《创世纪》计划:用机器人基因工厂将生命播撒到银河系中

摘要: 在过去的十年中,太阳系外行星被发现和特征的速度不断增加。正因为如此,当探索这些遥远的行星的时候,问题就反复出现了,此外这是个古老的问题:我们可能会在那里发现什么——也就是说,人类在宇宙中是孤独的吗?也焕发了新的活力。

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【博科园-科学科普】在过去的十年中,太阳系外行星被发现和特征的速度不断增加。正因为如此,当探索这些遥远的行星的时候,问题就反复出现了,此外这是个古老的问题:我们可能会在那里发现什么——也就是说,人类在宇宙中是孤独的吗?也焕发了新的活力。

“创世纪”计划旨在将“短暂的可居住的世界”与生命结合起来,以创造更多的宇宙生命。图片版权:NASA / Serge Brunier


这些问题引出了许多有趣而雄心勃勃的提议。其中包括“蓝光计划”(Project Blue),这是一架太空望远镜,将直接观察环绕阿尔法星(Alpha Centauri)轨道运行的任何行星,以及“突破摄星”(Breakthrough Starshot)——目标是在短短20年内将激光驱动的纳米飞行器送往阿尔法星(Centauri)。但也许最大胆的建议来自于《创世纪》,它试图用生命来播种遥远的行星。


这些建议是由克劳迪斯·格罗斯博士提出的,他是法兰克福大学理论物理研究所的理论物理学家。2016年发表了一篇论文,描述了机器人任务是如何装备基因工厂(或低温舱),可以用来将微生物生活分配给“可居住的系外行星——即能够支持生命的行星,但不太可能自行产生。


“创世纪计划”的目的是将“暂时适宜的”行星与生命结合起来,从而使它们在进化上有一个跳跃的开始。图片版权:NASA / Jenny Mottor


不久前《Universe Today》解析了格罗博士(dr . Gros)最近的一项研究,他建议使用磁帆来减缓星际飞船的速度。很幸运地再次赶上了格罗斯博士,并有机会问他关于“创世纪”的事情。一定要看看他的开创性论文——“在可居住的行星上开发生态星球:起源计划”。(附论文地址:https://arxiv.org/pdf/1608.06087.pdf)


起源计划的目的是什么?


系外行星有各种大小、温度和组成成分。创世纪计划目的是为那些可能适合居住但却没有生命的系外行星提供地球生命的替代进化途径。当今大多数科学家的基本理念是:简单的生命在宇宙中是常见的,复杂的生命是罕见的。我们不确定,但目前这是共识。


如果有好的条件,简单的生活可以发展得很快,但复杂的生活将会有困难的时候。至少在地球上,复杂生命的到达需要很长的时间。寒武纪大爆炸发生在大约5亿年前,大约是地球形成40亿年之后。如果我们给行星提供快速进化的机会,人类就能给他们机会,让其他行星有自己的寒武纪爆炸。


澳大利亚袋鼠岛鸸鹋湾页岩中发现的下寒武统早期三叶虫。图片版权:Royal Ontario Museum/David Rudkin


什么行星将成为目标?


最主要的候选者是在m -矮星周围的可居住的“氧气行星”,如trappist - 1。很有可能,这些行星上富含氧气的原始大气会首先阻止生物发生,这就是生命的形成。我们的银河系有可能拥有数十亿的可居住但没有生命的氧气行星。


如今,天文学家们正在寻找围绕着m - stars的行星。这些行星与类太阳恒星的行星非常不同。一旦恒星形成,它就需要一定的时间来收缩到聚变开始的点,然后开始产生能量。对于太阳来说,这需要1000万年,这是非常快的。对于像trappist - 1这样的恒星来说,它需要1亿到10亿年的时间。然后必须收缩,以驱散最初的热量。


在trappist - 1附近的行星会非常热,因为恒星很长时间很热。在他们的同温层中,紫外线辐射会将其分解成氢和氧——氢气逸出,而氧保留。所有的调查都表明,它们有氧气的大气层,但这是化学分解的产物,而不是植物(与地球一样)。


有一个很好的机会:氧气行星是无菌的,因为氧行星吞噬了生物的前生命条件。我们相信银河系中可能有数十亿颗氧行星,但没有生命,复杂的生命需要氧气。在科幻小说中,所有这些行星看起来都一样。可以想象,在5亿年的时间里可以拥有这个,因为我们播种到了氧行星。


从行星TRAPPIST-1f附近的有利位置(右侧)可以看出TRAPPIST-1系统的外观。图片版权:NASA / JPL-Caltech


会发送什么样的生物?


