科學家挑戰傳統觀念：生命是否必須依賴行星？
長久以來，人類一直認為行星是生命存在的必要條件，因為它們提供了液態水、適宜的溫度和壓力以及防止有害輻射的環境。然而，來自蘇格蘭和美國的兩名科學家最近提出了一個令人震驚的觀點：生命或許并不需要行星。
在《天體生物學》雜志上發表的一項新研究中，哈佛大學地球與行星科學教授羅賓·華茲華斯和愛丁堡大學物理與天文學院天體生物學教授查爾斯·科克爾指出，生態系統可以在沒有行星的情況下產生和維持生命所需的條件。他們提出了一個名為“在地外環境中自我維持的生活棲息地”的理論。
華茲華斯和科克爾認為，生物產生的屏障和結構可以模擬地球上的條件，使生命能夠在沒有行星支持的情況下生存。這些屏障可以允許光線進入以進行光合作用，同時阻擋紫外線輻射。它們還能在真空中防止揮發性物質的損失，并保持液態水所需的溫度和壓力范圍。
為了理解地球以外生命的可能性，科學家們首先回顧了為什么地球是一個理想的生命棲息地。地球不僅提供液態水和防止輻射的環境，還是一個具有相互作用的復雜系統。地球表面暴露在太陽的能源中，驅動著整個生物圈。對生命至關重要的元素如碳、氫、氮、氧、磷和硫在生物圈中循環，變得可用。
然而，這些條件在其他地方可能并不存在。雖然天體生物學家們一直關注著太陽系的冰凍衛星，因為它們擁有溫暖、咸的海洋，但這些衛星是否擁有營養循環仍是個未知數。外太陽系的低質量物體雖然擁有足夠的表面積，但太陽的能量很弱，它們不太可能保持住大氣層，因此液態水的正確壓力和溫度遙不可及，也無法受到紫外線輻射和宇宙射線的保護。
為了在地球之外生存，任何生物都必須修改或適應其環境以克服這些挑戰。華茲華斯和科克爾指出，地球上的生物材料已經具備這種能力。生態系統可以為自己創造條件以維持生存，如果光合作用生命可以在太空的真空中做到這一點，那么人類也可以。
科學家們首先考慮了液態水的問題。他們指出，維持液態水所需的最小壓力是三相點，即在0°C（273 K）時為611.6 Pa。在15到25攝氏度之間，這個數字會上升到幾千帕。藍藻就可以在10千帕的空氣頂空壓力下生長。生物材料很容易維持10千帕的內部壓力差，事實上，在地球上的宏觀生物中很常見。
接下來是溫度問題。地球通過大氣溫室效應保持溫度，但小型巖石天體很難復制這一點。因此，生物產生的棲息地必須通過固態物理達到同樣的效果。輸入的能量和輸出的能量需要平衡，地球上的一些生物體已經進化到維持這種平衡。例如，撒哈拉銀蟻已經進化出了增強其表面近紅外反射率和熱發射率的能力，使它們能夠在高于所有其他已知節肢動物溫度范圍的環境中生存。
除了溫度和壓力外，揮發性損失也是另一個問題。一個無法保持大氣的棲息地無法維持液態水所需的溫度和壓力。這可以通過保持壓力和溫度的屏障來解決。抑制揮發性物質逸出的最容易實現的方法是棲息地壁上負責維持穩定液態水所需壓差的同一部分。
紫外線輻射的影響也不容忽視。然而，它很容易被諸如無定形二氧化硅和還原鐵之類的化合物阻擋，這些化合物可以減弱硅化生物膜和疊層石中的紫外線，而不會阻擋光合作用所需的可見輻射。在太陽系的許多地方，光合作用的太陽能的可用性可能并不是太大的障礙。
華茲華斯和科克爾在論文中還考慮了其他因素，如細胞大小和限制單細胞生物和更大、更復雜生物大小的因素。他們得出結論，不能排除完全自主的生活棲息地的存在。一個能夠再生和生長的完全自主的系統，顯然不受任何物理或化學限制的限制，因此值得進一步考慮。
科學家們指出，現有的光合生物已經可以產生無定形的二氧化硅和有機聚合物，這些材料可以作為墻，表明生物體可以通過進化來創造棲息地墻。一個更自主的生活棲息地將能夠生長自己的壁材料，就像植物細胞在微米尺度上再生自己的壁一樣。
盡管地球上的生命尚未做到這一點，但隨著時間的推移，它確實適應了越來越廣泛的環境條件。調查替代行星邊界條件下生命不同進化途徑的可能性將是未來研究的一個有趣話題。
