银河系中只有人类吗？

天文学家现在已经在银河系中发现了数千颗绕其他恒星运行的行星，而且银河系中可能还有 1000 亿颗恒星也拥有自己的行星。鉴于那里有如此多的世界，科学家们很容易希望其中一些世界一定孕育着有知觉的生物。毕竟，地球真的会在如此多的行星中显得独一无二吗？

这有可能。对于地外智慧生命可能性的乐观态度忽略了我们对人类如何出现的认知。我们之所以存在，是因为一连串难以置信的巧合——许多、许多、许多事情都必须正确发生，才能形成我们现在所处的局面。事实上，这条链条是如此难以置信，以至于我们有充分的理由得出结论，人类很可能就是银河系中唯一的技术文明。（让我们把宇宙中无数的其他星系放在一边，因为正如俗话所说，“在无限的宇宙中，一切皆有可能。”）

特殊时机

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这些巧合始于重元素的制造，其中包括所有比氢和氦重的元素。第一批恒星诞生于由这两种最轻元素组成的气云中，这是 130 多亿年前宇宙大爆炸的残余物。它们不可能拥有行星，因为没有制造行星的物质——没有碳、氧、硅、铁或任何其他金属（天文学家对化学上的细微差别漠不关心，将所有比氢和氦重的元素都称为金属）。

金属是在恒星内部产生的，并在恒星死亡时抛出物质时扩散到太空，有时以壮观的超新星爆发的形式。这种物质丰富了星际云，因此由这些星云产生的每一代后续恒星都将比上一代具有更高的金属丰度。当太阳在大约 45 亿年前出现时，这种富集作用已经在我们的银河系邻域中持续了数十亿年。即便如此，太阳大约包含 71% 的氢、27% 的氦和仅 2% 的金属。它的成分反映了构成太阳系的气云的成分，因此包括地球在内的岩石行星仅由少量元素构建材料形成。比太阳更古老的恒星金属含量甚至更少，相应地，形成类地岩石行星的机会也更少（巨型气态行星，如木星，更容易形成，但不太可能孕育生命）。这意味着，即使我们不是银河系中唯一的技术文明，我们也一定是最早的技术文明之一。

特殊位置

我们在银河系中的位置也很适宜。太阳位于一个薄薄的恒星盘中，直径约为 100,000 光年；它距离银河系中心约 27,000 光年，略微超过了通往边缘的一半距离。总的来说，更靠近中心的恒星含有更多的金属，而且那里有更多的老恒星。这种情况在盘状星系中很典型，盘状星系似乎是从中心向外生长。

从制造岩石行星的角度来看，更多的金属听起来是件好事，但对于生命来说可能并非如此。金属丰度过高的一个原因是恒星在中心附近聚集得更密集，因此那里有许多超新星，它们产生高能辐射——X 射线和被称为宇宙射线的带电粒子——这对附近恒星的行星有害。银河系中心也是一个非常大的黑洞人马座 A* 的所在地，它不时产生强烈的辐射爆发。

然后是能量更高的事件，称为伽马射线暴的问题。天文学家利用引力波研究了解到，其中一些爆炸是由中子星合并引起的。对其他星系中伽马射线暴的观测表明，它们在星系拥挤的内部区域更为常见。一次伽马射线暴就可能使银河系的核心区域变得荒芜，而基于对其他星系的研究的统计数据表明，我们的星系中每 100 万到 1 亿年就会发生一次伽马射线暴。

在远离中心的地方，所有这些灾难性事件的影响都较小，但恒星较为稀疏，金属丰度也较低，因此岩石行星（如果有的话）也较少。综合考虑所有因素，澳大利亚国立大学的查尔斯·H·莱恩韦弗等天文学家推断，存在一个“银河系宜居带”，从银河系中心延伸约 23,000 到 30,000 光年——仅占银河系半径的约 7%，由于恒星向核心集中，因此包含的恒星不到 5%。该区域仍然包含大量恒星，但排除了我们银河系中大多数恒星存在生命的可能性。

太阳靠近宜居带的中心，但其他天文特性也使我们的太阳系与众不同。例如，有一些证据表明，行星以近圆形轨道有序排列，提供长期稳定性是不常见的，大多数行星系统都是混乱的地方，缺乏地球为生命进化提供的平静环境。

特殊行星

所有关于类地行星的讨论都掩盖了另一个关键的区别。天文学家已经发现了许多这样的世界，但当他们说“类地行星”时，他们所指的只是宜居带中与我们大小相近的岩石行星。按照这个标准，我们所知的最像地球的行星是金星——但你永远无法在那里居住。你可以在地球上居住的事实是幸运环境的结果。

这两颗行星在几个重要方面存在差异。金星有一个厚厚的地壳，没有板块构造的迹象，并且基本上没有磁场。地球有一个薄而活动的地壳，板块构造活动，尤其是在板块边界周围，通过火山活动将物质带到地表。在地球漫长的历史中，这种活动将矿石带到地表，人类可以在那里开采它们，为我们的技术文明提供原材料。板块构造还将营养物质带到地表，以补充那些被生活在那里的细胞消耗的营养物质，这对于碳循环和长期稳定温度至关重要。地球还有一个大型金属（日常意义上的金属）核心，再加上其快速旋转，产生了一个强大的磁场，以保护其表面免受有害宇宙辐射的侵害。如果没有这个屏障，我们的大气层可能会被侵蚀，地表上的任何生物都会被烤焦。

