本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
我并不经常在这些页面上撰写关于我个人研究的文章，但最近我一直在寻找方法，将我们正在了解的系外行星与我们对生命起源的持续猜测结合起来。
在天体生物学和系外行星科学中，“宜居性”是一个关键的研究领域。简而言之，宜居性问题是指一个环境（例如行星表面）是否能够维持生命。换句话说，宜居性不一定意味着已被居住 - 但这是一个尝试在宇宙中找到可能存在生命的地方的好方法。因此，天文学家和行星科学家正在努力评估不同世界上的物理条件是否落在液态水存在的范围内，以及是否存在生物学上有用的化学能和化学成分。
当然，宜居性存在各种各样的限制条件。现代地球之所以对像人类这样的生物宜居，是因为先前存在其他生物，它们使大气富含氧气，并以其他方式将地球塑造成现在的状态。而今天的宜居条件不一定与生命起源的条件相容——换句话说，生命起源可能需要与“标准”宜居性完全不同的条件。
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但是，生命起源的研究是一个极具挑战性和令人担忧的话题（我之前写过相关文章）。通常，关于起源的研究是由孤立的科学家进行的，而且方法通常涉及发展关于从非生物世界到生物世界所必需的步骤的复杂“故事”。
最终我们很可能就是这样重建地球上的生命起源的。但是，关于地球的“故事”可能对我们估计宇宙其他地方生命出现的概率没有太大帮助。
我们可以尝试用几种方法来回答这个难题。第一种方法是天体生物学正在努力实现的目标：尽可能多地在宇宙中找到生命系统的实例，并使用这些实例来约束生命出现的速率，或者生命在统计意义上发生的概率。第二种方法是弄清楚生命是否真的是一种普遍现象——从某种意义上说，我们称之为生命的东西可能会使用各种化学和物理工具包（甚至机器内的虚拟工具包），并遵循各种途径来产生。
任何一种方法的成功都将意义重大，并将帮助我们估计生命在宇宙中出现的速率。然而，目前我们没有太多信息可供使用。
早在 1961 年，弗兰克·德雷克就提出了他现在著名的德雷克方程式，旨在将重点放在必须确定的各种因素上，以便计算出银河系中可能存在多少个可交流的文明。迄今为止，它一直是总结我们无知的程度的非常有用的工具。
但是，我们能否写出一个类似的方程式，将重点放在计算宇宙中生命可能出现的频率的因素上？
我认为我们可以，而这正是我和李·克罗宁在最近发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇新论文中所做的。论文链接在此。在其最简单的形式中，该方程式如下所示
左边是生命起源“事件”的平均数量的表达式，这些事件会在特定时间长度 (t) 内在行星上发生——如果你可以对一大堆类似的行星进行平均。生命起源事件是该方程式不需要非常精确定义的东西。该事件可能实际上是一个生物实体（如细胞生命形式）开启的时刻，或者它可能是一系列在空间和时间上分离的现象，但这些现象仍然会导致生命系统的启动（也无需被整齐地定位）。
右侧的项（按顺序从左到右）是：行星上生命系统的潜在构建块（如原子或分子）的数量，可以构成生命系统（例如细菌）的平均构建块数量的倒数，这些构建块的分数可用性（即那些未被锁定在不可访问的状态或条件中的构建块），每个必要构建块集合每单位时间的非生物生成（起源）事件的概率 (Pa)，以及最后所讨论的时间长度。我们的论文（可在此处免费获取链接）填补了围绕这些因素的细节——包括构建块的分数可用性 (fc) 可以扩展为各种新的（可测量的）因素的方式。
底线是我们建议您可以偷偷地将非生物生成（生命起源事件）的所有未知复杂性隐藏在这些简单的术语中——尤其是组装概率 Pa。但与此同时，该方程式的巧妙之处在于，它通过构建块的数量及其可用性（行星有多大、由什么构成以及其热状态如何）将生命中涉及的微观现象（可能是原子或分子的构建块）与行星（或任何环境）的宏观属性明确地联系起来。换句话说，该方程式为对行星属性和历史进行特定测量（以及进行特定的实验室实验）提供了动机。
左侧的项 Nabiogenesis 也可以通过天体生物学家在其他地方发现生命来约束，甚至现在可以通过仔细的贝叶斯分析来给出一定的数值范围，这些分析考虑了我们的无知。
所有这些都意味着即使在今天，我们也可以对根源（微观）组装概率 Pa 进行一些非常粗略的估计。在我们的论文中，我们提出对于地球而言，它可能小至约 10-33。但是，地球的巨大尺寸，加上大约 40 亿年前数百万年的化学“搜索”，可以克服这种低可能性，从而至少产生一次成功的非生物生成事件。
我们还意识到，通过以这种方式概念化生命起源，我们可能需要考虑到可以搅动化学反应的现象。例如，地球和火星似乎在其历史上交换了大量的物质，尤其是在早期太阳系，当时每个世界都受到小行星的轰击，并将表面岩石喷射到太空。
可行的生物体可能难以在行星之间转移（泛种论的类型），但不同的化学工具包可能更容易交换。换句话说，您可能拥有两个行星化学培养箱而不是一个——每个培养箱运行一组不同的实验并共享结果。
我们的方程式使我们能够轻松地添加该因素，并且原则上它可能导致化学“搜索空间”呈指数级增长，并且可能代表地球等世界是否发生生命的差异。因此，这也可能意味着 Pa 的基本、非放大值几乎与零无法区分！
这个想法表明，拥有“类地”世界的最终几率可能因系统而异，具体取决于类似的物质交换是否放大了化学复杂性。
当然，所有这些仍然是非常推测性的。但我认为，通过这个生命起源版本的德雷克方程式（天哪，Scharf-Cronin 方程式听起来不错！），我们可能找到了解决问题的新切入点，一种略有不同的方法来解决围绕起源的问题，以及至关重要的是，一种开始量化和检验这些问题的方法。