外太空生物學與外星生物學

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外太空生物學與外星生物學(Astrobiology and Exobiology)
國立臺灣師範大學生命科學系碩士 陶韻婷

在浩瀚的星際世界中究竟有沒有其他生物存在,不僅僅是科幻小說迷好奇的問題,更是科學家們實際研究的領域。最早出現的太空生物學 (astrobiology) 是研究整個遼闊宇宙中生命的起源、演化、分布與未來的發展,希望能找到太陽系中或太陽系以外我們可能棲息的其他星球,同時研究地球生命的起源與初期演化,並探討地球上的生命能否適應外太空嚴苛的環境。於 2015 年上映的熱門科幻電影,絕地救援 (The Martian),講述太空人主角因意外獨自被遺棄在火星上,試著靠種植馬鈴薯,達到自給自足在地球以外的地方存活的橋段,也是科學家們致力的方向之一。

常與太空生物學共同提及的外星生物學 (exobiology),專指研究地球生命以外的外星生命。像是美國國家航空暨太空總署 (National Aeronautics and Space Administration,NASA) 積極拓展瞭解鄰近星系,捕捉偵測分析生命信號 (biosignatures),找尋宇宙中其他的外星生命。如同 1997 年紅極一時的科幻電影接觸未來 (Contact) 中,女主角以超大天線陣接收外太空的訊號,再予以分析,發現是由 26 光年外織女星所傳來的太空訊息。

然而現實中,科學家常將外星生物學和其他基礎科學如演化生物學等知識結合,以鑽研外星星球環境、無生命與生命的演化、生物圈與高等生物的演化。比如地球上極端物理化學環境(extreme physicochemical conditions,如:極高溫、極低溫;高鹽分;極酸性、極鹼性;高靜水壓等等),科學家藉由研究在該環境中生存的嗜極端生物 (extremophiles),嘗試瞭解地球初期的生命如何轉化能量、訊息處理,如何適應環境改變的衝擊,如何逐漸演化,推演在其他星球之極端環境中是否可能發現生物體的存在。

科學家研究地球目前發現早期生命演化的遺跡,如 NASA 在加拿大湖泊探勘一種由藻類和某種細菌產生古老的沈積結構,用以推估瞭解從外太空採集回的樣本,是否含有相似的生命跡象。也模擬地球初期生命起源的物理、化學情況,以期瞭解是否能夠產生現在已知基本的生命系統,去氧核糖核酸-核糖核酸-蛋白質系統 (DNA-RNA-protein),甚至其他可行代謝和複製的系統。

2015 年 9 月 28 日 NASA 向全球公佈他們在火星上發現會隨季節變化流動的液態水,這些在攝氏負 70 度仍能維持液態的含鹽水份,請參考表一,能否為找到外星生命或移民火星揭開序幕,讓我們拭目以待。

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表一$$~~~$$地球與火星比較表。(表格參考資料:http://mars.nasa.gov/allaboutmars/facts/#detailedFacts http://phoenix.lpl.arizona.edu/mars111.php http://www.wired.com/2015/09/nasa-salty-liquid-water-on-mars/ 表格內地球與火星示意圖片皆修改自 NASA 網頁)


參考文獻

  1. Bertrand, J.-C., Caumette, P., Lebaron, P., Matheron R., Normand, P. & Sime-Ngando, T. (Eds.) (2015). Environmental Microbiology: Fundamentals and Applications. Online: Springer Netherlands.
  2. Astrobiology at NASA — Life in the Universe. https://astrobiology.nasa.gov/
  3. Recurring ‘Lineae’ on Slopes at Hale Crater, Mars — NASA. https://www.nasa.gov/image-feature/jpl/pia19916/recurring-lineae-on-slopes-at-hale-crater-mars
  4. Looking for the origins of life in a B.C. lake — Technology & Science — CBC News. http://www.cbc.ca/news/technology/looking-for-the-origins-of-life-in-a-b-c-lake-1.1064427
  5. Exobiology — European Space Agency. http://www.esa.int/Our_Activities/Human_Spaceflight/Research/Exobiology

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