地球有没有可能是宇宙中唯一存在生命的星球？

在探讨这个问题之前，我们先来了解一下人类所处的宇宙。

暗淡蓝点

这是1990年2月14日由旅行者1号拍摄的一张著名的照片，图片中这个不到一个像素（0.12个）的小蓝点就是我们赖以生存的地球。美国著名天文学家卡尔·萨根（Carl Edward Sagan）博士得到灵感，写成了《Pale Blue Dot》（中文译名《暗淡蓝点》）一书。我们人类所有的历史、文化、战争、喜怒哀乐都发生在这个小小的蓝点上，这就是我们的全部。

旧版“暗淡蓝点”453*614(NASA编号PIA00452)

2020年经NASA技术处理后的新版“暗淡蓝点”

小时候的我，没有手机电脑等娱乐设备，夏天的傍晚坐在院子里和伙伴们追逐玩闹，听着大人们八卦闲聊，是最惬意不过的消遣方式，那时候抬头用肉眼就能望到很多甚至满天的星星，正好又是好奇心萌发的阶段，我就经常会坐下来想，天上的星星为什么不会掉下来？他们为什么会“眨眼睛”？他们为什么会“存在”？

宇宙到底有多大？

目前科学界主流观点认为，宇宙诞生于138亿年前的一场大爆炸，如果宇宙的年龄是有限的，以观测者为中心，只在有限范围内，光有足够的时间到达观测者，这个范围就是可观测宇宙，其直径估计为930亿光年（光速约为每秒30万公里），但这也只是“真实宇宙”的一小部分。

“可观测宇宙”概念图

宇宙微波背景辐射

也许这么说你还是难以直观地理解，那我用一个比喻来让你感受宇宙的尺度：

如果把地球看作一粒标准尺寸的沙粒（直径1毫米），近80亿人生活在这粒沙粒上，在这个微缩尺度下，太阳就像一个直径约1.1米的瑜伽球，放在约117米远的地方。这粒“沙粒”地球就在这个距离上围绕着“瑜伽球”太阳旋转，此时海王星的轨道将是一个直径约7公里的圆。现在让我们把目光投向恒星之间，离我们最近的恒星比邻星也是另一粒“沙粒”，它会在3.1万公里之外，而这还只是我们银河系的郊区。我们的银河系，则是一个由数千亿颗这样的“沙粒”和“瑜伽球”组成的巨大漩涡，它的直径即使在这个尺度下也会达到惊人的6000万公里，太阳绕银河系一圈需要2亿年。而这也仅仅只是银河系，系外是庞大的拉尼亚凯亚超星系团，质量大约是银河系的100万倍，再之外是可观测宇宙，拥有超过2万亿个星系，对于可观测宇宙之外，人类一无所知...

地球所处位置的天文结构尺度从左上到右下不断增大

“一旦知晓所处之地，世界便如一张地图般渺小；若不知身在何方，反倒觉世界广袤无垠。”——《三体》

宇宙演化史（时间线）

为了便于大家更直观地了解宇宙的演化史，我将百度百科中总结的资料放到了一张图里：

宇宙演化史

在整个宇宙的时间尺度下，人类（智人）从诞生至今存在的时间不到其当前年龄的0.002%，若将宇宙的138亿年压缩成一年，有文字记录的整个人类文明史（约5000年）仅存在于最后的45秒。

地球是宇宙中唯一存在生命的星球吗？

现在我们回到开头的问题，地球是宇宙中唯一存在生命的星球吗？这个可能性或许都太低太低了，毕竟生命的形式多种多样，即使在地球的各种极端条件下也存在着许多微观生命。

能够进入“脱水”状态抵抗强辐射的水熊虫

理论上能够“永生”的灯塔水母

生命并不像想象中那么脆弱，那么我再问极端一点，人类是宇宙中唯一拥有文明的智慧生命吗？要回答这个问题，我们还得先看看人类是怎么出现的。

人类文明出现的条件

我们的家园——地球

我们知道，地球大约诞生于45.4亿年前，42亿年前形成海洋，40亿年前形成稳定固态地壳，约35亿年前生命在深海热泉附近出现，光合作用生物随后出现并逐步扩散到浅海和陆地，生物多样性不断增加。而让地球能够诞生并孕育人类这样的智慧生命，是在无数个恰到好处的条件共同作用的结果：

① 行星处于宜居带内

行星距离其恒星不远不近，使得表面温度能允许液态水稳定存在，地球正好位于太阳系的“金发姑娘区”（Goldilocks Zone）。

② 有一个稳定的恒星

太阳是一颗处于主序阶段的G型黄矮星，寿命长达约100亿年，提供了长期稳定的光和热输出，为生命的缓慢演化提供了足够的时间窗口，太阳亮度波动稳定，避免了地球气候的灾难性剧变。

③ 在星系的“好位置”

地球位于银河系的“郊区”，远离恒星密集的银河系中心区域，避免因超新星爆发、伽马射线暴等极端天体事件频繁发生而轻易摧毁生命，太阳系围绕银河系中心的轨道也相对稳定，不会穿越危险区域。

