新理論提高地球外智慧生命存在的可能性

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傳統「困難步驟」（hard-steps）理論認為，人類在地球上的演化歷程相當罕見，因此智慧生命在宇宙中的存在可能性極低。然而，賓州州立大學（Penn State）、慕尼黑大學（University of Munich）與羅徹斯特大學（University of Rochester）的研究團隊重新評估該理論，提出一種新的假設：人類的出現並非低機率的偶然，而是行星與生物共同演化的必然結果。

研究團隊指出，地球早期環境並不適合多數生命形式生存，而關鍵的演化步驟僅在全球環境條件達到「適宜狀態」時才得以發生。例如，複雜動物的出現依賴於大氣中氧氣的累積，而這一過程由光合作用微生物與細菌推動，形成了適合高等生命發展的窗口。

「我們的研究顯示，智慧生命可能並不需要一連串的幸運事件才能存在。」慕尼黑大學的 Dan Mills 博士表示，「人類並非在地球歷史上過早或過晚出現，而是在適當的條件下『準時』演化。」



演化步調取決行星自然變化過程



地球表面環境在地質歷史中的單向變化。
(A) 太陽光度隨時間增加（以現代值的百分比表示）；
(B) 地球歷史中初級生產力的提升（古代與現代水平的比率）；
(C) 大氣氧氣含量隨時間增加（以現今大氣含量的百分比表示）；
(D) 地殼成長與超大陸週期的演變。這些變化顯示地球環境逐步達到適合複雜生命發展的條件。
（圖／《Science Advances》）

應基於地質時間尺度 而非以恆星壽命解釋演化


該理論挑戰了物理學家 Brandon Carter 於 1983 年提出的「困難步驟」理論，後者認為由於人類的演化時間相對於太陽壽命來說過長，因此地外智慧生命極為罕見。新研究則提出，應該基於地質時間尺度來解釋生命演化，而非單純以恆星壽命作為參考。

研究人員認為，地球歷史上的養分供應、海洋鹽度、表面溫度與氧氣含量的變化決定了生命的發展進程，當所有條件達成時，人類才得以出現。這也意味著，某些行星可能比地球更快達到適合智慧生命誕生的條件，而其他行星則可能需要更長時間。

「如果生命與行星共同演化，那麼其演化步調將取決於行星的自然變化過程。」賓州州立大學的 Jason Wright 教授表示。

這項研究已發表於《Science Advances》期刊。



資料來源 : 明日科學
https://tomorrowsci.com/spacescience/20250219_02/