我们行星的所有这些属性都与我们的月球直接相关——这是金星和许多其他类地行星所缺乏的另一个特征。科学家们最合理的猜测是，月球形成于太阳系历史的早期，当时一个火星大小的天体碰撞了新生的地球，一次擦肩而过的撞击导致两个原行星都融化了。来自这两个天体的金属物质沉降到地球中心，我们星球上大部分原始的较轻的岩石物质飞溅出来成为月球，使地球的地壳比以前更薄。如果没有那次撞击，地球将像金星一样成为一块贫瘠的岩石，缺乏磁场和板块构造。如此大的月球的存在也充当了我们星球的稳定器。数千年来，地球在绕太阳运行时，其轴心一直在晃动，但由于月球的引力影响，它永远不会远离垂直方向倾倒，就像火星似乎发生的那样。我们无法说这种撞击发生多少次才能形成像地球及其月球这样的双星系统。但显然，它们是罕见的，如果没有我们的卫星，我们很可能不会在这里。

特殊生命

一旦地月系统稳定下来，生命就以近乎不体面的速度出现了。暂且不提关于更早期生物证据的有争议的主张，科学家们在 34 亿年前的岩石中发现了单细胞生物的化石遗骸——仅仅比地球本身年轻约 10 亿年。乍一看，这对任何希望找到外星生命的人来说都是好消息——当然，如果生命在地球上如此迅速地开始，它也可以在其他行星上同样容易地产生？问题在于，尽管生命开始了，但在接下来的 30 亿年里，它并没有做太多事情。事实上，与最初的细菌细胞基本相同的微生物今天仍然生活在地球上——可以说是我们星球生命史上最成功的物种，也是“如果它没有坏，就不要修理它”的经典例子。

这些简单的细胞，被称为原核生物，只不过是果冻袋，包含生命的基本分子（如 DNA），但没有细胞核和线粒体等特殊结构，线粒体利用化学反应来产生你身体细胞所需的能量。更复杂的细胞，即动植物的组成部分，被称为真核生物，它们都起源于大约 15 亿年前发生的单细胞融合。

这种融合涉及两种原始的单细胞生物：细菌和古菌。后者之所以得名，是因为它们曾经被认为比细菌更古老。现在的证据表明，这两种形式大约在同一时间出现，即生命首次在地球上出现时——这意味着无论生命是如何开始的，它实际上都出现了两次。一旦生命出现，它就在大约 20 亿年的时间里基本保持不变地进行着它的活动。这些活动包括，除其他外，通过吞噬其他原核生物并利用其原材料来“吃掉”它们。

然后，戏剧性的转折点到来了：一个古菌吞噬了一个细菌，但没有“消化”它。细菌成为了新细胞（第一个真核生物）的居民，并进化到在其中执行专门的职责，让宿主的其余部分可以自由发展，而无需担心从哪里获得能量。然后，细胞重复了这个技巧，变得更加复杂。

地球上所有高等生命形式的细胞之间的相似性表明，它们都起源于一个单一的单细胞祖先——正如生物学家喜欢说的那样，在细胞层面，你和蘑菇之间没有区别。当然，这种技巧可能发生过不止一次，但如果确实发生过，其他原始真核生物就没有留下后代（可能是因为它们被吃掉了）。如此单一的细胞融合是多么不可能发生，这可以从它花费了 20 亿年的进化时间才发生来衡量。

即便如此，在接下来的 10 亿年左右的时间里，也没有发生太多事情。早期的真核生物聚集在一起形成了多细胞生物，但起初这些生物只不过是扁平的、软体的生物，类似于被子的结构。导致今天地球上生命多样性的多细胞生物的扩散仅仅在约 5.5 亿年前爆发，即所谓的寒武纪大爆发。这是一个如此壮观的事件，以至于它仍然是化石记录中最重要的一次事件。但没有人知道它为什么会发生——或者它在其他地方发生的可能性有多大。最终，生命的爆发产生了一个能够发展技术并想知道自己来自何处的物种。

特殊物种

从原始物种到高等物种的进化过程并非易事。人类的历史写在我们的基因中，其细节如此详尽，以至于可以从 DNA 分析中确定不仅不同种群来自哪里，还可以确定有多少种群存在。从这类分析中得出的令人惊讶的结论之一是，生活在中非彼此靠近的黑猩猩群体在基因上的差异比生活在世界两端的人类更大。这只能意味着我们都起源于一个极小的人类种群，可能是某些或多次灾难的幸存者。

DNA 证据特别指出了两个进化瓶颈。大约在 15 万年前，人类的数量减少到不超过几千人——甚至可能只有几百对繁殖夫妇。大约在 7 万年前，整个人类的人口降至约 1000 人。尽管对证据的这种解释受到了一些研究人员的质疑，但如果它是正确的，那么现在地球上的数十亿人都起源于这个群体，这个群体太小了，以至于今天数量减少到这种程度的物种很可能被视为濒危物种。

我们这个物种能够幸存下来——甚至繁荣起来，最终增长到近 80 亿，并发展成为一个技术社会——真是令人惊叹。这个结果似乎远非必然。

当我们把一切放在一起时，我们能说什么呢？生命有可能在银河系的其他地方存在吗？几乎可以肯定是的，考虑到它在地球上出现的速度。今天是否有可能存在另一个技术文明？几乎肯定没有，考虑到导致我们存在的这一连串环境。这些考虑表明，我们不仅在我们的星球上是独一无二的，而且在整个银河系中也是独一无二的。如果我们的星球如此特殊，那么为我们自己、我们的后代以及所有以地球为家园的生物保护这个独特的世界就变得更加重要。