地外生命探索概要

“惠更斯”探土卫六
“惠更斯”探测器于2005年1月14日到达泰坦
的表面。发回第一批350多幅照片。
• • • • 证实关于土卫六上具有甲烷河流的猜想； 大气浓度约是地球大气的1.5倍； 最上面是一层薄薄的岩石外壳； 底部有侵蚀的痕迹，曾遭到过河流的冲刷；
•
时速为 24千米的风存在；
非常类似于46亿年前的早期地球。
所以氨基生命可能在温度比较低的世界里生存。 • 如果星球表面的大气压很高，如在60个大气压 时，液态氨的沸点温度变成98摄氏度，氨基生 命可能在高压下生存。
• 元素周期表中硫与氧同族，
性质相似。硫在地球上的室 温时是固体，高温时是气体。 • 科幻作家构思在温度较高的 星球上生存着硫基生物，吃 含硫量极高的食物。 • 地球上曾经找到生活在硫矿
• 预计有智慧生命的星球有10万～1000万个。
三、飞碟之谜
如果有众多的文明星球，可能有比我们的科 学技术更先进的。他们有能力与地球人类联系， 可能乘坐“飞碟”来地球。 • “飞碟”是人们发现的一些在空中飞行的形似
碟子一样的不明飞行物（UFO）。最初报导在
1974年，有几个直径有30多米，碟子形状的怪物 在天上飞行。 • 甚至有人宣称看到了“宇宙人”、“曾被宇 宙人抓去”等等。
“赛克洛普斯星际通讯相位阵”示意图 没有获得经费支持，未能实现
• 星际分子大多数由氢、氧、碳、氮、硫、
硅6种元素组成。前4种元素是组成生命单元 细胞的蛋白质和DNA的最基本的元素。
• 星际空间有大量有机分子，
说明构成生命的基本物质到处
可见。
• 发现这些构成生命的基本物质并不等于发现了 地球之外的生命。因为生命的存在和发展需要适 宜的外界自然环境，如适宜的温度、液态水、大 气、光和热等。
• 恒星的行星如果有智能生物，要到地球来拜 访，即使是近处的，飞碟速度也接近光速，也 要经过4.3～100年才能到达。
• 天文学家探测过近处的恒星（100PC）没有
发现那里有文明社会存在。 • 有人说看见了乘飞碟来地球的外星人，但总 是回避和人类见面，不可信的。能坐飞船到地 球，其科技水平远远超过我们，还怕与人类交 流？
4，寻找太阳系内的生命
太阳系的空间探测没有发现其它行星和卫星有肉 眼可见的动植物。
•
水星是所有行星中表面温差最大的，向阳面
的温度最高时可达连锡和铅都会熔化的摄氏430
度。但背阳面的温度可降到摄氏零下160度。很
难有生命存在。
• 金星温度高达摄氏450度，表面压力为90个 大气压。云层的主要成分是硫酸的浓缩溶液及 少量的盐酸和氢氟酸。很难有生命存在。 • 火星上没有肉眼可见的动植物，更没有像人 类一样的智能动物。火星人、火星运河、火星 人发射人造卫星等，已经被证实不存在。
微弱的电波信号，装备电波发射设备后，将成
为有很强的空间通讯设备。 • 进行宇宙通讯必需选择理想的频率窗口。选 用的频率是能穿过地球的电离层，也能穿过地 外文明所居住的星球的大气层。
最佳的通讯频段：水洞
• 在1400兆赫频率附近，天空背景噪音很小， 只有50K，而在300兆赫附近，背景噪音则高 达300K。
2、“类地行星”的估计 • 生命的孕育需要长期稳定：地球年龄为46亿
年，30亿年时出现有细胞核的细胞，7亿年前， 出现多细胞生物，3500万年前才出现类人猿， 人类的文明史才有5000多年，而发达的高科技时
代更是近百年的事。从孕育生命到发展成文明社
会需要几十亿年的时间。
• 只有类太阳恒星主宰的行星系统才能提供长期
在智能生物的波江座ε星和鲸鱼座γ星作了
监测，累计达200小时，没有检测到外星人发
来的信号。
• 第二期奥兹玛计划 改用两台口径较大的射电望远镜，仍在21厘米 波段上，对660颗离我们较近的类太阳恒星进行
监测，也没有得到结果。
• “高分辨率微波巡视”计划
改用阿雷西博305米的射电望远镜，对100光年
以内的800-1000颗类太阳恒星进行监测，结果还 是一无所获。
• 1974年11月17日丹麦人
劳尔森拍摄的不明飞行物照 片（左图）。 • 研究表明，许多不明飞行物为气象气球、 陨星、行星以及飞机着陆时的指示灯，及某
