人类在银河系中极可能是孤独的,因为地球和月球是一个独特的双行星系统。罕见的、巨大的月球是地球生命得以出现所必不可少的。

“地外生命在哪里?他们为什么不在白宫草坪上着陆,欢迎人类加入银河俱乐部?”恩里克 · 费米(Enrico Fermi)早在人类开始大规模搜寻地外文明之前的1939年便提出了这一非常中肯的问题。在过去几年里,随着人类相继建立威力强大的无线电接收设备,监听数万个恒星发来的无线电讯号,并向太阳系以外的空间发射功率强大的讯号,费米的这一问题便更加催促逼人了。

费米的问题是基于一系列清楚而完整的逻辑结果、观察和推理、认为宇宙中应有无数个有生命存在的行星这一认识而提出来的。银河系是由恒星、气体和尘埃组成的直径达10万光年的盘状星系、自转一周需2亿年时间,在银河系中,与太阳极其相似的恒星至少有数十亿颗,这些恒星中至少有数千万颗周围有行星绕其运行,这些行星中至少又有数百万颗具有生命生存的条件。如果生命不是上帝创造,而是自然产生的,银河系中至少有上万个行星有生命存在,这样,银河系中至少存在着数百个文明社会。

60年代,在西弗吉尼亚国家天文台工作的荷兰克 · 得雷克(Frank Drake)为估算银河系中文明社会的数目列出了一个方程式,这一方程式是对适宜生命生存的星球在银河系中所占比例,以及生命、智慧生物和文明社会的发展可能性的合理推测。这一方程式在逻辑上是无可非议的,它得出的结论是,银河系中存在着大量拥有生命的行星。银河系已存在了约150亿年,如果存在许多文明社会的话,有些文明社会必定比我们的文明古老得多,他们只要能以光速的百分之一作星际旅行,在百万年内他们的飞船便可到达银河系的任何角落。然而,人类耗资巨大的搜寻地外文明的计划至今尚未发现任何地外文明存在的迹象,没有外星人访问过人类,或正在来访的任何迹象,就连任何可推断是外星文明的无线电通讯也未曾发现过。费米的疑问比过去任何时候都更为神秘了。

在过去10年里,许多科学家对外星文明存在的可能性争执不休。由康耐而大学的卡尔 · 沙加Sagan)为首的科学家们相信外星文明的存在,他们认为恒星际航行是极其困难甚至是不可能的,文明在星际间的传播是极其缓慢而艰巨的过程,而且,许多文明社会在有可能到达地球之前便消亡了,这使我们只可能通过无线电与其它行星上孤独的智慧生物取得联系。

另外一些科学家将人类未能发现外星文明存在的迹象看作是人类是银河系中唯一智慧生物的证据。许多科学家从生物学上得出结论认为,生命自然发生的可能性几乎是零。另一些科学家认为,由于进化的方向是无限多的,以至在两个不同行星上进化出来的智慧生物的差别太大,以至无法互相认识,且不谈进行通讯对话了。

另一些人的推测显然是没有根据的,他们否定费米提出的疑问本身。他们认为,银河系中普遍存在着生命,正如得雷克的方程式所预言的那样。而且,地外生物曾来访过地球,他们之所以没有暴露他们的存在,是因为他们在研究我们。一个能进行恒星际旅行的智慧生物已对恒星、行星和太阳系有了全面的了解,能激起他们的好奇心的唯一现象,是不可预测的各种生命形式的演化与发展,因此,他们将人类置于自然的动物园中进行观察。

现在是对这些相互矛盾的观点进行重新认识的时候了。在上述理论中,推论的前提或逻辑都可能是错误的。认为存在地外文明的一个基本的推理前提,是认为地球及其生物是普通和寻常的。人类存在于一个普通恒星系统中一个适当的位置上,太阳系周围是大量与太阳类似的恒星。实际上,地球远远不是一颗普通的行星,而是极其独特的。有许多理由说明这一点。

最显著的一个特点是,地球和月球更像一对行星,而不是一个行星及其卫星,相对于地球而言,月球作为一个卫星比太阳系中其它行星的卫星大得多。月球之大,致使其实际上并不是绕地球旋转,它的轨道总是向太阳的方向偏转。木星和土星分别比地球大317倍和95倍,然而,它们的最大的卫星却并不比月球大,巨大的月球对地球一直具有着重大的影响,月球使海洋产生的潮汐对甲壳纲动物和两栖动物的进化起了重要作用。随着涨潮和退潮而变化的潮水带的出现,对生命在陆地上的出现也起了重要作用。

地球的第二个特点是其大气与海洋的存在,这在太阳系中是独一无二的。地球大气层中氧的含量远超出了维持化学平衡的限度,大气层的这种不稳定状态由植物的不断作用维持着,如果没有生命的话,氧将与地表的物质发生化学反应,产生二氧化碳,大量的碳存在于石灰石和含有碳酸盐的岩石中。氧不仅向动物提、供能量,以使其能活动和繁殖,并形成和维持着使生命免遭太阳紫外线致命伤害的臭氧层。

