外星人是如何工作的

我们大多数人对外星生命的想象就像电影里描绘的那样外星人它们通常被描绘成类人的形式，因为它们使用演员直接在化妆中扮演角色，或者成为模特计算机生成的动画．此外，观众与人类相似外星人比给更奇异，更像怪物的生物要好。然而，人类的身体计划——一头、两腿和两臂的双侧对称——起源于早期两栖动物和爬行动物在地球陆地上的殖民时期，这种形状似乎不太可能在外星世界进化。所以，让我们暂时忘掉好莱坞，仔细看看真正的天体生物学科学。

天体生物学是对宇宙中生命的科学研究。天体生物学家试图了解（除其他外）地球上生命是如何产生和进化的，是什么支配着生命的组织方式，是什么使一个星球适合居住。

天体生物学结合了生物学、化学、物理学、地质学和天文学等学科。通常，天体生物学家必须利用所学到的关于地球上生命的信息作为研究其他地方生命的指南。让我们来看看我们从地球上的生命中学到的一些东西。

水下微生物的棒状结构称为叠层石

照片由NOAA/美国商务部提供

虽然很难给“生命”下一个明确的定义，但大多数生物学家都认为，生物有许多共同的特征。如果一个物体符合这些特征，它就被认为是活的:

既然我们已经对生命有了一个定义，我们就需要看看它在漫长的时间里是如何变化的。决定物种是否产生、生存、保持不变或灭绝的基本规则是自然选择进化达尔文的进化论有以下几点：

尽管达尔文的进化论是为了解释地球物种的变化而提出的，但它的原理足够普遍，可以应用于宇宙的其他地方。

海底热液喷口

照片由NOAA/美国商务部提供

直到大约30年前，人们还认为地球上所有的生命都依赖于太阳的能量。此外，人们还认为，在温度极高的地方，比如间歇泉或温泉，或者温度极低的地方，比如南极沙漠，很可能找不到生命。

当海洋学家探索海底的热液喷口时，这些想法发生了变化。在海底，极热的富含矿物质的水从地壳中喷发出来。热液喷口位于海平面以下几英里处，在海底，周围的水处于或接近冰点，那里绝对黑暗，压力很高。在这些喷口底部周围有组织的社区(被称为黑烟囱)，科学家们发现了蛤蜊、螃蟹和外来的、长6英尺(2米)的巨型管虫。从这些喷口流出的水的温度是230到662华氏度(110到350摄氏度)。

这些动物是如何在远离阳光的极端条件下生存的呢?在水中，科学家们发现了一些细菌，它们能从水中分解硫化氢以获得能量，从而制造有机化合物(化学合成).块虫的组织中有细菌，帮助它们从水中获取能量。蛤蜊以细菌为食，螃蟹以块虫为食。

热液喷口群落的发现表明，生命有可能在没有太阳光的地方进化太阳，而在其他没有足够光线的世界里明星．从热液喷口的发现来看，木卫二上可能存在生命。木卫二是木星的一颗冰卫星，科学家们认为它的冰壳下有一片海洋。

热液喷口周围的管虫

照片由NOAA/美国商务部提供

在其他极端环境中也发现了生命。科学家发现了一种叫做隐内岩在南极沙漠的岩石样本中，那里的温度经常下降到零下100度，几乎没有液态水。相反嗜热在温度超过水沸点的温泉中发现了细菌。

南极（左）岩石样本中的活隐内石（绿色、黑色、绿蓝色线条）和黄石国家公园（右）温泉中的嗜热杆状细菌（约1微米长）

照片由美国宇航局提供

南极（左）岩石样本中的活隐内石（绿色、黑色、绿蓝色线条）和黄石国家公园（右）温泉中的嗜热杆状细菌（约1微米长）

照片由美国宇航局提供

如果生命可以在地球上的极端环境中进化，那么生命也有可能存在于其他世界的极端环境中，比如火星．

蝙蝠鱼

照片由NOAA/美国商务部提供

利用我们从地球生命中学到的知识，我们能对外星生命说些什么呢?虽然它可能与地球上的生命大不相同，外星生命可能会像地球上千差万别的生命一样，遵守某些普遍的准则。这些准则或基本规则包括以下内容：

