仅在过去10年中，天文学家，甚至业余天文学家就发现了400多颗新行星，而且这个数字在未来几年中必将继续飙升。一些天文学家乐观地预测，外星生命（外星生命，也称为外星生命）的证据可能即将出现。但是，即使发现外星生命是一件大事，问题是：当我们看到外星生命时，我们真的能认出它们吗？

外星人鱼，地球鱼，大同小异

为了寻找外星生命，已经发射了一些空间观测任务。早些年美国宇航局发射了开普勒太空望远镜，该望远镜与法国的科罗特太空望远镜一起，正在银河系中寻找可居住的行星。与此同时，许多地面望远镜也在加紧寻找外星生命的迹象。

天文学家预计在未来几年内会发现大量可能支持生命的行星，未来20年的后续观测将证实其中一个星球不仅适合居住，而且那里有真实的生命（参见链接：如阳光）。但是这些外星人的动物和植物到底是什么样子的？

一些天文学家指出，智能外星人不能像科幻小说中描述的外星人那样成长，甚至不能与它们不同。例如，美国科幻电视连续剧中两个最典型的“外星人”，丘巴卡先生和斯波克先生，他们的形象缺乏想象力。他们只是穿着毛茸茸的外套或者把橡胶泥粘在耳朵上的怪人。这种“外星人”实际上更适合呆在化妆品店里，而不是完全基于科学概念。

因此，在人类星际探索者最终登陆一个新世界之前，我们应该如何预测外星生命的进化？也许我们必须立足于地球进化生物学的研究，尤其是“趋同”和“偶然”这两个基本原则。

所谓“趋同”是指不同生物在相同或相似的环境条件下逐渐形成相似特征的现象。一些天文学家认为，外来动植物的进化也应与“趋同”和“偶然”这两个基本原则密不可分。虽然进化是由随机突变驱动的，但自然选择远没有看上去那么混乱。基本上，最适合自己特定环境的人总是占上风。在银河系的另一边，生长在世界上的外来动植物的物理和生物学定律应该和地球上的生命相同。例如，一种密度和形状与砖块相似的外来鱼类在生存竞赛中不能跑得太远。随着时间的推移，这种鱼应该进化成流线型的形状，并用来推进它的鳍或尾巴，最终看起来会像地球上的鲑鱼。

这就是生物学中趋同的原理：对于一个特定的生存问题，可能只有少数几个好的解决方案，所以生命的进化会一次又一次地遇到相同的设计。例如，人类的晶状体眼睛在地球上独立进化了很多次，所以各种动物，从鱿鱼到鸟类，都有晶状体眼睛。科学家指出，由于“由于趋同而独立出现多次的设计特征”被认为支配着地球上生命的进化，同样的事情应该发生在外星人和外星生命身上。

当然，事件也可以对行星的演化轨道产生很大的影响。例如，人们普遍认为，6500万年前的一次巨大的小行星撞击导致恐龙灭绝，为哺乳动物如人类最终统治地球提供了进化环境

。然而，即使在这种湍流之后，进化仍然是普遍可预测的。例如，鲸鱼和海豚，作为哺乳动物，最终进化成类似于长期灭绝的海洋浮游动物，而蝙蝠则类似于从历史舞台上退出的飞龙的空气动力学形状。由于趋同进化在地球上如此普遍，一些科学家认为，在许多方面，外星生命的进化也应遵循为类似的生存问题提供出人意料的相似解决方案的原则。

那里可能有气球植物

另一方面，生命所具有的一些特征并不是解决任何生存问题的最佳方案。它们仅仅是偶然的结果，也就是说，它们是长期冻结的历史“偶然”。例如，我们的五个手指或脚趾并没有给我们任何真正的优势。如果我们有六个手指或脚趾，难道我们还不能站起来，轻松地拿东西吗?