英国科恩华和密尔实验室的詹姆斯 · 拉夫洛克(James Lovelock)提出了这样一种观点认为,生命可自动调节其生存的环境(见本刊87年11期“超级生物——地球”一文),使地球形成一个适宜生物生存的反馈机制。这一理论将地球本身看作一个巨大的活的有机体,这个有机体能够自组织和自调节,使大气层中维持足够的氧和二氧化碳以适于动物和植物的生存。地球有机体通过受控的温室效应,使海洋和大气保持在适当的温度范围内,并使生命所需物质(水、氧、土壤和岩石)反复循环。然而,这种调节机制并不是完美无缺的,因为地球气候常常在温暖期和冰河期之间摇摆。

月球的磁力作用

地球有一个极强的磁场,相对于地球质量和其自转引起的角动量而言,地球磁场的强度比其它行星的磁场强度大得多。角动量是对一个物体自转惯性的度量,一个物体的质量越大,旋转越快,其磁场便越强。

十七世纪提出的波得定律(Bode's law)描述了各大行星相对于太阳的距离。水星以后每一个大行星的距离都是其前一个行星距太阳距离的两倍。行星磁场的强度与其自转速率有关。然而,地球磁场比基于其质量和自转速率所推算的要大100倍。现有的理论尚无法解释这一点。

地球的另一个独特的方面,是它有一个活动的、熔化的地核,地核的能量驱使着地壳板块的运动,地球内部的物质循环地向地面运动,形成新的地壳。地球深处的气体也不断排放到地面,构成了大气层的一部分 · 所有的火山活动、山脉的形成、海洋地貌和大陆的分离等,都与地核的运动有关。大陆的分离限定了基因种系的发展,并加速了生物的进化过程 · 班格尔卫星研究中心研究员U · R · 拉沃发现,强大的磁场对臭氧层的形成起了关键作用,臭氧层保护着地球生物免遭致命的太阳紫外线的伤害,地质学家们也发现,许多生物物种灭绝的时期,正是当地球磁场倒转,其强度在一个短时间内很小的时期。

地球的所有这些奇异的特征几乎都是巨大的月球引起的。按照澳大利亚地质学家斯特尔德 · 泰洛尔(Stuart Ross Taylor)最新提出的理论,月球之所以大,是因为它是地球形成时的碎石星云中第二大的一个星子(形成大行星的小天体)。在正常情况下,大行星随着与较小星子的碰撞和从轨道附近吸引碎块而增大。月球也许是在与地球的一次非同寻常的遭遇中擦过地球,而被地球“俘获”的,这种双行星很可能是极其罕见的,因为,绝大多数两星遭遇的后果,不是两个天体都撞成碎片,就是形成一个新的天体,或者,两个天体只是互相飞掠而过。

在这次奇异的遭遇之后的10亿年中,月球距地球非常近,这样近的距离使两个星球上都产生了巨大的潮汐,并将这两个天体的核加热到远超出旋转速率所能产生的热的范围,这种加热过程一直持续到潮汐作用把月球推到它目前所在的位置,并使地球的自转速率从4小时一周减慢到24小时一周。地球磁场强度之所以没有遵循波得定律,是因地核在地球自转逐渐减慢的过程中不断受到加热。

地球与月球的这种复杂关系和相互影响无疑是极其罕见的,这种情况使银河系中适宜生命存在的星球数目大大低于得雷克公式所预言的。此外,还有另一因素也进一步减少了这一数目。对地球气候的研究表明,地球至太阳的平均距离哪怕发生非常小的变动,也可导致失去控制的温室效应或使地球变成寒冷干燥的沙漠,适于生物生存的行星轨道范围是极其狭窄的,只要地球稍靠近太阳一些,地球上的所有生物都将被烤干,稍远一些,所有生物又都将冻结。恒星周围的生存地带比天文学家们原先认为的要小得多,甚至可以说,永久性的生存地带是根本不存在的。

生命生存所要求的条件可归纳如下:一个能使行星“活动”起来的强磁场,只有不断活动着的行星才能保护生物免遭宇宙线的伤害,并使地壳物质不断循环和不断通过排放行星内部的气体以产生氧。一个质量和旋转速度都适宜生命生存的单个行星是不可能产生如此强大的磁场的,即使在各方面都适宜的双行星系统中,生命的出现也必须抢在不稳定的温室效应或冰河作用之前。因此,可以得出结论,所有适于生命存在的行星都必须是类似地球和月亮这样的双行星,而所有单独的行星都是不适于生物生存的。

如果这一结论是正确的,人类在银河系中便很可能是孤独的,地球很可能是银河系中唯一的,或极少几个存在着生命的星球之一。这也许就是为什么地外文明生物从未来访过地球的根本原因。

这一观点无疑对探索地外文明的努力有重大影响,探索地外文明的工作将比人们原先认为的要艰巨得多,即使银河系中存在着极少几个智慧生物社会的话,距我们最近的至少也在数万光年之外。

这一理论意味着,人类也许是孤独的,整个银河系属于人类,我们这种生物也许是使生命向整个银河系扩张的唯一机会。美国印地安人在表示永恒的意义时所用的比喻看来是极为恰当的:

像月亮那样永远会从东方升起,像江河那样永不枯竭;

像太阳那样永放光芒,像草原那样永生不息。

这些词句包含了生命所需的基本条件:拥有一个巨大月亮的双行星,一个水能流动的温和地带,带来温暖和光芒的永不熄灭的太阳,以及维持上述系统的生物自调节机制。

[New Scientist,1938年119卷1627号]