哈佛大学天体物理学家阿维·勒布最近在佛罗里达州迈阿密弗罗斯特科学博物馆天文馆举行的一次会议上提出了一篇关于寻找地球以外生物体的新论文。研究人员认为，科学界应该将其太空探索工作从行星表面转向地下环境。该提案改变了天体生物学的传统参数，天体生物学历来优先考虑在直接暴露于星光的区域寻找液态水。据专家称，宇宙中真正丰富的生物可能隐藏在数公里的岩石和冰层之下。
科学家提出的愿景直接质疑在邻近天体表面建立人类殖民地的可行性。与地球的生物圈相比，月球和红色星球等环境具有极其不适宜居住的特征。该建议没有关注人类对这些恶劣表面的适应，而是指出部署由人工智能引导的人工平台和机器人。这些自主设备将专门为在深洞中长期生存和导航而设计。
研究人员还与地球上人类的未来进行了比较。如果地球表面状况因小行星撞击、核冲突或极端气候变化等灾难性事件而严重恶化，地下住房将成为唯一的生存手段。根据这种推理，大自然可能很久以前就已经在其他恒星系统中采用了相同的解决方案。
现代天体生物学的新方法
传统的天体生物学的大部分研究都基于宜居带的概念，宜居带的定义是恒星周围的区域，该区域的温度允许液态水存在于行星表面。这一指标指导了太空望远镜的使用，以寻找以安全距离绕恒星运行的岩石系外行星。然而，新的观点表明，这个定义不必要地缩小了搜索范围，忽略了在地下黑暗中运行的替代热源。
勒布和研究员马纳斯维·林加姆（Manasvi Lingam）在前几年发表的一篇科学文章，从数学角度证明了行星核心放射性元素的衰变如何产生足够的热能来维持液态水的储存。这种地热能源的作用完全独立于星光。这些内部过程产生的热量能够在较长的地质时期内维持微生物生命形式，即使是在远离太阳系的太空中也是如此。
岩石环境和孤立的海洋
宇宙中存在的大多数岩石物质都是在距其主恒星很远的地方发现的。位于行星系统边缘的孤行星和卫星代表了绝大多数可容纳某种形式的生物的天体。
地表完全冰冻的世界可以将全球海洋隐藏在数十公里厚的冰层之下。冰壳充当了抵御宇宙辐射和太空真空的保护罩，创造了一个密封且稳定的环境。
来自放射性物质和重力摩擦的能量使得复杂的化学过程在这些地下海洋的底部发生。热液喷口可以提供整个生态系统在完全没有阳光的情况下出现所需的营养。
火星表面的恶劣条件
这颗与地球相邻的行星昼夜温差极大，使得表面有机化学几乎不可能进行。严寒会冻结任何暴露的水分。
由于缺乏稠密的大气层和全球磁场，火星地形容易受到宇宙射线和紫外线太阳辐射的持续轰击。这种持续的灭菌会破坏复杂的有机分子。
液态水是我们所知的生物学的重要元素，由于低气压，液态水无法在地表生存，会立即升华成气态或冻结。
面对这种恶劣的情况，在这颗红色星球潮湿的过去可能出现的大部分潜在生命可能迁移到更深的地层，那里的地质保护保证了它们的保存。
地质构造中的自然保护区
由古代火山活动形成的熔岩隧道为抵御外太空恶劣条件提供了天然保护。这些地下结构有厚厚的岩石天花板，可以有效阻挡每天到达火星土壤的致命辐射。
这些洞穴的内部比暴露的表面保持着更加稳定的温度。这些地质生态位可以保留水冰和必需矿物质的沉积物，创造与外部天气完全隔离的宜居微环境。
自主调查技术策略
探索这些地下避难所需要开发新的航空航天技术。部署配备先进导航系统和高分辨率摄像机的小型自主直升机是调查熔岩隧道内部的实用方法。这些飞机需要在完全黑暗的情况下飞行，使用激光传感器和人工智能来绘制洞穴墙壁并避开障碍物，而无需人工干预。专注于地下的任务不仅能够探测当前微生物生命的存在，还能识别嵌入岩层中的古代生物的化石痕迹。专业的机器人探索可以进入目前在其他世界的尘土飞扬的平原上巡逻的传统轮式车辆无法到达的深层环境。
行星内部加热因素
地下栖息地的生存能力取决于取代太阳功能的特定地质机制。该理论模型整合了岩石成分和行星冷却速率的数据。
– 行星地幔中存在的铀和钍通过放射性衰变产生持续的热量。
– 来自上地质层的压力有助于使水在很深的地方保持液态。
– 热水和富含矿物质的岩石之间的相互作用产生能够促进简单新陈代谢的化学反应。
船员在场的替代方案
人类在整个太阳系的扩张仅仅依靠地表基地会带来极高的操作风险。长时间暴露在宇宙微波背景辐射和太阳风暴下会损害任何生物船员的健康。
在月球或火星洞穴内建造设施可以更好地控制关键的生命支持变量。天然岩石充当自由且高效的热和放射性绝缘体。
人工平台和自主机器人扮演着人类技术大使的角色。该战略优先考虑长期调查的可持续性，大大降低与将人类运送到荒凉地区相关的成本和危险。
将焦点转向太空探索
该论文显着扩展了宇宙宜居性的概念。宇宙的大部分生物质存在于地下环境的假设迫使航天机构重新考虑其未来探测器的设计。能够深入地下钻探或发射雷达波来绘制地下含水层地图的仪器比仅关注外部地形的相机变得更加重要。
地下土代表了现代科学尚未探索的广阔领域。地热能、对空间辐射的物理保护和热稳定性的结合创造了一系列有利的条件，远远超过了迄今为止记录在册的大多数岩石和冰冷世界表面的严格限制。
