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藝術家對GN-z11星系的想象，它是目前已知的最古老的星系。（圖片來源：Pablo Carlos Budassi Wikimedia）

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在科幻小說《三體》中，答案顯然是否定的，無數(shù)的生命體及地外文明蟄伏于宇宙之中，此消彼長，日轉星移。而現(xiàn)實或許也是如此，也許在幾十億年前，類太陽恒星的行星上就已經(jīng)出現(xiàn)了宇宙中最早的生命。他們可能早已湮沒在時間的長河中，也可能在宇宙中留下了痕跡。循著這些蛛絲馬跡，我們或許就能找到宇宙生命的起源。

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撰文 | 亞伯拉罕·洛布（Avi Loeb）

翻譯 | 洪藝瑞

審校 | 吳非

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在宇宙大爆炸發(fā)生后約1500萬年，爆炸產生的電磁輻射逐漸消散，整個宇宙冷卻至接近室溫。在2013年的一篇論文中，我把這個階段稱為“早期宇宙的宜居時期”。如果人類生活在那個時期，即使沒有太陽也無關緊要，因為宇宙的輻射背景就可以讓我們足夠暖和。

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但是生命在那時就已經(jīng)誕生了嗎？答案很可能是否定的。這不是因為缺乏適宜的溫度，而是因為宇宙中缺乏生命必需的化學元素——碳元素和氧元素。在大爆炸發(fā)生后的20分鐘內，宇宙中僅含有少量的氫和氦、極其微量的鋰，以及幾乎可以忽略不計的其他更重的元素。只有在大爆炸發(fā)生約5億年后，第一批恒星將氫和氦融合為氧和碳，從而讓生命成為可能。

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那么宇宙中的生命究竟起源于何時呢？宇宙中大多數(shù)恒星都形成于太陽誕生數(shù)十億年前?；诤阈切纬傻臍v史，我和拉斐爾·巴蒂斯塔（Rafael Batista）、戴維·斯?。―avid Sloan）計算了從第一顆恒星誕生到遙遠的未來，不同的時間點生命出現(xiàn)的概率。結果表明，類太陽恒星周圍的生命很可能在最近幾十億年才出現(xiàn)。未來，在圍繞矮星運行的行星上，可能還會誕生更多的生命。例如離我們最近的矮星比鄰星，它的壽命能達到太陽壽命的數(shù)百倍，能夠為其行星提供長達10萬億年的熱量?；蛟S有一天，人類科技足夠發(fā)達，我們就能遷徙到像比鄰星b這樣的行星上，開啟新的生活。

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離我們最近的恒星：比鄰星（圖片來源：ESA/Hubble & NASA）

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當然，以上推測都建立在一個假設上——水是生命之源。水是目前已知的唯一能夠支撐生命的液體，但人類對自然的探索仍然相當有限，誰也沒有把握說我們一定是對的。宇宙早期是否有其他能支持生命的液體出現(xiàn)？在我們和馬納斯維·林加姆（Manasvi Lingam）合作發(fā)表的一篇新論文中，我們就發(fā)現(xiàn)在第一批恒星形成后，氨氣、甲烷和硫化氫可能以液態(tài)的形式存在，隨后出現(xiàn)的可能是液態(tài)乙烷和丙烷。盡管這些液體與生命之間的相關性仍然不明確，但我們可以進行實驗探究。目前的難點在于，需要首先創(chuàng)造出合成生命，哈佛大學的杰克·紹斯塔克（Jack Szostak）及全世界其他團隊正積極嘗試攻克這個難題。如果成功，那么我們就可以探究在水之外的其他液體中能否誕生生命。

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要想知道宇宙生命何時起源，可以嘗試在最古老恒星的行星上搜尋生命的跡象。那么如何確定哪些恒星最古老呢？天文學家認為，這些恒星由于形成較早，因此主要由氫和氦組成。比氦更重的元素，我們稱之為“金屬”，這些元素在古老恒星中含量應該較低。事實的確如此，我們已經(jīng)在銀河系邊緣發(fā)現(xiàn)了一些缺乏金屬的恒星，它們很可能是宇宙中最早誕生的一批恒星。這些恒星往往含有高于平均水平的碳，我們把這種恒星稱為“高碳低金屬”（carbon enhance metal poor, CEMP）恒星。

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我和我之前的學生納塔莉·梅什（Natalie Mashian）對CEMP恒星進行了研究，我們認為繞CEMP恒星運轉的行星可能主要由碳組成，能夠為宇宙早期生命的誕生提供良好的基礎。因此，我們可以尋找那些繞CEMP恒星運行，并且大氣組成存在生物標記的行星。通過計算這些行星的年齡，我們就可以推測宇宙生命大約起源于何時。

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早期宇宙中的星系團（圖片來源：P.Rosati et al.; X-Ray: CXC, NASA / Optical: ESO, VLT）

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另一種方法則是搜尋宇宙中早期文明發(fā)出的信號。這些信號可能是推動光帆時產生的一束光，也可能是一些宇宙尺度的工程項目留下的痕跡，比如移動一顆恒星。但不太可能會是通訊信號，因為將信號從宇宙這頭傳輸至另一頭，可能需要數(shù)十億年，沒人會想通過這種方式進行交流。

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但這些生命的痕跡注定不會長久。10萬億年后，暗能量造成的宇宙加速膨脹會讓整個宇宙陷入黑暗和寒冷之中，所有的生命或將陷入永恒的沉寂。我們無法想象10萬億年后人類將如何應對這場災難，我們甚至不知道那時人類是否存在。但我們仍然可以為未來人類留下一筆遺產——我們可以珍惜眼前美麗的自然環(huán)境，對大自然的饋贈葆有感恩之心。如果人類的后裔足夠聰明，能夠熬過那段黑暗時光，那么或許我們今天的行為會讓他們感到驕傲，并把我們的貢獻銘刻在他們的歷史之書上。

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關于作者

亞伯拉罕·洛布（Avi Loeb）是哈佛大學天文學系前主任，哈佛和史密森天體物理中心理論與計算研究所所長。

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原文鏈接：

https://www.scientificamerican.com/article/when-did-life-first-emerge-in-the-universe/

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