《天体生物学》，[英国]戴维·C.卡特林著，郝记华、张晟霖译，译林出版社2025年3月出版，定价：39元

■本报实习生 赵婉婷

早在宋元时期，我国思想家邓牧就猜想，无穷的宇宙中应该存在许多可供人类居住的世界。而1000年后，在充满想象力的科幻电影中，有着各种各样的外星生物与文明，人类还能乘坐太空飞船前往宇宙中新的家园。

20世纪中期以来，人类进入“太空时代”。随着探测技术的不断进步，科学家试图在地球之外寻找生命的蛛丝马迹，天体生物学（Astrobiology）这一新兴交叉学科应运而生。而发展至今，天体生物学的研究范畴远不止寻找外星生命。

在最新出版的《天体生物学》一书中，美国华盛顿大学西雅图分校地球与空间科学系教授戴维·C.卡特林用通俗易懂的语言，详尽解答了读者的诸多困惑。比如：生命是地球独有的吗？人类能找到移居的地球2.0吗？

生命的起源，需要天体生物学来回答

《天体生物学》一书从天体生物学的发展历史、宇宙生命和宜居环境的起源与演化、地球生命的诞生与多样性、太阳系内宜居星体和潜在生命信号的探索等几个方面展开叙述，介绍了天体生物学不同方向上的研究背景与现状。

现代意义上的“天体生物学”一词，由美国国家航空航天局（NASA）于1995年首次使用，涉及微生物学、地质学、天文学、大气学、化学等领域。使用“天体”一词的部分原因是，生命所依赖的原子，除了氢以外都创造于恒星内部。

从古至今，一直有着“我们是谁、我们从哪里来、我们要到哪里去”的哲学思考。卡特林在书中介绍，天体生物学的支柱之一，就是生命起源。天体生物学家们也一致认为，理解地球上的生命如何起源，是进一步寻找地外生命的基础。

书中介绍，目前科学家已经在地球上最古老的沉积岩中，发现了构成海洋微生物的碳原子，在南非发现了距今35亿至25亿年的微生物微体化石等线索。这些发现表明，地球在35亿年前已经出现了生命。

至于生命起源的地点，还停留在假说阶段。卡特林在书中介绍，基于分子层面对嗜热菌RNA的研究，一个合理的推论是，所有生命的共同祖先可能生活在热液环境中。

目前，对于生命起源与演化的探索还在继续，而这也是寻找更多未知生命和宜居星球的前提。

地球之外，如何寻找生命？

卡特林在书中直言，目前还没有令人信服的证据能证明地球以外存在生命，但已有成熟的方法判断天体中可能存在的生命迹象。

例如，可以对行星的光谱进行分析，如果其大气中存在由生物产生的氧气或甲烷，就可以指示地外存在生命活动的信号。此外,也有一些指示地外不存在生命活动的信号，即反生命信号。例如，氢气和二氧化碳是可被微生物代谢的气体，如果一颗行星中富集这两种气体，就能反推出此天体不存在微生物。

在寻找宜居天体时，天体生物学界达成了一个共识，一个有液态水的星球至少对我们现在所认知的生命是有利的。卡特林列举，在太阳系星体中，满足这一基本条件的有火星、谷神星、冥王星等矮行星以及木卫二、土卫二等冰卫星。

以火星为例，美国科学家发现，火星早期曾有较活跃的水活动，时间与地球生命起源的时间吻合。在《天体生物学》中文版新书发布会上，卡特林分享说，目前的研究关注沉积物中的铁氰化物、盐类、碳酸盐、硫酸盐等矿物质以及多种有机物，以此寻找火星数十亿年前形成的潜在生物痕迹。

除了行星之外，卫星的宜居性也值得关注。书中介绍，土星的卫星土卫六既有冰下海洋，也有有机物存在的证据。作者在书中畅想，如果向土卫六发射一台类似星际飞船一样的湖泊着陆航天器，让它漂浮在土卫六的湖泊上，对有机液体的具体成分进行检测，将会是科学上的巨大飞跃。

在太阳系外，存在更多像土卫六这样的冰卫星，其数量可能远超目前发现的系外宜居行星。随着天文望远镜、天际望远镜技术的不断发展，对太阳系外小天体的探索指日可待。

既是大众科普读物，也适用于学者研究

“当20世纪90年代天体生物学被提出时，曾有人质疑它的发展潜力。然而，经过30多年的探索，人类已经发现了系外宜居带中地球大小的行星，这让科学家更加确信——宇宙中其他地方存在生命的可能性变得更有价值、更有意义，更与我们息息相关。”对于天体生物学在当今的研究意义，书中总结道。

反观中国的天体生物学学科，虽然很年轻，但起步后很快便取得了不少成就。例如，我国自主研发的祝融号火星车，发现了36亿年前火星存在海洋的直接证据；科学家在土星的卫星之一 ——土卫二上发现了维持生命所需的营养元素。

中国科学院院士潘永信在本书的序言中介绍，我国已规划于2030年前后实施天问三号和天问四号任务，分别对火星和木星及其冰卫星开展探测，且极有可能成为国际上率先将火星样本采样返回的国家。“这些深空探测计划的重要目标之一就是认识地外宜居环境和寻找地外生命。我相信读者会从这本书中预先获得一些相关了解。”潘永信写道。

作为“牛津通识读本”系列的最新读物，《天体生物学》不仅是激发大众兴趣的科普读物，对于天体生物学领域的前沿研究者，亦有借鉴意义。

本书的中文版译者之一、中国科学技术大学地球和空间科学学院教授郝记华提到，在设计国内第一门天体生物学本科课程时，他曾与卡特林交流过，觉得这本系统性的书对于课程设计的帮助很大。“我本人就研究天体生物学，书中提出的新颖假说与前沿性思考对我的科研工作很有启发，例如银河系的位置如何影响太阳系及地球宜居性，行星大气的演化如何影响地表海洋稳定性和孕育生命的可能性等。”郝记华说。

在《天体生物学》中文译本序言的最后，卡特林写道：“也许，宇宙中的某个角落也存在具有意识，甚至已社会化的生物？天体生物学家们孜孜不倦，希望在本世纪找到答案。”