第一波将由单细胞自养生物组成。这是光合成细菌,如蓝藻细菌和真核生物(细胞类型构成了所有复杂的生命,即动物和植物)。异养生物将在第二阶段,以其他生物为食的有机体,只有在自养生物存在并扎根后才会存在。


这些生物将如何送往?


这取决于技术,如果能进步,我们可以缩小为一个基因工厂。原则上大自然是一个基因工厂。但想要生产的东西都很小。如果可能的话,那将是最好的选择。在基因库中发送,然后选择最理想的生物发送。如果这是不可能的,就得有冷冻细菌。最终,这取决于技术上的可行性。


也可以发送合成生命。合成生物学是一个非常活跃的研究领域,它涉及到重新编程遗传密码。在科幻小说中的外星生命与不同的遗传密码有关。今天人们正试图在地球上生产这种生命。最终目标是拥有基于不同代码的新生命形式。这在地球上是非常危险的,但在遥远的星球上,这将是有益的。


如果这些行星不是“无菌”的呢?


《创世纪》计划是关于生命,而不是毁灭生命,所以我们要避免它。探测器必须进入轨道,所以我们很确定,从轨道上可以探测到地表的复杂生命。《创世纪》的计划是为那些不适宜居住的行星而设计的。地球可以居住数十亿年,但不确定适宜居住的系外行星。

这个插图显示了一颗恒星照亮了地球的气氛。图片版权:NASA戈达德太空飞行中心


系外行星有各种大小、温度和特点。许多行星在一段时间内只能居住,也许是10亿年。生命将没有时间进化成复杂的生命形式。所以得让被送往的生命喜欢该星球环境,或者抓住机会在那里进化复杂的生命形式。


有些人认为所有的细菌都值得拯救。在地球上,没有细菌的保护。但是生活在不同星球上的细菌受到不同的对待。行星保护,为什么我们要这么做?所以可以研究生命,或者为了保护生命本身?火星很可能曾经有过生命,但现在不是。尽管如此还是计划载人去火星,这意味着行星保护已经关闭,这是一个矛盾。


人类非常热衷于寻找地外生命,但是那些我们找不到生命的行星呢?下面这提供了做一些事情的可能性


人类是否能从这中受益(例如殖民“播种”行星)?


是的,没有。因为没有任何东西能让我们的decedents(或者地球上的其他任何智慧生物),在10亿年的时间里去拜访《创世纪》计划行星(生命最初播种到完全展开的最小时间)。因为涉及的时间跨度太长,所以说“利益”是不合理的。


突破摄星基金会发起的一项倡议,旨在成为人类的第一次星际航行。图片:breakthroughinitiatives.org


这样的任务要多久才能完成?


《创世纪》的探测可以突破摄星发射计划向同一方向发射能量系统。突破摄星计划的目标是发送非常快,非常小,非常轻的探测器大约1克到另一个星系。同样的激光技术可以发送更大的,但更慢的。当然,慢是相对的。所以最终它取决于什么是最优的。


最近的磁帆是一个样本任务,用来证明它是可能的。探测器的大小相当于一辆汽车(1吨),速度大约为1000公里/秒——相对于光速而言,星际旅行的速度很慢,但对地球来说却是快速的。如果把速度减到100,能推动的质量是10000。可以加速一个1吨重的起源探测器,它仍然符合突破星射的布局。


因此,发射设施可以看到双重用途,不需要建造新的东西。一旦进入,就需要测试磁帆。现实的时间跨度将是在50 - 100年的窗口期。


有什么反论或反对这个呢?


有三种主要的反论点。第一个是宗教的反论点,它说人类不应该扮演上帝。《创世纪》的目的不是创造生命,而是赋予生命进一步发展的可能性。不是在地球上,而是在宇宙的其他地方。


根据多项研究,火星仍然可以支持生命,引发“行星保护”问题。图片版权:YONHAP / EPA


第二种是行星保护论,认为我们不应该干涉。一些反对《创世纪》计划的人引用了《星际迷航》电视剧的“第一指令”。《创世纪》计划完全支持行星的行星保护,行星的复杂生命和行星的复杂生命可能在未来发展。“创世纪”计划只针对那些复杂生命不能自行发展的行星。


第三个论点是关于人类没有福利的问题。“创世纪”计划的表现不是为了人类的利益。从生存的角度来看,一个物种的伦理价值(如人类)必须把物种的利益放在中心,这是合理的。因此,伦理是“对我们的物种有好处”。把大量的钱花在一个项目上,比如“创世纪”计划项目,这是一种不为我们自己物种利益的表现,这样做是不道德的。


看到这里,你是支持还是反对呢?理由又是什么?


知识:科学无国界,博科园-科学科普

参考:arxiv,NASA等

作者:Matt Williams

来自:Universe Today

编译:中子星

审校:博科园

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