本文是作者5月23日发表于上海科技大学的演讲稿,演讲主题为“What is Universe Life?”,与原始演讲稿相比有少许改动。

老师、同学们大家下午好,我是孙睿康,目前正在从事抗抑郁药物的研发工作。我今天与大家分享的主题是“What is universe life”——宇宙中的生命会是什么样的

我相信在我们生命学院,甚至是我们上海科技大学,都没有任何一个课题组从事这个话题的研究,因此我恳请大家在接下来的几分钟时间内,丢掉手中的移液器,丢掉冷冻电镜,把想象力作为研究工具,去探索宇宙生命的无限可能性。

在许多文学作品中,都出现过“宇宙生命”这个话题:“开拓者”乘坐星穹列车遇到的“二次元老婆”们,刘慈欣笔下终产者社会、吞食帝国、三体文明,都引起我们无限地遐想……事实上,研究宇宙中的生命并不是只存在于科幻作品中的情节,有一门学科专门研究它:Astrobiology,天体生物学。我们的宇宙很大,也很年轻,天体生物学这门学科也是这样:作为一门研究宇宙中生命的起源、演化与未来的学科,天体生物学还很年轻,未来有无限的可能性。

上科大食堂很难吃,但我们依旧在此取得了世界领先的学术成就。即使条件艰苦,生命也会自己寻找出路。在地球上,生命存在于许多疑似有点太极端的环境下。在中国的南海和广袤海洋的许多区域,分布有许多的热液喷口,各种各样的生物靠着地球深处的能量,形成了一个个奇特的生态系统。在沸腾的温泉中,人类不仅找到了生命的痕迹,还发现了百万生物民工衣食所系的PCR酶。宇宙中,也有许多地方不那么极端。就拿我们的太阳系来说,在木星卫星木卫三的冰盖下有一片海洋,液态水含量超过地球。在土卫六,人们观测到了碳氢化合物的痕迹。

很长时间以来,人们认为水是生命的必要条件,因此把发现宇宙生命的关注点放在了发现宇宙中的水上。水是宝贵的,但在宇宙中,氢的丰度排第一,氧的丰度排第三,宇宙中的恒星活动,把水弄得到处都是。作为宇宙中第三丰富的分子,水在太阳系十分丰富。春江潮“水”连海平,海上明“月”共潮生。印度的探月卫星月船一号、中国的嫦娥五号,都在月球上发现了水的痕迹。当我们用望远镜远眺火星,也不难看到火星北极的大冰盖。

借助探测器和我们的眼睛,我们不难欣赏地球和太阳系天体的水世界。但对于光年之外,我们还有其他的办法。我手中拿着的是一个对讲机,它现在收到的信号,不只来自于人类社会、太阳辐射,还来自宇宙深处。可见光并不是宇宙的唯一信使,“多信使天文学”应运而生。从红外线到紫外线,从微波到伽马射线,人类有多种多样的探测器去研究宇宙及宇宙生命。水分子在被激发后,会在红外波段发射特征信号。而被称为中国天眼的500米口径射电望远镜“FAST”,也把地外文明搜索作为科学目标之一,尝试通过射电信号,搜寻高智慧文明的痕迹。

宇宙生命,也许并不需要蛋白质和核酸。在刘慈欣科幻小说《山》中,人类与地外文明进行了短暂的接触。他们的文明是住在地底的半导体硅基文明,在文明的早期,就发现了电学的若干定律。但在走向太空的前夜,他们才发现了人类两千多年前就认识的浮力定律。化学元素硅、锗,在地球上是制作芯片的材料。而它们类似于碳的性质,使得它们也许能成为生命的载体。宇宙中是否存在着硅基生命、锗基生命?他们的生态系统是怎样的?留给我们无限的探索空间。

飞吧,思想,乘着金色的翅膀。愿我们生命科学的研究者们,俯察生命之“微”,仰观宇宙之大。也愿我们的子孙后代,走向宇宙,向着星辰与深渊。谢谢大家!

别忘了把丢掉的移液器和冷冻电镜捡回来。

分享一篇近期发表在《Nature Chemistry》期刊上的论文《The search for Europan life》:

Nature Chemistry volume 16, pages 671–673 (2024)

借助过去几十年的探测数据,人们知道木星卫星欧罗巴(木卫二)表面覆盖着厚厚的冰层,下面隐藏着一个由潮汐力加热维持液态的庞大水体,其水量可能是地球海洋的三倍。作者提出,尽管环境恶劣,木卫二的深海热液喷口周围可能存在着以化学能量为生的微生物,它们能利用环境中的化合物如硫化氢、氨、氢气或亚铁离子作为能源,并通过二氧化碳还原合成有机分子。随着美国航空航天局即将开展的“欧罗巴快船”任务,人类距离探索这一潜在的外星生态系统又近了一步。

视线回到我国。根据《中国空间科学技术》期刊刊登的论文《木星系科学探测研究与展望》(中国空间科学技术, 2023, Vol. 43, Issue (6): 1-10)来看,“中国计划在2029年前后开展对木星、木卫四环绕探测及行星际穿越探测”。期待在空间探索领域“中美两开花”,探索人类未知。