天體生物學，可以說是過去數百年間最幸運和最不幸的學科

自從人類第一次意識到在地球和太陽系之外存在其他世界的可能性之後，天文學與生物學便被有機地結合起來，產生了一門新的、令人興趣盎然的學科。但這兩門學科真正融合起來，形成今天的天體生物學，

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則始於1957年10月4日。當天，一個7米大小的鋁合金球體——「斯普特尼克1」號人造衛星從哈薩克的沙漠草原升空，飛入近地軌道。

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此後幾周，「斯普特尼克1」號人造衛星不斷發出無線電信號，預示著一個全新且未知的世界誕生了。3個月後，「斯普特尼克1」號人造衛星跌跌撞撞地穿越大氣層，回到地球，而人類則首次實現了地球歷史40多億年來在太空軌道飛行方面的一個小進步。

在「斯普特尼克1」號冉冉升空時，一位名叫約書亞·萊德伯格的美國人正在墨爾本大學任客座教授，當時他才32歲。萊德伯格1925年出生後，隨父母遷往新澤西州。他是一個神童，聰慧、博學，而且具有過目不忘的天才本領。他在高中及以前不斷跳級，15歲就被哥倫比亞大學錄取。萊德伯格在哥倫比亞大學獲得動物學學位之後又進軍醫學界，並且隨著研究興趣的轉移，他申請併入讀耶魯大學醫學院。1958年，33歲的萊德伯格由於在耶魯大學讀書期間（確切說，是21歲時）在微生物遺傳學和細菌轉基因領域的成就，獲得了諾貝爾醫學或生理學獎。

在當時，如同其他主要西方國家一樣，澳大利亞也被蘇聯導彈鎖定。蘇聯人這麼做不僅僅是為了顯示其在該技術方面的超強實力，也是為了顯示超級大國可以輕鬆跨洋發射核彈頭，從而對其西方敵對國產生威懾。然而，萊德伯格的靈感激發麵與周圍的人都不相同。在他看來，這種環境與背景更有利於打破一種看不見、摸不著的思想或者意識壁壘，這種壁壘可以將一些實質上無趣的東西屏蔽在外，同時也蘊含著科學的絕佳機會。

如果人類以後能夠實現太空行走乃至旅行，

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那麼必將在其他星球散播地球上的各類生命體，並且可能將外星病原體等生物帶回地球。正如萊德伯格所言，無論發生以上所述的哪一種情況，都有可能毀滅太陽系的本土生命，包括人類本身。由於所預測的情況不容樂觀，萊德伯格回到美國，全身心投入天文學和生物學交叉學科領域的研究，並寫信給美國國家科學院，就上述迫在眉睫的危險向其同行提出警告。

》我們隨時都有可能毀滅太陽系內的生命

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到了1958年春天，萊德伯格關於「來自宇宙的災難」的學說開始令人們感到緊張，這一學說也因而引起了廣泛關注。萊德伯格的學說並不僅僅是為了嚇唬一下研究者和決策者，事實上，它標誌著一種拋開地球常規思維限制的新型科學的誕生。用萊德伯格自己的話來說：「我是當時唯一認真對待進行地球外思想探索活動的生物學家。」他的重大影響一直在延續，在接下來的幾年中，萊德伯格成功地將生物學探索直接納入美國航空航天局的研究與訓練日程中，並形成了一個新術語和學科——「天體生物學」，以展示對地球外生命研究的重要性。

天體生物學對太空探索的方式產生了深遠影響。為了對航天器進行消毒，並對其可能帶回地球的地球外生命進行檢疫，相關部門與研究人員一起制定了嚴格的操作指南。美國航空航天局設立無菌操作間，對工作人員進行全員藥物除菌，並在發射前對相應設備進行灼燒消毒。科學家則著手粗略計算地球外星際中生物污染物的風險等問題的研究。此時，其中一項已經成熟的標準要求每次任務必須將外星生態系統感染的可能性降低到1/10000以內。這一標準看起來的確有些過於嚴格，但從另一層面也體現了人類對外星生物污染的零容忍度。

後來，當「阿波羅11」號太空梭成功返航時，宇航員們首先被封鎖在改裝的滅菌操作間里進行了3個禮拜的慎重隔離，而不是馬上舉行慶功活動。

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有一張眾所周知的圖片顯示，尼克松總統對著阿姆斯特朗、奧爾德林和柯林斯露齒而笑，而三人都被安置在滅菌操作間的密封窗後面。在「阿波羅14」號太空梭成功返航之後，人們終於確定月球表面的環境是完全無菌的，於是取消了後續的隔離檢疫。

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然而，萊德伯格的研究並不止步於此。他和年輕的助手卡爾·薩根在20世紀60年代初成為志同道合的好友，此後他們一起展開了如何在太陽系內探索新興領域，以及如何搜尋地球外生命等方面的研究。1965年，美國航空航天局發射的「水手4」號航天器掠過火星表面，並成功地發回火星表面的近距離圖像。圖像顯示，火星表面荒涼且布滿坑洞，火星是一個乾旱荒涼的星球，沒有植被、沒有文明，甚至幾乎沒有大氣層。

這起事件展示了一個至關重要的時刻。之前人類對太陽系存在其他生命抱有樂觀的想法，但是「水手4」號的調查結果駁斥了這一想法，並揭示了天體生物學研究將會遇到的最大挑戰——如果火星等星體存在生命痕迹，則可能要使用顯微鏡才能發現它們。從這一事件出發，萊德伯格、薩根和其他研究人員迅速從概念角度藉助微生物和化學實驗展開了先驅性研究。

