C一个星球有生命吗?林恩·马古利斯(Lynn Margulis)是20世纪后期的生物学巨子，他的智力炽热，转向了非正统。她和化学家詹姆斯·洛夫洛克共同提出理论，认为生命一定是一种改变行星的现象，地球上“有生命的”和“无生命的”部分之间的区别并不像我们想象的那么明确。科学界的许多成员嘲笑他们的理论，称盖亚假说为伪科学，并质疑他们的科学诚信。但现在马古利斯和洛夫洛克可能要报仇了。最近的科学发现使我们有理由更加认真地对待这一假设。其核心是对行星和生命之间关系的洞察，这改变了我们对两者的理解，并塑造了我们如何寻找其他星球上的生命。
马古利斯和洛夫洛克一起研究了地球的全球生物圈，他们意识到生物圈具有生命形式的一些特性。它似乎显示出“内稳态”或自我调节。地球上许多维持生命的物质表现出惊人的稳定性。气候的温度范围;大气中的氧含量;海洋的pH值、化学成分和盐度——所有这些都是生物调节的。在数亿年的时间里，它们都在生命可以繁荣的范围内。洛夫洛克和马古利斯推测，生命的整体以调节这些全球特性的方式与其环境相互作用。他们认识到地球在某种意义上是一个有生命的有机体。洛夫洛克将这种生物命名为盖亚。
马古利斯和洛夫洛克指出，达尔文的生物进化理论是不完整的。达尔文确定了生命适应环境变化的机制，从而让我们看到，地球上的所有生命都是一个连续体，一个增殖体，一个来自共同根源的基因散居体。在达尔文的观点中，地球本质上是一个具有一系列变化背景的阶段，生命必须适应这些变化。然而，是什么或谁改变了场景?马古利斯洛夫洛克提出,生命的戏剧并没有展开的舞台上一个死去的地球,但是,相反,舞台本身是动画的,实体的一部分生活,盖亚,生物圈一起组成的形状的“无生命的”组件,响应,并通过地球的生物周期。是的，生命适应环境变化，通过自然选择塑造自己。然而生命也会改变环境，改变地球。这现在就像你呼吸的空气一样明显，它已经被生命氧化了。所以进化不是一系列对无生命事件的适应，而是一个反馈系统，一个交换系统。生命并不是简单地将自己塑造成一个动态的地球不断变化的轮廓。 Rather, life and Earth have shaped each other as they’ve co-evolved. When you start looking at the planet in this way, then you see coral reefs, limestone cliffs, deltas, bogs, and islands of bat guano as parts of this larger animated entity. You realize that the entire skin of Earth, and its depths as well, are indeed alive.
对盖亚假说的接受是缓慢的，迟疑的，不完全的。这有几个原因。一个是惯常的惯性，标准的保守主义者不愿意接受新的思维方式。然而，盖亚也被指责为含糊其辞和反复无常。一些人抱怨说，“盖亚人”未能提出一个原始的、定义明确的、可测试的科学命题。你如何评价、反对或接受一个没有明确表述的观点，或者对不同的人有不同意义的观点?这当然有一定的道理。盖亚有很多不同的说法。马古利斯和洛夫洛克更愿意把科学、哲学和诗歌混在一起，他们也不介意争论;事实上，我想说的是，他们很喜欢，也很努力。
T事实是，尽管盖亚被广泛使用，它并不是一个假说。这是一种视角，一种方法，从中探索行星上的生命，一颗有生命的行星，这和有生命的行星是不一样的，这才是重点，简单而深刻。因为生命不是一个已经在运转的地球上的微不足道的后顾之想，而是这个星球进化和行为的一个组成部分。在过去的几十年里，盖亚人几乎赢得了这场战斗。反对派从未真正投降或承认失败，但主流地球科学已经放弃了它的学科盾牌，加入了化学、气候学、理论生物学和其他几个“‐‐学科”的力量，并重新命名为“地球系统科学”。