为什么是5而不是6 ?这是因为所有的陆地脊椎动物——两栖动物、爬行动物、哺乳动物和鸟类——都从我们的鱼类祖先那里继承了5块骨头，这些祖先爬过陆地。科学家说，这样的偶然结果应该只存在于地球上，而不会重复外星生命或外星人的进化史。

因此，尽管趋同进化告诉我们，外星生命的许多一致特征是可以预测的，但它们的一些特征将取决于它们特定进化史上的一些怪癖。当然，如果外星生命的进化环境与地球的进化环境大不相同，那么外星生命完全有可能呈现出完全不同的新颖设计特征。一些科学家对这些潜在的不同环境感兴趣，他们使用计算机模型来探索植物设计的进化过程。事实上,任何陆生植物为了生存必须满足四个基本需求:它必须拦截尽可能多的阳光进行光合作用,它必须能够传播花粉或种子尽可能必须确保它不会崩溃,它必须确保它不会失去太多水。例如，植物可能会在顶部长出宽大的叶子来收集最多的阳光，但这类植物就像阳伞一样，很容易在大风中被连根拔起，也就是说，它们很容易倒塌。

在不同环境下的最佳厂房设计，往往是对上述四种要求的妥协与综合。因此，生长在外星森林中的树木看起来可能与地球上类似环境中的树木没什么不同。生长在陌生沙漠环境中的植物也应该像地球上的仙人掌一样高大且不分枝。生长在外来潮湿土壤中的树木也应该有宽阔的树冠，像地球上的橡树那样，来进行必要的光合作用。

那么，外星人的树叶是什么颜色的呢?在地球上，大多数植物看起来是绿色的，因为它们含有一种叫做叶绿素的色素，这种色素比绿色吸收更多的太阳光谱中的蓝色(最有活力的)和红色(最丰富的)光。事实上，如果我们的眼睛对_个点的波长范围稍宽一点的光敏感，这些植物看上去就不会是绿色的，而是一种略显翠绿的近红外颜色。这是因为陆地上的植物反射红外波长如此之亮，以至于它们可能避免在阳光下过热。

科学家指出植物对光的吸收与太阳光的光谱有密切的关系。一般来说，地球植物使用的可见光范围很广(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫)，但对绿光的反射稍强一些。因此，在不同恒星(比太阳更蓝或更红)下生长的外来森林需要适应不同光谱的光合色素。Gliese 581c是一颗m型矮星，有四颗行星围绕它运行。Grace 581c是地球问候研究的主要对象。

这颗恒星比太阳暗得多，红得多。如果红矮星周围的行星是植物的家园，植物需要吸收尽可能多的红光来获得它们生长所需的能量。所以，这些外来的植物在我们看来可能是黑色的，因为黑色是最善于吸收光线的。当然，任何在这些外星行星上进化的动物的眼睛也必须适应更冷的光谱，所以在它们的眼睛里，行星上的植物也会呈现出翠绿的近红外颜色。

有一类恒星燃烧得比太阳更热更亮。这是类F星。虽然光谱会转移到蓝光，但是围绕F类恒星运行的行星也有很多可见光，就像在地球上一样，所以这些行星上的植物看起来就像在地球上一样。然而，由于强烈的蓝光可能是强烈的，这些外来植物需要进化出保护层来反射更多的蓝光。

除了它们奇异的颜色，在非常不同的外来环境中的植物可能会找到一种新的方法，从它们周围的恒星收集星光，用于繁殖和采水。在一个超级地球(一个大得多的行星)上，重力的增加会阻止矮胖的树干和树枝的生长成为植物成功的策略。也许，外来植物不会像高耸的柱子一样把自己拔起来，而是随风而去。在地球上，飞艇漂浮是因为它们充满了氢气，氢气的密度小于周围的大气。在地球上，光合植物利用阳光的能量分解水分子，利用氢制造食物，利用氧作为废气。一种外来植物所需要做的就是将氢释放到一个充气袋中，这个充气袋飞到空中，然后用藤蔓状的“绳子”系在地上。事实上，海带森林通过向无数的小口袋里注入氧气或二氧化碳而固定在地球的海洋中。为了获得更多的升力，像气球一样的外星植物甚至可能在它们的氢囊上长出深色的色素，吸收来自恒星的热量来加热内部的气体，从而产生额外的浮力。

