我們實際上一直在尋找生活在系外行星上的地球生命。

圍繞類日恒星HD 10180運行的行星系統(tǒng)（想象圖）。ESO / L. Cal?ada

在天文學(xué)家用以尋找外星生命的常規(guī)方式中，有一個潛在的缺陷：系外行星大氣成分中的所謂生物特征——氧、甲烷、臭氧等，實際上是人們根據(jù)地球大氣的生物特征設(shè)定的。在一定意義上，我們尋找的外星生命，是生活在系外行星上的地球生命。

雖說一開始人們總是認為某些特征氣體的存在很難用非生物機制加以解釋。但是漸漸地，有越來越多僅憑自然化學(xué)反應(yīng)就能產(chǎn)生這些氣體的方式被發(fā)現(xiàn)，且這些非生物產(chǎn)生方式數(shù)量的增長速度，已經(jīng)超過了生命探測新方法的增長速度。每一個被誤報的案例都需要更多與行星有關(guān)的信息來糾正。而真正的挑戰(zhàn)在于，我們是否能夠足夠詳盡地收集相關(guān)信息。在研究了約60年后，生物特征作為一個概念其本身并沒有得到進一步發(fā)展。

近日以美國亞利桑那州立大學(xué)天體生物學(xué)教授Sara Walker為首的一批科學(xué)家提出了一個新理論，試圖推動這一問題的解決。

這個理論被稱為“組裝理論（Assembly Theory）”。它并不關(guān)心行星大氣中具體存在哪些分子，而是試圖探究分子的合成難度。

“組裝理論”給每種分子賦予了一個難度指數(shù)，反映了分子合成所需的最少步驟。簡單分子能夠隨機合成；而真正復(fù)雜的分子其合成需要很多步驟的連續(xù)反應(yīng)，如果不依賴某種外部力量，有意識地進行大量選擇，它們就不會出現(xiàn)。

如果我們發(fā)現(xiàn)，某顆行星的大氣中含有大量合成難度很高的分子，且化學(xué)過程帶有深度互聯(lián)的特征——即分子間能夠共享和重復(fù)利用某些化學(xué)片段（模塊化復(fù)用），并窮盡所有可能的成鍵方式，那就說明，這個行星的大氣中存在著某種超越普通物理學(xué)規(guī)律的力量，而生命幾乎就是這種力量的唯一來源。

該理論并沒有對生命的具體形態(tài)作出任何假設(shè)，也不預(yù)設(shè)某種新陳代謝方式、生物化學(xué)過程或分子機制。事實上，它對生命的具體形態(tài)持不可知態(tài)度，僅僅指出生命可能會存在于哪些地方。

若以地球為例，那么我們可以看到，地球大氣層的化學(xué)復(fù)雜性比金星、火星以及各種系外行星原型高得多，地球的生命“組裝值”明顯高于金星和火星。

地球和金星大氣的可用化學(xué)鍵種類數(shù)量相近，但在地球大氣中，在任何豐度閾值上，分子的多樣性都遠超金星。生物在地球大氣中進行了比金星更為徹底的化學(xué)可能性探索。

“組裝理論”并不對某顆行星上是否有生命作簡單的二元判斷，而是通過生成連續(xù)的復(fù)雜度評價，將行星放在一個從完全無生物到富含生物的譜系中進行考察。這是一個漸進式的譜系，不同“組裝值”的行星之間并沒有明確的界限。

我們還可以測量行星的生命“組裝值”，該數(shù)值可以通過紅外光譜技術(shù)計算得出——而這也正是許多太空望遠鏡分析系外行星大氣的方法。

外星生命一定是有的，而且其存在方式大概率和地球生命不同。想象一下，如果宇宙的化學(xué)實驗已經(jīng)進行了近140億年，卻只找到了一種生命解決方案，這樣的成功率不免也太低了。

參考

Searching for Life-As-We-Don't-Know-It: Mission-relevant Application of Assembly Theory for Exoplanet Life Detection

https://arxiv.org/abs/2603.11086