盖亚方法是由太空时代将地球与看似没有生命的邻居进行比较而产生的，它使人们更加深刻地认识到，地球上的居民给我们的星球带来了多么彻底的改变。当我们将地球的生命历程与它的兄弟姐妹相比较时，我们发现在它发展的早期，当雨水的杀菌作用消退，生命得以立足时，地球开始走上了一条不同的道路。自那个接合点以来，生命和地球一直在持续的舞蹈中共同进化。
我们研究地球与太空时代的工具,看到她整个从远处看,海底的深处钻,,多光谱成像的魔法眼镜,映射元素的全球生物地球化学循环,营养,和能源,我们已经了解到生活的影响比我们更深刻而普遍的怀疑。
所有这些我们认为理所当然的氧气都是生命介入地球地球化学循环的副产品:收集太阳能分裂水分子，保留氢原子，并与CO反应2制造有机食物和身体部位，但把氧气吐出来。在地球高层大气中，一些氧在紫外线的影响下转化为臭氧，O3.，它能保护地球表面免受致命紫外线的侵害，使地球表面适合居住。当它出现时，这个盾牌让生命离开海洋和大陆，变成森林的绿色。没错：正是生命让曾经致命的大陆变得适合生活。
我们越透过盖亚的镜头，就越能看到我们星球的几乎每一个方面都被生物扭曲得面目全非。地球的岩石含有超过4000种不同的矿物质(构成岩石的晶体分子)。这里的矿物种类比我们在任何其他星球上看到的都要丰富。研究地球矿物历史的地球化学家得出结论，到目前为止，如果没有地球上的生命，这些矿物中的大多数都不会存在。因此，在地球被生命改变的表面上，岩石本身就是生物的副产品。在生命给地球大气层充氧之后，矿物多样性出现了一个大飞跃，导致了大量新的氧化矿物，在地球沉积物中撒下了五颜六色的岩石。观察到一个遥远的星球上,这样的广泛和多种矿物生命世界的多样性可能是一个迹象,这是一个潜在的生命指标(或Gaiasignature)我们可以添加更多的普遍引用洛夫洛克寻找标准大气气体破坏了平衡的生活。事实上，矿物和生命似乎一直以来都是相互依存的。越来越多的证据表明，矿物是地球生命起源的重要催化剂和物理基质。那么，将地球的矿物表面视为全球生命系统的一部分、盖亚身体的一部分，这真的是一个巨大的飞跃吗?
那么板块构造和地球深层内部的动力学呢?乍一看，这似乎是一个巨大的机械系统，一个热机，它不依赖于生物，而是支持它(幸运的是生命)。此外，尽管我们可能仍然对地球生物圈的深层部分一无所知，但在地壳几英里以下的地方不太可能有任何生物，那里的温度对有机分子来说太热了。然而，就像我们发现生命的影响已经延伸到上层大气，创造了让生物圈覆盖大陆的臭氧层一样，我们越来越多地看到生命也影响了这些更深的地下领域。在它漫长的生命历程中，盖亚不仅改变了地球的皮肤，也改变了地球的内脏，从地幔中提取碳并将其堆积在沉积岩表面，并将空气中大量的氮隔离成氨储存在地幔岩石的晶体中。
通过控制大气的化学状态，生命也改变了与之接触的岩石，从而使地壳和地幔氧化。这会改变岩石的材料特性，改变岩石在各种力和条件下的弯曲、断裂、挤压、折叠和熔化方式。地球生物圈产生的所有粘土矿物都软化了地壳——一个没有生命的星球的地壳更难帮助润滑板块构造引擎。地球的湿润似乎解释了为什么板块构造在地球上持续存在，而不是在干燥的孪生行星金星上。盖亚阵营的一个更为极端的主张，目前既没有得到证实也没有得到反驳，那就是生命的影响在亿万年中帮助地球保持了生命之水，而金星和火星在其存在的大部分时间里都没有生命，却失去了生命之水。如果是这样，那么生命可能确实是地球板块构造的原因。板块构造理论的创始人之一、斯坦福大学的诺姆·斯莱普（Norm Sleep）彻底相信，生命深深地牵连在地球的整体物理动力学中，包括“无生命”的内部领域。在描述生命对地质学、大陆构造和板块构造的累积、长期影响时，他写道，“净影响是盖安。也就是说，生命改变了地球的优势。”我们对地球研究得越多，就越能看到这一点。生命抓住了地球。地球是一个经过生物调节的行星。以一种非平凡的方式，它是一个活的星球。