外来的气球植物可能也有一种非常有效的繁殖策略——它们可能会脱离绳索，随风飘荡，然后把种子撒到下面的土地上。也许，气球植物在地球上没有进化的唯一原因是因为地球上不需要它们。

外星人的血不一定是红色的

科学家们认为，动物进化也应该遵循“良好的设计原则”，即使在外星也是如此。在地球上，无论环境如何，有些特征在整个动物王国中都是常见的。例如，从食物中提取营养物质是通过消化道完成的，消化道就像一条笔直的管子，前端有一个开口，末端有一个排泄口。所有脊椎动物的身体，包括人体，基本上是一个脆弱的肠道，有一些内部的升级，由脊柱支撑，加上感觉器官和四肢等配件。

当动物长到一定的尺寸时，它们同样需要足够的氧气。因此，动物必须有像腮和肺这样的结构，并且有广阔的表面积。科学家们有充分的理由相信，外星动物也应该能够像陆地动物一样，享受充满肺脏或腮的氧气。毕竟，燃烧有机氧燃料是最具能量的呼吸方式，能够满足活跃动物生活的巨大能量需求。

这些营养物质和气体是如何传递到大身体的所有细胞的也有一个分布问题，所以由血管和泵心组成的内部循环系统变得非常有利。外星人的血不一定是红色的。我们的血液是红色的，因为它有携带铁的血红蛋白(也叫血红蛋白)。马蹄蟹的血因含铜而呈蓝色。总之，血液的颜色没有统一的标准，只要它能输送氧气。

为了发现美味或避免成为掠食者的美味，动物感知环境的能力至关重要。地球上的动物已经发展出一系列的感知能力，其中视觉是一种非常有效的环境调查。陆地上几乎所有的高等动物都有视力，最好的办法是把眼睛放在身体前面。

所有这些信息都必须经过处理，大量的神经细胞被用来做出反应。这些神经细胞靠近能够快速反应的受体。这些受体被保护在一个“坚硬的外壳”——颅骨中。大型陆地动物也需要身体结构——骨骼支撑它们的身体抵御重力和“放置”的肌肉——这些可以“内建”(像人类)或“外建”(像甲壳类动物)。

所有这些例子和推测都是基于这样一个事实:每只动物都需要收集能量、保护自己、感知并对环境做出反应。科学家们相信外星动物在这些方面应该与地球动物惊人地相似。然而，外来动物也可能有一些非常奇怪的特征，这是它们祖先的奇怪特征进化的结果。

外星鲸鱼可能会飞

地球上偶然进化的一个主要例子是所有陆生脊椎动物都有四肢，因为我们的鱼类祖先碰巧有两对叶状鳍。当然，说到外来的陆地动物，它们可能是来自于它们的鳍状游泳祖先，所以它们可以向我们展示它们的三对腿，所以它们可以像我们一样是六条腿而不是四条腿。科学家说，最终可能会发现一只外星瞪羚用六条腿跳跃，或者发现一只外星六足动物像地球上的昆虫。

我们还可能发现，大型外星六足动物不需要一对前腿就能奔跑，因此进化可能赋予了它们新的功能。例如，一个看起来像马的六足食肉动物可能会用前腿撕裂猎物，或者夹住甚至携带武器对抗对手。事实上，这种攻击方式已经被地球上的螳螂和螃蟹等动物所使用。

