----- 有時候我覺得地球在宇宙之中是孤獨的,有時候又覺得不是,但地球無論是否孤獨,我都覺得是一件奇妙的事 ----- Arthur C. Clarke (1917 - 2008)。
我們並不孤獨 (We Are Not Alone),這一句普通話,不知道給大家帶來多少憧憬、浪漫、想像空間,也不知道有多少科學家為此致力於外太空的研究、探索,甚至要重登月球、征服火星,尋求地球以外的生命。更有無以計數的外星迷們,期盼有一天看到外星人降落地球。誠然,仰視夜晚的星辰,即使以微乎其微的機率估算,與地球環境相似、極可能有生命的星球,仍以萬計,只是到目前為止,我們所見到的外星人,僅出現於小說與影視。
尋求外太空生命,被列為本世紀重大的太空研發重心,美國太空總署 NASA 的 TPF (Terrestrial Planet Finder) 計畫,就是用來發現太陽系以外的類似地球,在太空建構可見光與紅外線兩個觀測站,藉兩站互補的功能,觀測遠方星球的形成與發展,有哪些環繞在大星球軌道的小星球,同時衡量星球的大小、位置、溫度、大氣成份,因為可以精確觀測到地球這麼大的「小」的星球,觀測的資料可以供科學家判斷生命的可能性。上圖是NASA 的示意圖(點選放大),左圖是可見光觀測站,預計 2014 年發射,右圖是紅外線觀測站,預計 2020 年發射。
多年的努力與期盼,仍沒有外星生命的直接證據,漸漸有人對不孤獨的假設質疑,浩浩宇宙之中真的有類似地球的星球嗎?即使有,真的有如地球上的高等生命嗎?或者說,我們現在居住的地球,是少數的幸運例外?換言之,我們也許是孤獨的。
英國東英格蘭大學 Andrew Watson 教授,在最近一期的外星生物 (Astrobiology) 雜誌撰文,說地球能進化到現在的文明,在宇宙眾星之中,正是極少數的幸運者。從統計上看,類似地球環境的星球也許不在少數,NASA 的觀測站也許真的發現類似地球的星球,但要趕上地球的文明程度,機會微乎其微。
Watson 教授用一個簡單的數學模型來推演他的論點,他說一個星球要進化到有如地球的文明程度,需要四個階段:
第一階段是從星球的形成,到單細胞生物的生成。為期約 5 億年。
第二階段是從單細胞生物進化到多細胞生物。為期約 15 億年。
第三階段是特別種類細胞的生成,特別細胞的出現,就可以進化成複雜的生物組織。為期約 10 億年。
第四階段是人類的進化,人類進化到會說話、會用語言表達。為期約 10 億年。
這四個階段的進化各自獨立,需依序發展,但每一階段的成功機會不高,都在 10% 以下,從一顆星球的誕生進化到會說話的人類,成功的機率是這四個階段成功機率的乘積,也就是 0.01%,而期限則是跨越 40 億年。也就是說在 40 億年裡,四個階段都依序順利發展,在一萬個與地球環境相同的星球裡,僅有一個成功。如果相信 Watson 教授的說法,真該慶幸我們活在今天的地球上,而且彼此還能用語言溝通。
Watson 教授是一位環境專家,他的出發點是基於環境的適居性,星球一旦不適居住,即使星球仍然存在,文明與生命必然完全毀滅。以地球為例,當在太陽的光線持續增強,地球的末日就開始了,太陽與別的星球同樣的依序發展,估計在 10 億年內,太陽的發光會增強 25%,使得地球平均溫度高到50°C,地球就不再適合居住。如果陽光持續加強,地面上升到 100°C 的高溫,地球上的水完全蒸發,在極端乾熱之下,就沒有生命能存活。所以任何星球在進化到文明的過程中,一旦遇不適宜的環境變化,進化即告終止。
另外一些關鍵性步驟,也常改變進化的生態,無法回頭。Watson 教授舉植物的光合作用為例,光合作用製造了含氧的大氣層,組織複雜的陸地動物因而生成,這一轉變一旦形成,不依賴氧氣為生的生命,進化就告終止。
Watson 教授最後說,只有極少數進化到高等智慧的星球,才會產生如人類的「觀察者」,來討論進化的問題、來尋求答案。至於是否會發展出先進的太空大遷徙,來逃避不適居住的星球,Watson 教授認為可能,他說他的模型僅是預測在僅有的時間之內高等智慧進化的可能性,一旦高等智慧進化形成,「觀察者」因應而生,必然盡其所能尋找適合居住的地方,包括太空大遷徙。
當然,「不孤獨」派的人對 Watson 教授的論述並不認同,SETI Institute 的天文學家 Seth Shostak 就有代表性,他說:除非我們完全瞭解相關的進化程序,實在不能以現有的生命生態,來預測另一世界生命存在的機率,Watson 教授雖然說高等智慧的生命非常稀少,卻沒有方法證實,如果事實正好相反,如果眾星系是高等智慧生命之家,那我們就要積極的去證實。
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