N哦，在维京号登陆火星40年后，我们了解到行星是常见的，包括那些与地球大小相似、与恒星的距离适宜形成液态水海洋的行星。此外，洛夫洛克的激进想法关注大气，寻找与预期的气体混合物的剧烈偏离，现在形成了我们生命探测策略的基石。盖亚思想已经渗透到我们关于演化和系外行星可居住性的观点中，修正了“可居住带”的概念。我们意识到，仅靠确定一颗行星的基本物理性质，它的大小和与恒星的距离，来确定它的可居住性是不够的。生命本身，一旦开始，就能使一颗行星适宜居住。也许，在某些情况下，生命也可以破坏行星的宜居性，就像21亿年前的大氧化事件(有时被称为氧气灾难)期间，它几乎在地球上做的那样。正如我的同事、来自维多利亚大学(University of Victoria)的年轻气候模型专家科林·戈德布拉特(Colin Goldblatt)曾经说过的，“地球的决定性特征是行星规模的生命。”地球告诉我们，宜居性和居住是不可分割的。”
在我2003年的书中孤独的星球我描述了我所谓的“生命世界假说”，这是盖亚思维在天体生物学中的应用。也许世界各地的生命本质上是一个具有宇宙寿命的行星尺度的现象——也就是说，一个以数十亿年为单位的预期寿命，这个时间尺度定义了行星、恒星和宇宙的生命。
生命不是发生在某个星球上，而是发生在某个星球上。
有机体和物种没有宇宙寿命。盖亚有，这可能是生命世界的一般属性。受洛夫洛克和马古利斯的影响，我认为我们不可能在一个没有严重和公然改变其大气层的行星上找到地表生命。根据这一观点，一颗行星不可能像人一样“稍微有生命”(至少不会长久)，而一颗像火星这样的老行星，如果不像地球那样明显地、明显地有生命的话，很可能已经完全死亡了。如果好奇号探测器最近报告的少量甲烷是火星生命存在的迹象，那么这将证明我的生命世界假说是错误的，生命可以在其他地方以非常不像盖亚的形式存在。但是一个有生命的世界可能需要的不仅仅是火星地下肯定存在的短暂的水和能量。这可能需要持续而有力的内部地质活动。我相信，只有在地质学意义上“有生命”的行星，才有可能在生物学意义上“有生命”。如果没有板块构造，没有生命赖以生存并最终在其中运动的深层、强大的全球生物地球化学循环，生命可能永远无法像在地球上那样，将自己确立为火星的永久特征。
据我们所知，大约在地球上生命开始的时候，金星和火星都有让生命在这里形成的相同特征:它们潮湿、多岩石、有厚厚的大气层和活跃的地质活动。比较行星学似乎告诉我们，生命起源所需的条件可能是岩石世界的标准。一种真正的可能性是火星或金星也有生命的起源，但生命没有，不能在这两个星球上存在。它不能像在地球上那样，扎根并成为一个永久的行星特征。这可能是一个常见的结果:有生命起源的行星，甚至可能有几个，但从未发展出一个强大的、自我维持的全球生物圈。地球上真正罕见和不寻常的是，适宜生命生存的条件已经持续了数十亿年。这可能不仅仅是运气。
当我们不再仅仅把行星看作是存在或不存在生命的物体或地方，而是把它们看作有生命或没有生命的实体时，它就会影响我们对生命起源的思考。也许生活就是不发生的事情在一颗行星,但来行星:是行星变成的东西。
把生命想象成火。如果你曾经尝试过生火，你知道点燃一些火花和一点火焰很容易，但随后很难让最初的火焰持续下去。一开始你得去照看火，一直吹到你晕倒为止，以提供更多的氧气，否则火就会熄灭。这一直是棘手的部分:在它真正流行之前让它燃烧。然后到达临界点，火真的在咆哮。它有一层炽热的煤炭，它的热量产生了自己的循环模式，吸进氧气，煽起自己的火焰。到那时，它就可以自给自足了，你可以去喝杯啤酒，看看流星。
