群星都是你们的世界-在宇宙中寻找寻找外星生命

第四章 太阳系生物学巡礼
关于太阳系，天体生物学在观念上为我们带来的*大变化就是：我们开始将它视为一个能让生命持续的栖息地。截至目前，太阳系的第三颗行星地球上的生命就是已知生命的全体。然而，我们已经知道，导致生命在地球上产生的条件并非像我们曾经以为的那样独特。早期地球提供了三个基本要素：能量、液态水和复杂的有机化合物。促进地球生命产生的第四个要素则是地球环境的稳定性：在地球历史上，前三个要素都在漫长的时间中多少保持了稳定的存在，使得生命不仅能够出现，还能够发展壮大。
在这次太阳系之旅中，我们将会发现，以上条件并非地球所独有。即便是太阳影响所及的*边缘地带也有能量存在（尽管有时候相当稀缺）。我们也在好几个重要的地方发现了液态水可能存在的线索（而且还是相当明显的线索）。我们还在木星的卫星泰坦上直接观测到了真实液体——液态的乙烷和甲烷。*后，我们在整个太阳系范围内都探测到了复杂有机化合物的踪迹：它们不仅出现在木星和土星的卫星上，也搭乘彗星和小行星的便车四处飘荡。
那么，我们应该据此认为生命在太阳系中大量存在，并带着几乎压抑不住的诡异笑容坐等我们到来吗？这个问题的答案恐怕真值64 000美元。 i我们依然不知道大自然是如何从一堆诱人的原材料中演化出生命的，即便在地球上也是如此。当前我们期待着太阳系中会有生命在等待我们，这种期待基于我们对太阳系中各行星和卫星的物理状况的详尽知识。此外，我们在地球上发现了嗜极微生物（它们在曾被认为*致命的恶劣环境中活得有滋有味），因而了解到生命远比我们原以为的更加坚强，也更能适应环境，而且这种了解还在不断增进之中。
我们将在后文中对太阳系中的行星和卫星进行细致的探讨，因此我打算在本章为后文的探讨设定一个背景：我们这个太阳系的物理构成（或者你更愿意用地质学这个词）到底是什么样的？有哪些行星和卫星在我们对生命的搜寻中具有特别的意义？哪些行星和卫星（如果有的话）会被我们视为不适宜生命存在从而排除在外？我们先花上一点时间，来了解一下近60年的太空探索如何令人类与太阳系中的行星和卫星亲近起来：我们从过去的太空任务中都学到了什么？航天器如何抵达目的地，又是如何被制造出来的？谁为它们买单？我希望以上这些问题能让我们做好跃入太阳系的准备，能让我们开始考虑前往那些*优先目标的未来探测任务，并对它们成功的可能性进行评估。

太阳：炽热气团
就许多方面而言，太阳就是我们这个太阳系本身。要理解这一点，*简单的办法是取出一张方格纸，在纸上画一个10×100的矩形。如果我们用这1 000个方格代表太阳系的总质量，那么其中近999个都属于太阳。木星和土星则占据了剩下的一个多一点方格的大部分。至于我们的地球，几乎连个小黑点都算不上。
有了这张图，我们可以很容易看出太阳在太阳系中占据何种统治地位。太阳核心发生着核聚变，以光子及其更神出鬼没的近亲——中微子的形式释放出能量。这些光子携带的能量高得惊人，因此我们这时应该将它们叫作伽马射线和X射线了。在向外扩散的过程中，它们被太阳外层大气中的原子吸收并再次释放，能级降低，直至逃出太阳光球层的笼罩，成为我们今天看到的日光。
今天，地球上几乎所有生命——从进行光合作用的生命体到位于食物链上更高位置并以前者为食的一切生物——需要的能量都来自太阳。然而，这个行星上*能引起天体生物学家兴趣的生物群体中有一部分却不在此列，它们就是那些生活在海底火山口中的嗜极微生物和地壳深处的铁氧化菌。这些家伙完全有资格自成一类，请不要忘记这一点！

边缘之旅
一旦离开太阳，就进入了行星的领域，这个行星系统曾是我们所知的唯一行星系统。回顾过往，我们会发现人类那时候对这种认识相当满意。这个系统秩序井然，与当时的理论预测毫无二致。我们将在后文中了解到：随着围绕远方恒星的新行星系统的发现，人类关于行星系统的许多想当然的认知都被颠覆。不过现在我打算先稍稍浏览一下我们这个太阳系的情况。
位于温暖的内环区域、距离太阳*近的，是类地行星（即与地球相似的行星），其中包括水星、金星、地球和火星。尽管块头和表面状况各不相同，但本质上它们都可以说是一大块岩石（大部分是硅铁矿物）。类地行星拥有的卫星很少，除了月球之外，就只有围绕火星运行的福波斯和得摩斯。从火星往外，我们会看到小行星带。这是早期太阳系留下的破碎遗迹。它们一直未能摆脱木星引力的影响，因此无法聚拢成为一颗独立的行星。
在前往木星的途中，我们会穿越一个无影无形却十分重要的边界——冻结线。在这个距离上，不断衰减的阳光已经大大减弱，以致简单的气体如水蒸气、氨气和甲烷等都会凝结成固态的冰粒。因此，在冻结线之外，岩石不再是在碰撞中成长的行星的唯一建筑材料——冰也加入了这场游戏。在这种情况下形成的就是太阳系外缘的统治者——气态巨行星（或类木行