常好，计划用绕地望远镜来寻找环绕其他恒星的行星并对它们进行标定。但目前用太空船在太阳系内寻找生命的任务这一工作重点——虽然是探查工作中的一个重要而显示智慧的部分——已经把计划中那些目标不是直接针对是否生物在其他地方可以生存的计划排除在外了。例外的是社团发起的“发现”计划，它包括一些小的低成本任务，包括到水星“信使”以及到彗星“等高线”、“星尘”、“大碰撞”等和到土星的“卡西尼”，最后的“大预算”任务，是在NASA当前的任务逻辑尚未形成前就通过的。

局限的观念

美国政府执行机构已经限制了新的到火星和木卫二的行星空间任务，而这两颗星是继地球之后生物最有可能出现和定居的地点。这些地方是探索的重要目标，但它们显然不能单独构成一个计划来证明天体生物学的宏伟目标。到地球孪生姐妹——金星的计划在目前这种狭隘的观念面前都毫无地位，有什么比知道为什么与地球那么相像的金星没有生命更为重要的呢？至于认为金星更接近太阳的陈腐观念只是这个问题的卡通解释。目前的途径同样没有为那些在行星科学上有极高重要性而在天体生物学上不太重要的计划留余地，例如飞跃冥王星计划被总统在2002财政年度省去后，转由美国国会资助。

由于这一评论传到了媒体，NASA对2003财政年度的提案预算取消了“新地平线”冥王星任务和木卫二环绕器，将这两者以更为一般的“新边疆”计划取而代之。

在对天体生物学的狭隘观念上，科协必须承担一部分指责。没有几个行星科学家以上述方式理解系统不同部分之间多样而复杂的关系。对他们来说，将天体生物学理解为狭隘的在火星及木卫二上寻找生命，将其与“真正的”行星科学分开，然后痛责天体生物学的狭隘更为容易些；同样的，科协同时由于人们对发现生命的渴望而同意太阳系探查计划的顺利施行。

图为火星

返回其根本

天体生物学是个非常好的主意。在更广阔的视角下，它是一个一体化的主题，使不同年龄的人们、科协和美国政府之间发生共鸣。我们必须破除目前美国流行的对天体生物学的狭隘框架。是的，我们希望得知我们在宇宙中是否孤独。但要做到这一点，我们需要知道星系如何形成，行星如何发展，它们内部构造如何，海洋和大气何时形成，以及如何和为什么适宜生命出现。我们需要理解什么样的过程导致今天我们在太阳系中所见到的结构，然后这些同样的过程是如何在其他行星上演，产生我们在其他地方看到的完全不同的结果的。

为实现这一理想，需要包含与平衡太阳系探查计划。需要一个包含众多任务、观察、计算和实验的天体生物学计划来实现整个宏伟蓝图。当前的太阳系探查计划太过狭隘。火星和木卫二本身不能组成平衡后的太阳系探查计划，及时把“发现”计划考虑在内也不能。如果我们幸运的话，目前的努力可能可以回答“我们在宇宙中是否孤独？”的问题，但无法回答“为什么？”

[Nature，2002年2月14日]