探索外星生命 (1) 那些曾在、能在太空中存活的生物
地球上生命的起源目前還沒有定論，其中一種說法認為地球上的生命來自於外太空。人類曾經將不同的生物送上外太空觀察其反應。生物的種類真的是五花八門，人類看似過於極端、不適合生存的環境，反而可能是某些物種的樂園。曾有生物在太空繁衍後代，也有生物曾暴露在太空環境中還存活了下來。
撰文｜許世穎
人類是宇宙間唯一的高智生命嗎？能孕育生命的地球在宇宙中是否唯一？人們總是不甘寂寞，向這遼闊的宇宙探索其他生命的可能。
研究宇宙間生命的科學稱為「天文生物學（Astrobiology）」，包含了生命的起源、演化、探索外星生命等。眼下地球似乎是是唯一孕育生命的所在，為了探索宇宙間是否有其他的生命跡象，或許可以先從地球生命的起源了解。
● 地球生命是從外太空來？
地球上生命的起源主要有幾種不同的說法，其中一類稱作「胚種論（Panspermia）」，意思是在宇宙間本來就存在如微生物的簡單生命，這些微生物在宇宙間漫無目的的飄遊，一但抵達適合居住的星球以後，就會開始發展，成為該星球的生物祖先。
為了測試生命究竟有沒有辦法在宇宙的環境中長時間生存，科學家也曾將不同生物發射至太空中觀察。人類第一次將生物送上太空是在1947年，當時美國想測試生物在高空的輻射下的反應，因此把果蠅裝在火箭裡射上109公里的高空（註）並返回地球，最後這些果蠅成功存活下來。
註：太空與大氣層的的分界線稱為「卡門線（Kármán line）」。卡門線並沒有一致的定義，國際航空聯合會的定義為100公里，而美國空軍和美國航太總署（NASA）則用海拔80公里。
美國想要在人類上太空以前，測試靈長類進入太空的反應，因此在1948年把果蠅換成獼猴進行實驗。這隻名為「Albert」的獼猴飛行高度只達到63公里左右，而且不幸在過程中死於窒息。隔年（1949年）美國換了隻獼猴，再次進行了實驗，而這次的「Albert II」成功到達134公里處高空，但回到地球時由於降落機制出錯，不幸死於撞擊，不過Albert II還是被認定為第一隻到達太空的靈長類動物。除了獼猴和果蠅以外，人類還陸陸續續送了老鼠、狗、兔子、黑猩猩、天竺鼠、貓、青蛙、魚、蜘蛛、蟑螂......等等上太空。每一次任務都有不同的目的和成果。
最誇張的是2007年的BIOPAN-6衛星任務，太空船名稱為Foton-M3。這項任務中有兩項里程碑，首先是將一整群蟑螂送上太空，其中一隻名為「Nadezhda（俄文，意即『希望』）」的母蟑螂竟然在太空中生了後代。就出生地來看，這些在小蟑螂或許是真正意義上的「外星生命」...
另一項里程碑，則是首次有生物「暴露在宇宙環境中存活」！宇宙中的生存環境極為惡劣，不但寒冷、真空，甚至還有高能的宇宙射線。人類將生物送上太空時，基本上都有一定的防護（當然也有例外造成悲劇，見延伸閱讀：《太空競賽！（2）：太空犬萊卡》）。Foton-M3將一群「水熊蟲（water-bear，圖1）」送上太空，整整十天的航程暴露在太空環境、沒有任何外加防護，最後竟然有68%的水熊蟲存活了下來！
當然，這項任務的結果其實只證實了生命暴露在宇宙中存活的可能性，並不代表地球的生命起源真的就來自外太空。即便「胚種論」是正確的，最多也只能解釋地球生命的來源，並沒有辦法解釋宇宙中生命的起源。
● 嗜極生物：惡劣的生存環境？這根本是樂園！
其實生命的種類當真是五花八門、各有所長，有些環境對人類而言非常不友善，但對一些生物來說卻跟遊樂園一樣。舉例來說，美國黃石國家公園的熱泉溫度高達85℃！大概沒有什麼人類泡在裡面會覺得舒服，但有些細菌卻甘之如飴，這些細菌使溫泉出現了美麗的顏色變化（圖2）。
另一個更驚人的例子：雖然幾乎所有生物都需要氧氣才能存活，但在地球上竟然有細菌必須要空氣中氧氣含量極低的地方（如：深海）才能存活！地球上大氣中的氧氣含量一般為20%左右，有些「專性厭氧菌」竟然喜歡在大氣含氧量0.5%的地方生存！
這些「能或只能在極端環境」生存的生物被稱為「嗜極生物（Extremophile）」，由於宇宙中的環境相當極端，因此嗜極生物也是天文生物學家研究的方向之一。前文提到曾暴露太空環境後仍能生存下來的水熊蟲也是嗜極生物。水熊蟲只有不到1毫米大，在惡劣的環境中會暫停新陳代謝，進入「隱生（cryptobiosis）」的狀態。在這樣的狀態下，水熊蟲可以忍受低溫（接近絕對零度）、高溫（約150℃）、真空、高壓或大量的輻射。應對不同的情況，水熊蟲會有不同的隱生機制。當環境變回常態時，水熊蟲會再次恢復活動（圖3）。
2019年的創世紀號是以色列的登月計劃，上面還攜帶了上千隻脫水，進入隱生狀態的水熊蟲。後來太空船不幸墜毀在月球的土地上，水熊蟲們就這樣砸在月球的土地上。有些人認為這些水熊蟲在砸下去的時候就全部死亡了，也有人覺得牠們可能成功抵達月球表面、維持隱生狀態，哪天帶回來加水就可以恢復活力。無論結果如何，這個事件一定程度地污染了月球表面，因此也引來一些批評 [5] 。
關於地球生命起源，除了來自外太空的說法以外，另一大類則認為地球的環境能自然發展出生命。這樣一來， 既然地球是人類目前已知唯一能孕育生命的星球，要探索外星生命，就得尋找那些與地球相仿的天體了......（待續）。
參考資料：
- flickr/Goldstein lab - tardigrades
- Wikipedia/Tardigrade
- Wikicommons/File:Grand prismatic spring.jpg
- Wikicommon/File:41598 2019 56965 Fig1 HTML.webp
- Jonathan O'Callaghan, “Hardy water bears survive bullet impacts—up to a point”, Science, 18 May 2021, doi: 10.1126/science.abj5282