我想知道一个星球上的第一个生命是不是像那些最初的火花和那些不稳定的小火焰。生命的最初阶段可能极度脆弱,可能存在一个临界点,一旦生活成为行星现象,沉浸在全球流动,支持和燃料,它回身对自己,变得更像一个自我维持,一个不仅吸引自己的空气供应,而是自我翻转并补充燃料。一个成熟的生物圈似乎为生命的延续和繁荣创造了条件。
“生命世界”的观点意味着，数十亿年后，生命要么从行星上消失，要么就像地球一样，彻底接管并成为所有全球进程的一个组成部分。生命的迹象将无处不在。一旦生命占据了一个行星，一旦它成为一个行星规模的实体(如果你愿意，一个全球性的有机体)，它可能很难被杀死。当然，生命见证了地球经历了许多巨大的变化，有些是相当痛苦的。这里的生命异常顽强。它似乎有一种永生。我们称之为准永生，因为这颗行星不会永远存在，它可能在整个生命周期内都不适合居住。每个人都在这里，只是一瞬间。整个物种来来去去，时间尺度通常不足以引起地球的注意。然而生命作为一个整体仍然存在。 This gives us a different way to think about ourselves. The scientific revolution has revealed us, as individuals, to be incredibly tiny and ephemeral, and our entire existence, not just as individuals but even as a species, to be brief and insubstantial against the larger temporal backdrop of cosmic evolution. If, however, we choose to identify with the biosphere, then we, Gaia, have been here for quite some time, for perhaps 3 billion years in a universe that seems to be about 13 billion years old. We’ve been alive for a quarter of all time. That’s something.
地球上生命的起源不仅仅是物种进化的开始，是多样性的源泉，最终导致了藻类大量繁殖、白杨林、堡礁、海象群和大猩猩军团。从行星进化的角度来看，这一发展是一个主要的分支点，打开了通往一个根本不同的未来的大门。然后，当生命全球化并深入地球深处时，地球不可逆转地沿着它的兄弟姐妹没有走过的道路前进。
最近，在这个经过生物改造的地球上，另一种变化突然出现，改写了行星进化的规则。在地球的夜晚，灯正在打开，表明有新的事情正在发生，有新的人在家。另一个通道打开了吗?这颗行星会不会处在一个新的分支点?
从太空的角度看，我们的工业社会给我们的星球带来了大量的快速变化。使这种观测成为可能的轨道技术本身就是地球正在发生的变化中一个奇怪而惊人的方面。如果到目前为止，地球的定义特征是行星级的生命，那么这些行星级的光呢?这张不断扩散的发光的网可能是一种新的定义性特征的一部分吗?
大卫·格林斯彭(David Grinspoon)是行星科学研究所的资深科学家。他在科学团队中工作，参与了几项正在进行的和计划中的星际飞船任务。2013年，他被任命为美国国会图书馆天体生物学的首任主席。他的最新著作中,人类手中的地球，于2016年出版。他也是一名音乐家，为宇宙乐队演奏吉他。他微博@DrFunkySpoon。
从书中人类手中的泥土由大卫Grinspoon。版权所有©David Grinspoon。经纽约中央出版公司许可重印。保留所有权利。
这篇文章最初发表于鹦鹉螺的宇宙2016年12月。
