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

在科幻小說《三體(ti) 》中，答案顯然是否定的，無數的生命體(ti) 及地外文明蟄伏於(yu) 宇宙之中，此消彼長，日轉星移。而現實或許也是如此，也許在幾十億(yi) 年前，類太陽恒星的行星上就已經出現了宇宙中最早的生命。他們(men) 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(si) 馬跡，我們(men) 或許就能找到宇宙生命的起源。

撰文 | 亞(ya) 伯拉罕·洛布（Avi Loeb）

翻譯 | 洪藝瑞

審校 | 吳非

在宇宙大爆炸發生後約1500萬(wan) 年，爆炸產(chan) 生的電磁輻射逐漸消散，整個(ge) 宇宙冷卻至接近室溫。在2013年的一篇論文中，我把這個(ge) 階段稱為(wei) “早期宇宙的宜居時期”。如果人類生活在那個(ge) 時期，即使沒有太陽也無關(guan) 緊要，因為(wei) 宇宙的輻射背景就可以讓我們(men) 足夠暖和。

但是生命在那時就已經誕生了嗎？答案很可能是否定的。這不是因為(wei) 缺乏適宜的溫度，而是因為(wei) 宇宙中缺乏生命必需的化學元素——碳元素和氧元素。在大爆炸發生後的20分鍾內(nei) ，宇宙中僅(jin) 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。隻有在大爆炸發生約5億(yi) 年後，第一批恒星將氫和氦融合為(wei) 氧和碳，從(cong) 而讓生命成為(wei) 可能。

那麽(me) 宇宙中的生命究竟起源於(yu) 何時呢？宇宙中大多數恒星都形成於(yu) 太陽誕生數十億(yi) 年前。基於(yu) 恒星形成的曆史，我和拉斐爾·巴蒂斯塔（Rafael Batista）、戴維·斯隆（David Sloan）計算了從(cong) 第一顆恒星誕生到遙遠的未來，不同的時間點生命出現的概率。結果表明，類太陽恒星周圍的生命很可能在最近幾十億(yi) 年才出現。未來，在圍繞矮星運行的行星上，可能還會(hui) 誕生更多的生命。例如離我們(men) 最近的矮星比鄰星，它的壽命能達到太陽壽命的數百倍，能夠為(wei) 其行星提供長達10萬(wan) 億(yi) 年的熱量。或許有一天，人類科技足夠發達，我們(men) 就能遷徙到像比鄰星b這樣的行星上，開啟新的生活。

離我們(men) 最近的恒星：比鄰星（圖片來源：ESA/Hubble & NASA）

當然，以上推測都建立在一個(ge) 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(ti) ，但人類對自然的探索仍然相當有限，誰也沒有把握說我們(men) 一定是對的。宇宙早期是否有其他能支持生命的液體(ti) 出現？在我們(men) 和馬納斯維·林加姆（Manasvi Lingam）合作發表的一篇新論文中，我們(men) 就發現在第一批恒星形成後，氨氣、甲烷和硫化氫可能以液態的形式存在，隨後出現的可能是液態乙烷和丙烷。盡管這些液體(ti) 與(yu) 生命之間的相關(guan) 性仍然不明確，但我們(men) 可以進行實驗探究。目前的難點在於(yu) ，需要首先創造出合成生命，哈佛大學的傑克·紹斯塔克（Jack Szostak）及全世界其他團隊正積極嚐試攻克這個(ge) 難題。如果成功，那麽(me) 我們(men) 就可以探究在水之外的其他液體(ti) 中能否誕生生命。

要想知道宇宙生命何時起源，可以嚐試在最古老恒星的行星上搜尋生命的跡象。那麽(me) 如何確定哪些恒星最古老呢？天文學家認為(wei) ，這些恒星由於(yu) 形成較早，因此主要由氫和氦組成。比氦更重的元素，我們(men) 稱之為(wei) “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(men) 已經在銀河係邊緣發現了一些缺乏金屬的恒星，它們(men) 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於(yu) 平均水平的碳，我們(men) 把這種恒星稱為(wei) “高碳低金屬”（carbon enhance metal poor, CEMP）恒星。

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(men) 認為(wei) 繞CEMP恒星運轉的行星可能主要由碳組成，能夠為(wei) 宇宙早期生命的誕生提供良好的基礎。因此，我們(men) 可以尋找那些繞CEMP恒星運行，並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(men) 就可以推測宇宙生命大約起源於(yu) 何時。

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

另一種方法則是搜尋宇宙中早期文明發出的信號。這些信號可能是推動光帆時產(chan) 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(hui) 是通訊信號，因為(wei) 將信號從(cong) 宇宙這頭傳(chuan) 輸至另一頭，可能需要數十億(yi) 年，沒人會(hui) 想通過這種方式進行交流。

但這些生命的痕跡注定不會(hui) 長久。10萬(wan) 億(yi) 年後，暗能量造成的宇宙加速膨脹會(hui) 讓整個(ge) 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(men) 無法想象10萬(wan) 億(yi) 年後人類將如何應對這場災難，我們(men) 甚至不知道那時人類是否存在。但我們(men) 仍然可以為(wei) 未來人類留下一筆遺產(chan) ——我們(men) 可以珍惜眼前美麗(li) 的自然環境，對大自然的饋贈葆有感恩之心。如果人類的後裔足夠聰明，能夠熬過那段黑暗時光，那麽(me) 或許我們(men) 今天的行為(wei) 會(hui) 讓他們(men) 感到驕傲，並把我們(men) 的貢獻銘刻在他們(men) 的曆史之書(shu) 上。

關(guan) 於(yu) 作者

亞(ya) 伯拉罕·洛布（Avi Loeb）是哈佛大學天文學係前主任，哈佛和史密森天體(ti) 物理中心理論與(yu) 計算研究所所長。

原文鏈接：

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

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