科学家挑战传统观念：生命是否必须依赖行星？
长久以来，人类一直认为行星是生命存在的必要条件，因为它们提供了液态水、适宜的温度和压力以及防止有害辐射的环境。然而，来自苏格兰和美国的两名科学家最近提出了一个令人震惊的观点：生命或许并不需要行星。
在《天体生物学》杂志上发表的一项新研究中，哈佛大学地球与行星科学教授罗宾·华兹华斯和爱丁堡大学物理与天文学院天体生物学教授查尔斯·科克尔指出，生态系统可以在没有行星的情况下产生和维持生命所需的条件。他们提出了一个名为“在地外环境中自我维持的生活栖息地”的理论。
华兹华斯和科克尔认为，生物产生的屏障和结构可以模拟地球上的条件，使生命能够在没有行星支持的情况下生存。这些屏障可以允许光线进入以进行光合作用，同时阻挡紫外线辐射。它们还能在真空中防止挥发性物质的损失，并保持液态水所需的温度和压力范围。
为了理解地球以外生命的可能性，科学家们首先回顾了为什么地球是一个理想的生命栖息地。地球不仅提供液态水和防止辐射的环境，还是一个具有相互作用的复杂系统。地球表面暴露在太阳的能源中，驱动着整个生物圈。对生命至关重要的元素如碳、氢、氮、氧、磷和硫在生物圈中循环，变得可用。
然而，这些条件在其他地方可能并不存在。虽然天体生物学家们一直关注着太阳系的冰冻卫星，因为它们拥有温暖、咸的海洋，但这些卫星是否拥有营养循环仍是个未知数。外太阳系的低质量物体虽然拥有足够的表面积，但太阳的能量很弱，它们不太可能保持住大气层，因此液态水的正确压力和温度遥不可及，也无法受到紫外线辐射和宇宙射线的保护。
为了在地球之外生存，任何生物都必须修改或适应其环境以克服这些挑战。华兹华斯和科克尔指出，地球上的生物材料已经具备这种能力。生态系统可以为自己创造条件以维持生存，如果光合作用生命可以在太空的真空中做到这一点，那么人类也可以。
科学家们首先考虑了液态水的问题。他们指出，维持液态水所需的最小压力是三相点，即在0°C（273 K）时为611.6 Pa。在15到25摄氏度之间，这个数字会上升到几千帕。蓝藻就可以在10千帕的空气顶空压力下生长。生物材料很容易维持10千帕的内部压力差，事实上，在地球上的宏观生物中很常见。
接下来是温度问题。地球通过大气温室效应保持温度，但小型岩石天体很难复制这一点。因此，生物产生的栖息地必须通过固态物理达到同样的效果。输入的能量和输出的能量需要平衡，地球上的一些生物体已经进化到维持这种平衡。例如，撒哈拉银蚁已经进化出了增强其表面近红外反射率和热发射率的能力，使它们能够在高于所有其他已知节肢动物温度范围的环境中生存。
除了温度和压力外，挥发性损失也是另一个问题。一个无法保持大气的栖息地无法维持液态水所需的温度和压力。这可以通过保持压力和温度的屏障来解决。抑制挥发性物质逸出的最容易实现的方法是栖息地壁上负责维持稳定液态水所需压差的同一部分。
紫外线辐射的影响也不容忽视。然而，它很容易被诸如无定形二氧化硅和还原铁之类的化合物阻挡，这些化合物可以减弱硅化生物膜和叠层石中的紫外线，而不会阻挡光合作用所需的可见辐射。在太阳系的许多地方，光合作用的太阳能的可用性可能并不是太大的障碍。
华兹华斯和科克尔在论文中还考虑了其他因素，如细胞大小和限制单细胞生物和更大、更复杂生物大小的因素。他们得出结论，不能排除完全自主的生活栖息地的存在。一个能够再生和生长的完全自主的系统，显然不受任何物理或化学限制的限制，因此值得进一步考虑。
科学家们指出，现有的光合生物已经可以产生无定形的二氧化硅和有机聚合物，这些材料可以作为墙，表明生物体可以通过进化来创造栖息地墙。一个更自主的生活栖息地将能够生长自己的壁材料，就像植物细胞在微米尺度上再生自己的壁一样。
尽管地球上的生命尚未做到这一点，但随着时间的推移，它确实适应了越来越广泛的环境条件。调查替代行星边界条件下生命不同进化途径的可能性将是未来研究的一个有趣话题。
