我們實(shí)際上一直在尋找生活在系外行星上的地球生命。

圍繞類(lèi)日恒星HD 10180運(yùn)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(gè)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(shí)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(shuō)一開(kāi)始人們總是認(rèn)為某些特征氣體的存在很難用非生物機(jī)制加以解釋。但是漸漸地，有越來(lái)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(zhǎng)速度，已經(jīng)超過(guò)了生命探測(cè)新方法的增長(zhǎng)速度。每一個(gè)被誤報(bào)的案例都需要更多與行星有關(guān)的信息來(lái)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(gè)概念其本身并沒(méi)有得到進(jìn)一步發(fā)展。

近日以美國(guó)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(gè)新理論，試圖推動(dòng)這一問(wèn)題的解決。

這個(gè)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(gè)難度指數(shù)，反映了分子合成所需的最少步驟。簡(jiǎn)單分子能夠隨機(jī)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(shí)地進(jìn)行大量選擇，它們就不會(huì)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(guò)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(shuō)明，這個(gè)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(lái)源。

該理論并沒(méi)有對(duì)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(guò)程或分子機(jī)制。事實(shí)上，它對(duì)生命的具體形態(tài)持不可知態(tài)度，僅僅指出生命可能會(huì)存在于哪些地方。

若以地球?yàn)槔?，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(lèi)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(yuǎn)超金星。生物在地球大氣中進(jìn)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(duì)某顆行星上是否有生命作簡(jiǎn)單的二元判斷，而是通過(guò)生成連續(xù)的復(fù)雜度評(píng)價(jià)，將行星放在一個(gè)從完全無(wú)生物到富含生物的譜系中進(jìn)行考察。這是一個(gè)漸進(jìn)式的譜系，不同“組裝值”的行星之間并沒(méi)有明確的界限。

我們還可以測(cè)量行星的生命“組裝值”，該數(shù)值可以通過(guò)紅外光譜技術(shù)計(jì)算得出——而這也正是許多太空望遠(yuǎn)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(shí)驗(yàn)已經(jīng)進(jìn)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