外星生命将受物理和化学定律的支配。

外星生命将基于某种类型的化学物质(排除了科幻小说中关于纯能量生物的概念)。

比微生物大的外星生物会有相当于细胞. 当生物体变大时，其内部体积（立方函数）的增长速度快于其表面积（平方函数）。这就限制了生物体的大小，因为生物体外部的物质必须通过扩散进入生物体并贯穿整个生物体，这取决于大表面积、短距离和浓度差异。随着生物体变大，到其中心的距离增加，扩散速度变慢。为了保持可行的扩散距离，生物体必须有许多小细胞而不是一个大细胞。因此，如果一个外星生物比一个微生物大，它将是多细胞的。（我们不希望找到像《星际迷航》原集《免疫综合症》中所描绘的那种光年宽的单细胞生物体。）

如前所述，根据进化论，外星生命将进化并适应周围环境。

多细胞外星人的生理结构最适合其环境。器官系统将适应环境条件，如温度、湿度和重力。

外来生物可能与地球上的生命具有相似的生态结构。

如你所见，任何种类的生命都与它的环境紧密相连，所以行星的特征在决定生命形式的特征方面是极其重要的。

考虑到这些基本规则，并且由于没有最终发现外星生命形式，外星生理学就在我们的想象中。科幻作家，尤其是“硬”作家“那些试图严格遵循真正科学的人，多年来一直在这样做。他们首先设计或建造一个世界，仔细研究其物理、天文和生态特征。接下来，他们研究出在那个世界上可能存在什么类型的外星人。一个这样的世界建设活动的例子可以在埃波纳项目在那里，几位科幻作家一起创造了一个名为Epona的世界，其中包括行星、地质和生态数据。艺术家史蒂文·汉利(Steven Hanly)创造了爱波娜(Epona)。

因为他的小说“重力任务”哈尔·克莱门特创造了一个叫做梅斯克林的世界，它围绕着一颗双星。梅斯克林每18分钟旋转一次，旋转时呈扁平状。梅斯克林的重力范围从赤道地球重力的三倍到两极的七百倍。梅斯克林拥有氢气大气和甲烷海洋。Mesklinites是地球上的一种生命形式，是由一种叫做几丁质的昆虫骨骼蛋白构成的类似蜈蚣的小生物。它们有18对腿，末端像吸盘一样的脚，向前抓的钳子，一个强大的循环系统，通过壳吸收氢气。它们非常强壮——这是生活在高重力环境中的结果，但它们害怕被捡起，因为在如此高的重力环境下，从一个很小的高度坠落可能会致命。（见“巴洛的外星人指南”和“外星人的科学”对Mesklinites和其他外星生命的描述。)

在HowStuffWorks，我们设想了一个外星世界和外星生命形式。在我们的世界里，行星绕着一颗明亮的恒星运行。世界上只有10%的地区被地表水覆盖，但在整个陆地上，由于稀少的降雨，沙土下聚集了大量的水。环境炎热干旱，阳光明媚。这颗行星质量巨大，引力是地球的一百倍。大气是一种类似地球的空气，由氦、氧和二氧化碳组成。

我们为这个世界设想的两种外星生命形式是动物——生活在地球上为数不多的地表水体周围的移动捕食者。这两个外星人都很矮，大约1英尺（30厘米）高，有很厚的四肢来支撑巨大的重力。两者都有厚厚的覆盖物或外皮，以尽量减少蒸发和保存水分。为了收集信息，一个主要依靠视觉，而另一个则使用化学感官（味觉和嗅觉）。

拉什拉姆，一种外星动物

这个史拉母是我们的第一个外星捕食者。它看起来像一个可移动的马桶。口部由连接到扁平底座的三个茎秆腿支撑。底座下面有许多鳞片，因此底座在沙子表面滑动，就像蛇在地面上移动一样。它有几个感官附属物，可以通过化学手段定位猎物。它在地表水体附近狩猎，沿着水边感受，为其他动物品尝沙子和水。一旦找到猎物，拉什拉尔姆蹲下并滑向它。拉什拉尔姆张开大嘴，扑到猎物身上，将其整个吞下。

尼尔巴，外星掠食者

这个尼尔巴比拉什拉姆稍微大一点。它生活在水里，靠近边缘，很像鳄鱼或短吻鳄，但不是完全水生的。涅巴会出来捕食其他来到水里的动物，尤其是拉什拉姆。它的头部很大，鼻子上方有鼻孔，所以当它大部分时间在水下时可以呼吸。Nirba有很厚的皮肤，这是为了防止在烈日下离开水时脱水，它有大而肌肉发达的前腿和大爪子，用来杀死猎物。长长的尾巴有助于它在水中游泳，“箭头”末端有助于狩猎和领土防卫。

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