近期，备受瞩目的《国家空间科学中长期发展规划（2024—2050年）》（简称《规划》）正式发布，明确部署实施地外生命探寻等项目，这一举措迅速在科学界和公众中引发广泛关注。此举不仅为我国的空间科学、天文学、生物学等多个学科领域带来了新的发展机遇，也引领我们深入探索地外生命的奥秘。为此，我们需要了解什么是地外生命、为何探寻以及如何探寻地外生命等一系列问题。
什么是地外生命
所谓“地外生命”，简而言之，是指除地球以外其他宇宙空间里的生命。尽管科学家在太阳系的小行星、彗星等天体上发现了多种地球上并不存在的氨基酸，在宇宙空间中也发现了许多的复杂分子，但这些都不能称为地外生命。这些分子只是构成生命的基础物质之一，而生命的存在还需要一系列复杂的生物化学过程和条件。
宇宙中天体种类繁多，但是从地球生命的物理化学性质来考虑，可能只有那些具备适宜温度并拥有大量液态水的行星，才具备孕育和繁衍类似地球生命形式的潜力；同样地，或许只有在像太阳这样长时间保持相对稳定的恒星周围，生命才可能进化至如人类现代科技文明般的程度。因此，在探寻地外生命的过程中，不仅需要关注行星本身的条件，还需要考虑其所在的恒星系统的环境。
探寻地外生命为何重要
探寻地外生命对我国科学和技术发展具有重要的推动作用，一旦有所发现，将是超越诺贝尔奖等任何级别大奖的重大科学成果，在科学、技术、人文等多方面都具有极为重要的意义和深远的影响。
首先，在科学研究方面，是否存在地外生命是很重要的科学问题。随着多年的发展，地外生命探寻已成为当前国际最热的前沿研究。地外生命的发现能够为人类理解地球生命的起源提供全新的思路。目前关于生命起源的假说有多种，主要分内源和外源两类，即诞生于地球早期的原始汤、海底温泉等场所，或者来自外太空，具体过程仍然存在许多未解之谜。如果人类在其他星球上发现生命，无论是简单的微生物还是更复杂的生命形式，都可以帮助我们对比研究，验证或修正现有的生命起源理论。例如，火星是太阳系中被认为最有可能存在过生命的行星之一。它与地球有许多相似之处，如曾经有液态水存在的迹象。研究火星上可能存在的生命遗迹，能够让我们了解在类似地球早期环境的条件下，生命是如何诞生和演化的。如果火星生命的起源方式与地球不同，那将彻底改变我们对生命起源的认知，也许会发现生命能够在比地球更极端的环境和更广泛的化学条件下产生。
其次，探寻地外生命是技术进步的强大驱动力，能够促进我国航天技术和探测器技术的飞跃发展。对太阳系地球以外天体的生命信号探寻可以通过抵近或采样返回任务来实施，因此需要先进的航天技术、探测器技术、遥控技术、通信技术等支持。例如，美国的“旅行者号”探测器，它携带了有关地球生命的信息，驶向太阳系外，其目的之一就是向外星文明表达人类的问候。我国的探月工程已成功实现月球取样返回，而行星探测工程天问系列计划实现火星采样返回。这些任务的成功得益于我国的航天技术的整体发展。
最后，也可能是最重要的一点，探寻地外生命具有深远的文化和哲学意义。地外生命探寻从人类文明诞生之初就一直是一个充满魅力的话题。从古代的神话传说到现代的科幻作品，都体现了人类对宇宙中其他生命的好奇。这种好奇心是人类探索世界的内在动力之一。例如，哥白尼提出日心说，打破了传统的地心说观念，开启了人类对宇宙认识的新纪元。而地外生命探寻则是在更广阔的宇宙空间中延续这种探索精神。当人类不断向宇宙深处发送信号、发射探测器时，每一次新的发现都能激发公众对科学的兴趣。如发现土星卫星——“土卫六”上可能存在液态甲烷海洋这样的消息，会让无数人对宇宙的奥秘产生浓厚的兴趣，从而促进科学知识的传播和教育的发展，培养更多具有探索精神的人才。在哲学层面，发现地外生命会让人类重新思考自己在宇宙中的地位。长期以来，人类在地球上处于主宰地位，并且甚至认为自己是宇宙中独一无二的智慧生命。如果发现了地外智慧生命，这将对人类的自我认知产生巨大的冲击。人类可能需要重新审视自己的价值观和道德观念。例如，与地外生命的接触可能会引发关于生命平等、资源共享等一系列伦理问题。同时，在文化上，它也会改变我们的文学、艺术等诸多领域的创作主题和观念，促使人类以一种更加谦逊和包容的心态面对宇宙中的其他生命形式。