1976年，登陸火星表面的「海盜」號航天器達到了光輝的頂點。這台航天器攜帶了高靈敏度的自動化增（降）壓艙，專門用於培育和檢測火星紅色土壤中可能潛伏的微生物——那是這片荒涼的土地上，生命體最後可能存在的避難所之一。

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然而，儘管攜帶的儀器非常精密，但從很多方面來講，「海盜」號航天器的火星探測任務也標誌著萊德伯格式地球外生物學研究的結束。「海盜」號航天器並沒有發現它試圖尋找的微生物，以及其他類型的生命體。航天器內的生物學實驗結果也出人意料，現在對這些當時令人困惑的實驗結果給出的解釋為火星表層土壤具有可怕的化學特性，而且這些土壤中富含有害的氧化物，類似於火箭燃料中使用的物質。總之，「海盜」號航天器的發現表明，要想在地球以外尋找到生命，比原本預期的困難得多。

》我們過去忽視了太多地球上的生命，這意味著我們可能對別處的生命忽視得更多。

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出於對外在變化的響應，以及自身發展的要求，天體生物學研究後來逐漸擴大為一個更為廣闊的科學領域，綜合了包括陸地微生物學、生命起源學、星際化學以及地球物理學在內的多種學科，甚至包括一些簡單的宇宙學內容。這可不是一個輕而易舉的轉型，但萊德伯格關於天體生物學最初願景中的大部分內容依然存在，而正是這些意義深遠的問題，引起了人類更廣泛和深遠的興趣。在美國，美國航空航天局一直堅持進行著一系列規模空前的跨學科外太空研究，研究範圍從進化生物學到宇宙化學，試圖尋求科學上的突破。

在20世紀70年代末到80年代，在極端環境中發現地球生命體這一現象重新刺激了科學家的想像力。人們在海洋深處數千米以下的地方，和火山通風系統的氣孔中發現了食用有毒超高溫臭氣的微生物和一些稍大的生物。

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後來，進一步的研究發現，一些細菌能在極端的乾燥、電離輻射和冰凍環境中輕易存活。後來卡爾· 伍茲和一些科學家定義了古生菌的研究領域，並提出了一系列關於生命起源的新思路，而托馬斯· 戈爾德則談到了行星地下環境中生命存在的可能性與意義。此外，當時還出現了另一種思潮，即我們過去忽視了太多地球上的生命，這意味著我們可能對別處的生命忽視得更多。

然而，直到20世紀90年代，科學家才勉強給出天體生物學所研究問題的範圍，這些成就讓該學科被正式命名為「天體生物學」。天體生物學是天文學和生物學的全方位結合，要求人們將生命理解為一個正常的宇宙現象。從此，一個泛學科的研究領域開始形成，就像1995年首次發現環繞類日恆星運行的宜居行星一樣。

現在回想起來，正是一連串偶然的重大發現才使天體生物學發展到如今的高度，從最初的細菌問題和「斯普特尼克1」號人造衛星，到後來太陽系系外行星的發現。如果這些發現的時間點有所不同，我們可能在不知不覺中鑄成大錯，並將太陽系污染得到處是細菌，遠遠超出了自然傳播的範疇。如此一來，人類就阻礙並浪費了研究可能存在於其他世界中的生命的機會。

》天體生物學可以說是過去數百年間最幸運和最不幸的學科

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我們所品味的帶有冷戰式裝腔作勢且內心偏執特點的雞尾酒中，點綴著萊德伯格的睿智思想。他把超級大國間的太空競賽變成了一場生物體污染預防戰備，同時也為我們更密切、更仔細地觀察其他世界爭取了時間。如果我們對早期火星，甚至金星的探索沒有保持清醒的頭腦，則可能錯過豐富多彩的生命形式所具有的更深層次的含義。生命不可能憑空出現，它在宇宙舞台上出現的頻率是一項至關重要的統計數據，需要我們深究。獲取這些知識一直以來都是最具挑戰性的科學任務之一。基於這些原因，天體生物學可以說既是過去數百年里最幸運的也是最不幸的科技領域。

這一學科仍然可能存在一些不和諧的合作關係——關於科學上誰更重要的問題，生物學家和天文學家時常意見相左。但這個問題的產生是可以理解和處理的，因為從很多方面看來，當初萊德伯格想要保護和保持的比任何其他一切都重要。我們的訴求並不僅僅局限於尋找宇宙中生命的豐富多彩，還包括如何將地球放置於合適的宇宙大環境下，更加充分地了解人類自身，以便人類在無意中且可能不必要造成的環境變化中實現自身的穩定進化。

這一學科還暗示在外太空中可能存在一些價值巨大，但尚未被地球人類發現的其他生命群體。我們已經知道火星曾經是一個比現在的環境更為宜居的星球，我們也知道銀河系中有許多太陽系中沒有的比地球大一點的行星。即使僅僅分析目前已經獲得的原始數據，不同的世界也會展現出非比尋常的多樣性，更何況人類對宇宙的探索目前看來的確永無止境。

有些星球布滿密度很高的岩石或者富含氣體層的奇怪地域，但其他星球可能有著截然不同的地質化學特性，在那裡，基岩的主要成分是碳，而不是硅。無論如何，在不久的將來，人類將不得不尋求其他方式來解釋我們在這個行星家族裡的位置，而且我們可能不得不依靠天體生物學來解釋我們所處的位置。那將是知識的終極合併，把地球生命置於宇宙的舞台，彼時，天體生物學將迎來自己的春天。

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