一种自从人类第一次想到存在其他世界和其他太阳的可能性以来,天文学和生物学就一直在怯弱地相互迷恋。1957年10月4日,一颗23英寸的名为Sputnik 1的铝球从哈萨克共和国的沙漠草原被送入近地轨道。在接下来的几个星期里,它发出的轻微的无线电信号预示着一个崭新的、非常不确定的世界。三个月后,它又在大气层中翻滚而来,人类进化的小小颠簸走上了40亿年地球历史中从未见过的轨道。
在人造卫星升空时,32岁的美国人约书亚·莱德伯格(Joshua Lederberg)正在澳大利亚墨尔本大学(University of Melbourne)担任访问教授。莱德伯格1925年出生于新泽西州的一个移民家庭,是一个天才。他机智、慷慨,并具有令人难以置信的信息记忆能力,他出色地完成了高中学业,15岁时被哥伦比亚大学录取。他获得了动物学学位,然后转向医学研究,他的研究兴趣使他来到了耶鲁大学。在那里,21岁的他参与了微生物遗传学这一新兴领域的研究,在细菌基因转移方面的工作后来为他赢得了1958年诺贝尔奖的一部分。1,2
和地球上其他地方一样,澳大利亚也被苏联的发射惊呆了;一个超级大国现在也有能力轻易地将热核弹头抛过各大洲,这不仅是为了展示其技术实力。但是,与他周围的人不同的是,莱德伯格的思想被激发到了一个不同的方向。他立刻意识到另一种无形的屏障被攻破了,这堵屏障可能会阻挡更多致命的东西,也会带来难以置信的科学机会。
如果人类即将出行的空间,我们也即将蔓延陆地生物的其他行星,可以想象带来外来病原体回地球。作为莱德伯格看到它,无论是我们准备在我们的太阳系,或自己破坏土著的生命形式。既不是一个可接受的选项。当他回到美国,他很快全身心地投入到学习一切可能对天文学和火箭,并开始写紧急信件的美国国家科学院,提醒他的同事们对迫在眉睫的危险。
我们准备摧毁太阳系的本土生物。
到了1958年春天,莱德伯格关于“宇宙大灾难”的警告开始引起人们的注意。但是,这种激动人心的举动并不仅仅是为了吓唬研究人员和政策制定者。它也标志着一种新型科学的诞生,这种科学可以发生在地球的正常范围之外。用他自己的话来说,“我是当时唯一一个似乎认真对待外星探索想法的生物学家。”在接下来的几年里,莱德伯格成功地将生物学研究放在了NASA刚刚起步的议程上,并由此创造了一个新词——“外星生物学”——研究地球以外的生命。
外生物学深刻地影响了太空探索的方式。制定了严格的航天器消毒和检疫协议,以限制航天器可能带回的物品。美国航天局建造了洁净室,技术人员在密封设备进行发射前对其进行擦洗和烘烤。科学家们开始工作,匆忙计算出其他星球生物污染的可接受风险。制定的一项标准规定,一项任务破坏外星生态系统的几率不得超过万分之一,这是一个有点武断的选择,也许更能说明我们对破坏行星的容忍度。
后来,阿波罗11号胜利返回时,宇航员们并没有被列队游行,而是立即被锁在一辆改装的Airstream拖车里,进行了三个星期的仔细隔离。有一幅著名的照片,尼克松总统对着阿姆斯特朗、奥尔德林和柯林斯咧嘴笑着,他们都安全地躲在拖车的密闭窗户后面,也许因此而更开心。最终,阿波罗14号之后,月球表面环境明显是无菌的,因此未来的隔离被跳过了。
但是莱德伯格还没有完成。他和年轻的卡尔·萨根在20世纪60年代初成为朋友,他们一起帮助定义了太阳系探索和外星生命搜索的新兴领域。1965年,美国宇航局的“水手4号”宇宙飞船飞过火星,传回了一个荒凉、坑坑洼洼的世界的第一张特写照片,这是一个干旱的沙漠星球。没有植被,没有文明,几乎没有大气层。这是一个关键时刻,与早期人们对太阳系生命的乐观态度相去甚远,它清楚地表明了生物探索的艰巨性。如果有生命的线索存在,就要用显微镜才能发现。根据这一信息,莱德伯格、萨根和其他人推动了微生物和化学分析方面的先进概念和实验工作,最终将于1976年完成壮观的维京人火星任务。这对孪生登陆器携带高度敏感的自动化湿实验室,专门用于培养和检测可能潜伏在红壤中的微生物,红壤是这个荒凉地区最后一个合理的生命庇护所。
