正文

在持久的搖搖欲墜狀態(tài)中保持平衡

失控 作者:(美)凱文·凱利


  

三十年前,生物學家請 NASA (美國國家航空和航天管理局)將兩個無人操縱的探測器發(fā)射到最有可能找到地外生命的兩個待選星球——火星和金星上,并用探針插入它們的土壤檢測是否有生命跡象。

ASA 的生命探測器是一個相當復雜、精密而且昂貴的精巧裝置,一旦著陸,就能從灑落其上的塵土中找尋細菌生命的蛛絲馬跡。說話溫和的英國生物化學家詹姆斯?洛夫洛克是 NASA 聘請的顧問之一。他發(fā)現(xiàn)了一個能夠更好檢測行星生命的辦法。這個辦法不需要價值數(shù)百萬美金的精巧玩意兒,甚至都不需要發(fā)射火箭。

洛夫洛克是現(xiàn)代科學研究領域罕見的奇才。他在英格蘭康沃爾郡鄉(xiāng)下一個灌木籬笆墻圍繞的石頭庫房內從事科學研究,仿佛一位獨行俠。他保持著無可挑剔的科學聲望,卻不隸屬于任何正規(guī)的科研機構,這在動輒就需要大筆資金的科學界實屬罕見。他那鮮明的獨立性滋養(yǎng)了自由思想,也離不開自由思想。二十世紀六十年代早期,洛夫洛克提出了一個顛覆性的建議,讓 NASA 探索團隊的其他成員都感到不痛快。他們是真想向外星發(fā)射探測器,而他卻說不必找這個麻煩。

洛夫洛克告訴他們,只需通過一架天文望遠鏡進行觀測,他就能確定某行星是否有生命。他可以通過測量該行星大氣層的光譜來確定其氣體的成分。包裹著行星的大氣組成就能揭秘星球是否存在過生命體。因此,用不著投擲一個昂貴的罐罐穿越太陽系去查明真相。答案他早就知道了。

1967年,洛夫洛克寫了兩篇論文,預言說,根據他對星球大氣光譜的解讀,火星上面沒有生命。十年后,NASA 發(fā)射了環(huán)火星軌道航天器,再十年后的數(shù)次壯觀的火星軟著陸[1]探測終于明白地告訴世人,火星確實如洛夫洛克預測的那樣死氣沉沉。對金星進行的類似探測帶回來同樣的壞消息:太陽系里除地球之外一片貧瘠。

洛夫洛克是怎樣知道的呢?

是通過對化學反應和共同進化的研究?;鹦谴髿夂屯寥乐械某煞直惶柹渚€賦予能量,被火星核心加熱,再被火星引力吸附,歷經數(shù)百萬年進入動態(tài)平衡。懂得了化學反應的一般規(guī)則,科學家就可以將星球當作一個大燒瓶里的物質來對它們的復雜反應作計算?;瘜W家得出火星、金星以及其他行星的近似反應方程式之后,等號兩邊基本持平:能量、吸入成分;能量、逸出成分。通過天文望遠鏡、以及后來的實地采樣獲得的結果都符合反應方程式的預測。

地球卻不同。地球大氣中氣體混合的路數(shù)不循常。經洛夫洛克查明,它們的不循常,是共同進化累積形成的有趣效果。

以氧氣為例,它占地球大氣的21%,造成地球大氣的不穩(wěn)定。氧氣是高活性氣體,能在我們稱之為火或燃燒的激烈化學反應中與許多元素化合。從熱力學角度來看,由于大氣氧化了固體表面,地球大氣中氧氣的高含量理應快速下降才對。其他活性示蹤氣體[2],如一氧化二氮、碘甲烷也處于異常爬升的水平。氧氣雖與甲烷共存,卻根本不相容,更確切地說,它們太融洽了,以致于會相互引爆。令人費解的是,二氧化碳理應像在其他行星那樣成為大氣的主要成分,卻僅僅是一種示蹤氣體。除大氣之外,地球表面的溫度及堿度也處于異乎尋常的水平。整個地球表面似乎是一個巨大、不穩(wěn)定的化學變異。

在洛夫洛克看來,似乎有一種看不見的能量,一只看不見的手,將互動的化學反應推至某個高點,似乎隨時都會回落至平衡狀態(tài)。火星和金星上的化學反應猶如元素周期表那般穩(wěn)定,那般死氣沉沉。以化學元素表來衡量,地球的化學性質是不正常的,完全失去了平衡,卻充滿活力。由此,洛夫洛克得出結論,任何有生命的星球,都會展現(xiàn)奇特的不穩(wěn)定的化學性質。有益生命的大氣層不一定富含氧氣,但應該突破規(guī)范的平衡。

那只看不見的手就是共同進化的生命。



·     [1] 火星登陸探測:在發(fā)射了“水手”號探測器的基礎上,美國實施“海盜”號火星著陸探測計劃,共研制了兩個“海盜”號火星探測器。1975年8月20日發(fā)射“海盜”1 號,1976年6月19日探測器進入了火星軌道,7月20日降落裝置在火星表面軟著陸成功,進行了大量拍照和考察,在火星上工作時間達6年,于1982年 11月停止發(fā)回信息。1975年9月9日“海盜”2號發(fā)射上天,1976年8月7日進入火星軌道,9月3日降落裝置在火星表面軟著陸成功,在火星上的考察至1978年7月停止。這兩個探測器專門對火星上有無生命存在進行了4次檢查和重要的試驗。

·     [2] 示蹤氣體:是在研究空氣運動中,一種氣體能與空氣混合,而且本身不發(fā)生任何改變,并在很低的濃度時就能被測出的氣體總稱。其它示蹤氣體包括:氟仿、過氧乙酰硝酸酯、二氧化氯、氮氧化物、二氧化硫、氡、汞。由于示蹤氣體的總量非常小,因此它們的變化幅度可以非常大。目前空氣成分變化最大的是二氧化碳,工業(yè)化開始后其濃度增加了約40%。


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