些气象现象。有些飞碟现象是由电离了的空
气所形成的明亮的等离子体组成，它们是电 晕放电造成的。有些关于飞碟的报道则是有 意编造出来的骗局。
2，飞碟是外星人乘坐的飞船吗？
且要有水和氧气，否则就会热死、冻死、渴死
和憋死。有些科学家也在思考和探寻这样一个 似乎很离奇的可能性，即宇宙中是否可能存在 与地球上完全不同的非碳基生命？ 硅基生命；氨基生命；硫基生命：
硅基生命
1891年，德国申纳尔提出硅基生命概念： • 硅与碳在同一族元素中，性质与碳很相似。
• 宇宙中有很多硅，硅化合物的热稳定性使得以
二、地外生命存在可能性的探讨
三、飞碟之谜
四、搜寻地外智慧生命（SETI） 五、寻找太阳系外的行星系统
一、寻找太阳系内的生命
1，人类的家园――地球 • 地球诞生于46亿年之前，诞生时温度较 高，大气中的氧气也很少。 • 几亿年后，逐渐冷却，形成地壳；大气
中的水汽凝结变为雨水，形成海洋；变成
了氧气和氢气；变成适于生命诞生和存活
所需的所有营养物质的微生物。
地球细菌在月球上存活！
地球上的微生物到了在几近真空、充满宇宙
射线的月球表面还能继续生存。1969年降落月
球的“阿波罗12号”太空船，收回了两年半前
无人探测船“观察家三号”留在月球上的相机，
发现其底部带着的地球上的微生物“缓症链球 菌”仍然存活。
南极洲冰原深处发现虾状生物
• 木星、土星、天王星、海王星的大气主要是
由液态的甲烷、氢和氨构成的。从现在探索的
结果来看，存在生命的可能性微乎其微。
在太阳系行星及卫星上寻找水和大气
• 退而研究行星和卫星的环境，如有没有水、
大气及其成分等。
•凤凰号在火星北极发现液态水。 • 土星的第六个卫星，木星的第二个卫星被探 有液态水海洋，认为具有地球类似的演化历史，可 能孕育生命。
地外文明探索
文汇小学张继红
生命的诞生和演化
人类从哪里来？
• 我们都产生于几十亿年前的一颗恒
星的核心。 • 也曾经是恐龙身上的一部分。
我们是唯一的吗？
地外文明非常应该是存在的，否则，
地球人类和文明不就成了神秘、偶然的
东西了吗？当然，也有人认为，就是独
一无二的。
寻找地外生命
屡遭挫折，百折不饶。
一、寻找太阳系内的生命
慢的。地球上最早的生命发生在地壳诞生后 10亿年，到现在已有几十亿年的时间。 5）必要的有机物的化学元素，如氢、碳、 氮、氧、铁等。宇宙诞生初期缺少这些元素， 所以生命形成也需在宇宙诞生相当长时间之 后才能发生。
3，地球上的生命来自彗星和陨石吗？ • 彗星主要由水、氨、甲烷、氰、氮、二氧化
碳、甲基氨的分子组成。 • 彗星瓦解后散落在轨道上的碎片闯入地球大 气形成流星雨，落到地面成为陨石。 • 19世纪，开始研究陨石的成分。分析1838年
硫基生命
里的、厌氧的古细菌。很有
可能是以硫作为自己生命的
介质。它们不需要氧。
二，地外生命存在可能性的探讨
1、宇宙中的有机分子 • 生命进化：由低级生物进化到高级生命；
由无生命物质转化为生命物质。 • 射电观测发现来自银河系内外的星际分子 共100多种，构成地球生物的基本元素在宇 宙空间的各个方向都有。
土卫六下雨的场景
探测土卫二
• 木卫二上的“喷泉”
美国宇航局
（NASA）的哈勃
空间望远镜在木
卫二的南极地区
发现了可能高达
200千米的间歇性
喷泉 间约7小时
5，在地球上寻找极端恶劣环境下的生物
行星和卫星上的自然环境恶劣，没有找到生 命的迹象。地球上有些地方的自然环境也是极
端恶劣。
如果一些生物在地球上的一些恶劣环境下可
以生存，在其他行星和卫星上是否也可能存在？
细菌和微生物能承受恶劣环境
• 格陵兰冰川下3千米处发现微生物； • 深海火山口发现能够承受高压和高温的细菌；
• 阿塔卡马沙漠的土壤中发现能够经受住寒冷、真
空、干旱和辐射考验的细菌；
• 在红海附近盐滩发现耐盐的细菌；
• 在美国加州金矿毒液中发现耐酸细菌；
• 在南非矿井中发现能够从周围岩石和空气中获取
2）液态的水，或相当于水的某种液体。既是生
物体的必要组成部分，也是各种生物化学反应