这是一个相当大胆的假设，但我们仍然不太考虑外星生命的独特性。真正的外星动物和陆地动物有什么不同?我们所知道的地球上的动物，包括鸟类、爬行动物、鱼类和昆虫，都是基于两侧对称的身体形态:左右两边相互映射。也许外星动物是基于一种完全不同的身体形式，比如辐射对称，身体没有左右两边，只有上下，就像水母一样。

地球上的辐射对称动物停止进化，因为它们显然无法发展出更复杂的肢体、感觉或神经控制系统。但在地球的另一边，辐射对称的动物可能会因为新的机会而兴旺发达。

地球河流和海洋的进化造就了许多成功的游泳者。鲑鱼、鲸鱼、海豚和划蝽(昆虫的一种)都来自非常不同的血统，但它们各自独立、共同进化出了相同的身体结构:似乎除了保持身体的流动之外，没有什么办法能让你的身体在水中移动。因此，外来鱼类也可能拥有优雅的子弹状身体，通过拍打鳍来交替游动，就像地球上早已灭绝的蛇颈龙一样。

但还有什么更创新的吗?虽然这里的关键特征是两对长而像翅膀的鳍状肢与水不同步，但其他结构也会发生变化。一些科学家推测，外来鱼类可能没有下颌，而是使用四向开口，张开大口吞食猎物。也可能有管状鲨鱼，它们以持续的喷气推进模式快速穿越异族海洋。地球上的乌贼通过收缩它们的外腔，以脉冲的方式蹒跚后退。异形管鲨可能有一个中空的管道贯穿全身，身体前面张大嘴巴，肌肉收缩压力大，就会被管道里的水溅出来，从而推动异形鲨鱼向前奔跑。

飞行是一种寻找食物或躲避捕食者的好方法，已经被地球上的昆虫、鸟类、哺乳动物和灭绝的蜥蜴所利用。毫不奇怪，地球上的飞行动物已经会聚在一起，形成了空气动力学形状和宽大的翅膀。这样，外星生态系统中类似的趋同进化就理所当然了。

然而，如果外来鸟类都是由它们的六足祖先进化而来，那么它们就不能与陆生鸟类混淆。外星人可能会使用两对翅膀来飞行，如果他们这样做了，他们会看起来像地球上的双翼飞机。这种身体结构特别适合打猎和在空中飞行。保持一对翅膀在适当的位置也可以节省长距离飞行的精力。

更令人惊奇的是，巨大的野兽也可能飞过超级地球。与普遍的看法相反，在引力比地球大的行星上起飞更容易。尽管重量增加了，但空气密度更大，所以机翼产生的升力更大。因此，大象大小的外星动物可能能够在外星的天空中翱翔，而外星鲸鱼则依靠其巨大的翼展和不断上升的热量飞行。这样一个大的飞行物是永远不会着陆的，所以长须鲸必须睡觉并在飞行中繁殖，就像地球上棕色的飞禽一样。鲸鱼吃什么?也许外星汤的浓厚的大气中充满了浮游生物，所以鲸鱼可以毫不费力地吃掉它。

虽然对外星生命形式的猜测似乎有些异想天开，但这并不是一个疯狂的猜测。探索外星生物圈的关键在于，既要考虑外星生命可能与地球上的生命共享的物质和过程，也要考虑它们可能存在的性质。

如果幸运的话，像开普勒和克劳这样的太空望远镜将会发现足够接近地球的类地行星，以便科学家们在上面寻找生命的迹象。天体生物学家尤其希望在附近的行星上发现光合作用的迹象。但是外来植物和陆生植物的区别是什么呢?为了找到答案，请考虑外星进化史可能如何塑造外星生命形式以适应其环境。

天体生物学家对在他们有生之年找到外星生物圈的有力证据持乐观态度。然而，想象一下，我们发现了一个“第二地球”的可能性，它有明显的生命迹象，但它太远了，我们无法出去看看这些外星生命形式是什么样子的数百年。这难道不是科学史上最令人沮丧的发现之一吗?