④ 合适的质量与引力

地球质量足够大，其引力能束缚住一个浓厚的大气层，用于呼吸、保温（温室效应）和阻挡辐射，但又没有大到成为像木星那样的气态巨行星。

⑤ 无形的磁场“护盾”

地球拥有一个由熔融铁核对流产生的强大磁场（磁层）。这个磁场偏转了来自太阳风（带电粒子流）和宇宙射线的大部分高能粒子，保护了大气层不被剥离，并保护地表生命免受辐射伤害。

⑥ 活动的板块构造

地球的地壳是活动的，板块运动驱动了碳循环：通过火山活动将二氧化碳等气体重新释放回大气，又通过造山运动等将其吸收回岩石，这个机制在数百万年的时间尺度上调节着全球温度，防止地球陷入失控的温室效应或全球冰封。

⑦ 适宜的大气层

地球大气层不仅提供了生命必需的氧气、氮气和二氧化碳，还通过温室效应（主要由水汽、二氧化碳等负责）使全球平均气温保持在舒适的范围内。

⑧ 一个巨大的卫星——月球

月球的巨大引力稳定了地球的自转轴倾角，防止其发生混乱的摆动，使得地球拥有相对稳定的季节和气候，为生命长期演化提供了稳定的环境。月球引起的潮汐推动了早期生命从海洋向陆地的过渡，也促进了海洋养分的循环。

⑨ 行星“守护神”——木星

木星凭借其巨大的引力，吸引并捕获了大量可能撞击地球的小行星和彗星，极大地降低了地球被致命天体撞击的频率。

如果以上条件你都满足了，那么先恭喜你，你拥有了诞生稳定的生命形式和生态系统的条件，但距离孕育出智慧生命还远远不够，你还需要以下几个“外挂”。

① 复杂的多细胞生命

地球生命有超过一半的历史都是单细胞生物，多细胞化是一个重大的演化飞跃，它允许了细胞分化和功能特化，是形成复杂生物体的前提。

② 高度智能的大脑

生命拥有一个足够复杂、能处理抽象信息、解决问题和具备情景记忆的大脑，这需要巨大的能量消耗（占人体能耗的20%~25%），因此必须有强大的进化压力来抵消这个能量代价。能够进行复杂的社会互动、使用和制造工具、在多变环境中寻找食物的需求等。

③ 发达的感官与操控器官

对于人类来说是视觉和双手，没有能精确操控环境的手指或类似器官，即使有再聪明的大脑，也无法制造出复杂的工具和技术。海豚也非常聪明，但它们没有可以精细操作的手。

非常好，你现在已经基本上搓出了一个“智慧生命”，不过要让这个生命成为“文明”，还需要以下几个契机。

① 高效的沟通方式

这是文明诞生的最核心条件，高效的沟通方式（如语言文字等）能够让知识精确传递，可以讨论看不见、摸不着的概念（如神灵、宗教、法律），可以将经验积累进行代际传递，而不必一切从头开始。

② 控制和使用火

火能够为生命提供熟食，缩短消化时间，为大脑提供更多能量。光照和温暖将延长生命活动的时间、驱赶野兽，提高生存能力。同时，能够使用火也是冶炼金属、制造更高效的工具的前提。

③ 农业革命

从狩猎、采集社会到农业社会的转变，使得人类可以定居下来，定居带来了食物盈余，使得一部分人可以脱离食物生产，成为工匠、祭司、士兵、统治者，从而促成了社会分工、城市、文化和复杂社会结构的出现。

到这里，我们才基本上凑齐了创造人类文明的大致条件，但是，你还得保证这个文明向前发展并且不会走向自我毁灭，于是还需要以下几个最终条件：

① 科学方法的出现

文明要想实现稳定地向前发展，仅仅有技术经验是不够的，需要一种系统性的认识世界和验证知识的方法：观察 -> 假设 -> 实验 -> 理论。这种理性、客观的思维方式是促进文明正确发展的基础。

② 能够应对外部威胁

虽然已经有了木星和月球这种超级保护，但文明还是得具备避免被偶然的小行星撞击、超级火山喷发、伽马射线暴等全球性灾难毁灭的应急生存能力（如基因备份、移居太空等）。

③ 克服内部危机

这是“大过滤器”理论中一个非常关键的假设。一个文明必须有能力管理自己创造出的强大技术，避免因战争、环境污染、资源枯竭、人工智能失控等问题而自我毁灭。

终于，一个完美的人类文明诞生了！

宇宙级的“大过滤器”

现在我们将所有这些条件串联起来，就得到了一个令人敬畏的“过滤器链”：合适的行星 -> 生命诞生 -> 复杂多细胞生命 -> 高智能大脑 -> 操控器官与语言 -> 用火与农业 -> 科学方法 -> 长期生存不自我毁灭，每一个箭头都可能是一个概率极低的“大过滤器”。即使前面所有步骤都在宇宙中普遍发生，但只要有一个步骤是极度困难的，就足以让可观测的宇宙显得如此“寂静”。