的必要介质。若是固体，反应的几率很低。 3）适宜的大气层，防止宇宙线和陨石的侵害， 保护水资源。导致生命起源的多种天然有机化 合物，需要在大气中通过紫外线照射和电火花
才能合成。
4）足够长的时间。生命的发生过程是非常缓
四，搜寻地外智慧生命（SETI）
国际宇航科学院成立了“搜寻地外智慧生命”
的专门的委员会，把搜寻地外智
慧生命有关的各种活动纳入了科
学的轨道。简称SETI。
1959先驱性的论文：德雷克提 出在1420兆赫附近搜寻地外文明
的建议，得到了强烈的反映。成
为SETI科学的第一块里程碑。
1、宇宙通讯
• 射电望远镜的发展已具备接收来自宇宙空间
降落在南非的陨石后，发现其中确实含有氨基
酸、核酸盐、碳氢化合物。
火星陨石
• 目前，共有12块陨石被
确认是来自火星。它们是
由于小天体撞击火星被抛
入空间，来到地球的。
• 右上图是火星陨石的ALH84001的，分析出由碳酸
盐组成的微细管状结构，是36亿年以前火星上存在
的原始微生物的化石。
在地球南极发现的火星陨石中，出现了可 能是某种微生物的形态结构。
• 2010年初，美国宇航局的科学家在南极洲180 米深的冰原深处发现了一种虾状生物和一根水
母的触须。
较复杂的生命体能在这样恶劣的环境下生
存。有理由认为，在太阳系的一些星球上，如 木卫二的冰层下面也可能有类似的生物存在。
6，生命的多种可能形式
地球上的生命都是以碳和水为基础， 因此 称为碳基生命，它们需要一定的温度环境，并
稳定的条件。如果恒星质量太大，演化太快。
• 银河系千亿颗恒星中约有40亿颗与太阳质量
和温度差不多，且有行星系统的恒星； • 它们的行星系统中也有可能有一颗和地球差 不多的行星，即“类地行星”。只有老年“类地
行星”则可能有生命，但也可能因“恐龙灭绝”
式的灾难而毁灭。
• 文明社会也是有寿命的，最长的也会随恒星的
离地球。
我们为什么恰好生活在
这样一颗星球？
2，地球生命
• 大约在36亿年前，地球上开始出现生命，先在 海洋里，然后到陆地，先是低级的，然后发展 Nhomakorabea到高级；
• 6亿年前，三叶虫有了完整生命；
• 4亿年前，生命从海洋爬上陆地；
生命的孕育需要非常苛刻的条件！
需要非常长的时间！
地球型生命存在的5个条件
1）合适的温度；
1，不明飞行物（UFO）的报道
• 2002年7月30日晚10点半左右，一 个神秘的发光体掠过江苏、河南、陕 西、四川、重庆等地的天空。目击者 很多，描述非常相似：飞得很高，很
大，速度并不快，呈扇形；持续两三
分钟到十几分钟。
• 判断：高度在500千米以上，远比
飞机的速度快，外形很像一只向外喷 射物质的空间飞行器。
的星球。
地球表面70.8%的海洋使它成为 美丽的“蓝色水球”
• 地球离太阳距离适中，阳光适中，不太冷，不
太热，为各种生命的存活提供了基本条件。其它
行星都不具备这个条件。
• 地球质量适中，能够维持住 海洋和大气层。 • 水是生命孕育和发展的必要 条件，地球上的水资源十分丰
富，地球引力阻止了水蒸气逃
其为基础的生命可以在高温摄氏200度甚至到
400度下生存。
• 这种生命可以不摄取有机物，而只从宇宙空间 中吸收星光维持生命。 • 硅基生命呼出的则是二氧化硅（沙粒）。
氨基生命
• 液态氨和水有许多显著的化学相似性，液态氨
在溶解方面比水更强。液态氨取代水，作为生
命所必需的溶液和介质。
• 一个大气压，温度在摄氏-34以下氨是液态，
• 1400兆赫附近的21厘米和18厘米波长成为
进行宇宙星际通讯理想的频率窗口。21厘米 是中性氢谱线(H)，18厘米是氢氧基谱线(HO)。 所以这个频率范围称为“水洞”。
2，奥兹玛计划
• 1960年奥兹玛计划是第一次有计划地搜寻 地外文明。使用美国国立射电天文台25米射
电望远镜，在21厘米波段，对两颗最可能存
演化为红巨星的时候毁灭。
3，文明社会的计算公式（美国德雷克）
N＝Rs f p n f1 fi f c L
Rs恒星诞生率；fp有行星系统的恒星概率；n适 合生命居住的行星数；f1可居住生命并出现生命的 行星概率； fi出现智慧生命的概率；fc能进行星际 通讯的概率；L为文明社会寿命。