然而,对于所有的复杂性,在许多方面的海盗火星飞行也代表的莱德伯格的品牌外空生物学的结束。该登陆器的企图发现微生物,或任何种类的生物,没有成功。生物测试给出混乱和意想不到的结果,现在一般认为是上层土壤全讨厌氧化剂类似于在火箭燃料中使用的物质的,而可怕的化学反应的结果。维京人明确表示,寻找生命超越地球将是大大更具挑战性比预期的,或害怕。
一项任务扰乱外星生态系统的几率不得超过万分之一。
部分原因是,部分原因是自然演化,宇宙生物学的专业学习开始蜕变成一个更大的科学渔网。它增选一切,从陆地微生物学和生命的起源,到星际化学,物理学行星,甚至一知半解宇宙学的。这不是一件容易的转变。正是有了少得可怜数据的字段。但大部分莱德伯格最初的设想的推动力依然;这些都是深刻的问题,并且胃口已经被激起。在美国,NASA坚持其枪,支撑跨学科研究范围从进化生物学到天体化学的前所未有的阵列;积极寻求科学的,将通过传统资助计划的裂痕,否则下跌。
在20世纪70年代末和80年代,科学家们的想象力被重新点燃,因为他们发现了生活在极端环境中的陆地生物。微生物和更大的生物被发现吸食着数千米深的海底火山喷口系统的高温有害气体。在其他地方,细菌在干燥、电离辐射和冷冻条件下都能存活。卡尔·沃斯和其他科学家确定了古菌的伟大领域,并引发了关于生命起源的一系列新观点,托马斯·戈尔德谈到了生命在地下行星环境中的暗示。有一种感觉是,我们忽视了很多地球上的生命,这意味着我们可能也忽视了很多其他地方的生命。
到了90年代术语宇宙生物学是几乎没有足够的传达的科学家们提出的问题的范围和努力被重新命名为‘天体生物学’,全在天文学和生物学的合并。它已成为懂得生活的真正的宇宙现象,泛学科即开始服用形状就像第一善意的行星被发现绕冒险寻求其他类太阳在1995年的明星。
回想起来,这是一个令人难以置信的巧合,一连串的事件导致了这一点,从细菌和人造卫星开始,到系外行星结束。如果时间不是这样的话,我们可能会在不知不觉中到处乱逛,污染太阳系的左右,远远超过任何自然散居地。这样一来,我们就阻碍了,甚至可能浪费了研究可能存在于其他星球上的原生生命的机会。
天体生物学可以说是过去100年里最幸运也是最不幸的科学领域。
相反,我们喝着冷战时局和偏执的鸡尾酒,用莱德伯格的思维敏捷的思维点缀。这把超级大国的太空竞赛为生物遏制锁定,但也买了时间,更紧密,更仔细地看一下其他世界。而如果我们没有很快与那些早期的访问火星,甚至是金星清醒过来,我们就错过了生命中的丰度更深的含义。人生没有给出其对宇宙舞台频率是一个重要的统计学习,但获取知识是有史以来最伟大的科学挑战之一。由于这些原因天体生物学可以说是两个最幸运的,并在过去的一百多年的最不幸的科学领域。
该合资企业仍然可能是一种有点不稳定的合作关系;生物学家和天文学家在科学优先事项上并不总是意见一致。但我们处理它,因为在许多方面,莱德伯格保护和保存的原始动机也比以往任何时候都更加紧迫。我们不仅仅是在寻找生命的宇宙丰富度,我们也在寻找将我们自己的世界置于适当的环境中,充分理解它,试图通过我们不经意、也许是不必要的环境变化来规划一条稳定的道路。
这里也暗示了一个最伟大的联盟,一个尚未到来的联盟。我们现在知道一个事实,火星有时是一个更温和的地方。我们也知道,我们的太阳系并不拥有银河系中数量最多的行星,那些比地球稍大一点的行星。这样的世界表现出非凡的多样性,即使用我们目前的原始数据来检验也是如此。有些是稠密的岩石,或者是有着丰富气体包层的奇怪地方。其他人可能有完全不同的地球化学,其中碳,而不是硅,是基石。很快有一天,我们将不得不找到一种方法来解释我们在行星动物园中的位置,也许我们也必须解释我们在外星生物动物园中的位置。这将是知识的最终融合,当天体生物学最终走出寒冷时,地球生命将被置于宇宙舞台。
Caleb Scharf是纽约哥伦比亚大学的天体物理学家和天体生物学主任。他即将到来的书,哥白尼情结:在行星和概率的宇宙我们宇宙的意义这部电影将于2014年8月上映。
参考文献
约书亚莱德伯格论文《科学简介》,国家医学图书馆,http://profiles.nlm.nih.gov/
莱德博格,j .月球尘埃。科学那1271473(1958)。
本文最初发表于2014年2月的《并购》杂志。