如何探寻地外生命
以欧美为代表，科学家主要在两个方面推进地外生命探寻工作。一方面，在地球附近找，具体是在太阳系地球以外其他的岩石类行星或者卫星上寻找，利用“遥感”技术拍摄图像和光谱，然后通过抵近探测的方法，如环绕飞行、着陆考察、取样分析等，来实地考察目标天体上是否存在生命信号。另一方面，研究人员将目光投向了浩瀚的太空，通过“聆听”和“观察”来捕捉其他行星发出的信号，并尝试判断这些信号的来源。至今，人类在太阳系以外已经发现了近6000颗围绕其他恒星运行的行星，平均每颗恒星周围至少有一颗行星存在。考虑到整个宇宙中大约有千亿个类似银河系的星系，而每个星系中又包含上千亿颗恒星，那么宇宙中行星的数目约为上百万亿亿颗！
宇宙空间太广袤，以当前的科技文明无法实现抵近探测，更何况抵近探测也有巨大的风险。如果有一台性能无限强大的天文望远镜，能够获得太阳系外所有行星发射到地球的光谱信号，那就可以实现对太阳系外生命信号的“无接触”搜寻。
不过，绝大部分恒星都太遥远，它们的行星太渺小、太暗弱，在恒星的辉光下显得更是渺小。我们在宇宙中最近的邻居是比邻星，它距离太阳约4.2光年，是半人马座
美国于2021年底发布的天文和天体物理学十年规划中，将宜居世界和系外生命的研究列为三大科学主题之首，并建议5年内形成一个成熟的探测计划。后经多年筹备，美国天文学家提出建设一个口径约为6米的宜居世界天文台的计划。无独有偶，我国天文学家也提出了多个搜寻宜居世界和探寻系外生命的计划，包括地球2.0、CHES，以及由国家天文台提出的天邻计划。
“天邻”，顾名思义，寻找天上的邻居，其主要科学目标就是开展地外生命的探寻。该计划的主体是一个大型紫外光学红外天文台，其口径不小于美国詹姆斯·韦布空间望远镜（6.5米），并将配备专门用于行星探测的超高精度星冕仪。面积约133平方米的望远镜主镜面，负责收集来自遥远恒星和行星暗弱的光，并将其传递给后端的星冕仪，而星冕仪就像一个黑色的圆盘，将来自恒星的光完全挡住，只放行星的光通过。于是，通过天邻就能够直接“看到”行星，拍摄行星的光谱。对光谱的分析能够告诉我们，行星上是否可能存在与生命相关的信号。比如行星大气中是否存在氧气、臭氧、水、甲烷等，以及行星表面上是否存在大量的树林或植被。后者含有的叶绿素会大量吸收来自恒星的蓝光和红光，产生较为明显的可观测现象。
如果这一计划顺利实施，我们有望在2040年之前开始对太阳系附近所有处于“壮年期”的主序恒星开展类地行星搜寻和生命信号探寻的工作，也许10年之内就能发现首例地外生命。当然，也可能什么也探测不到，毕竟生命的诞生不一定那么容易和迅速，而生命的毁灭却可能很迅速。这种情况下，地球是安全的，也许在未来几十年乃至上百年内，我们都不用担心外星人的入侵问题。
未来展望
45亿年前，地球在宇宙的混沌中诞生，经历了无数次的变迁与演化，最终成为了一个生机勃勃的蓝色星球。科学家在地球上已发现了上千万种生物。然而，地球生命的起源仍然是一个未解之谜，可能源自地球海底的某处热泉，或来自外太空复杂的有机分子和氨基酸，甚至可能来源于某个高等文明的星球。如今，随着空间技术的飞速发展，人类对宇宙的探索已不再局限于太阳系内。探月、探火、探卫星、探小行星等项目如火如荼地进行着，而人类最早的探测器旅行者1号和2号更是已经飞出太阳系，进入了恒星际空间，成为了人类探索宇宙的先驱。
与20万年前非洲智人向欧亚大陆迁移和15—17世纪的航海大发现不同，今天的宇宙探索是在更加安全和理性的基础上进行的。比如，我们可以用望远镜作为开路先锋，通过其他世界发出的光子信号来默默地观察和评估一下，再决定是否开展进一步的接触，以免“打草惊蛇”或者“引狼入室”。
总之，探寻地外生命不仅是对未知的勇敢探索，更是对生命和宇宙深刻理解的追求。在这个过程中，我们或许会发现更多关于地球生命起源的线索，也或许会遇到其他形式的生命形态，从而开启人类与宇宙的新篇章。因此，探寻地外生命不仅是一个科学问题，更是一个关于人类自身和地球未来的深刻思考。
（作者分别系中国科学院国家天文台台长，中国巡天空间望远镜科学工作联合中心主任；中国科学院国家天文台研究员）
