理论上是否存在可以在太空中生存的生物？
理论上，太空并非完全不适合生命存在。虽然我们对地球生命的认知是基于地球环境的，但我们可以通过推演和考虑更广泛的化学和物理原理来设想可能适应太空环境的生命形式。
以下是一些关于理论上可以在太空中生存的生物的详细探讨：
1. 适应极端环境的关键要素：
首先，我们需要理解太空环境的极端性，以及生物需要具备哪些基本能力来应对：
真空（Vacuum）: 太空几乎是完美的真空，意味着几乎没有压力。地球生物在真空中会因体内液体沸腾而死亡。
极端温度变化（Extreme Temperature Fluctuations）: 太空中的温度差异巨大。直射阳光下的物体可能被加热到数百摄氏度，而处于阴影中的物体则可能冷却到接近绝对零度。
高能辐射（HighEnergy Radiation）: 包括宇宙射线（cosmic rays）、太阳风（solar wind）中的带电粒子（如质子和电子）、以及其他电磁辐射。这些辐射会破坏DNA和细胞结构。
缺乏液态水（Lack of Liquid Water）: 液态水是地球生命的关键溶剂，但在太空的真空和极端温度下很难以液态形式存在。
缺乏大气层（Lack of Atmosphere）: 没有大气层意味着没有氧气、没有气压保护，也无法阻挡辐射和微陨石。
微陨石和空间碎片（Micrometeoroids and Space Debris）: 这些小颗粒在高速度下具有巨大的动能，可能对生物体造成物理损伤。
2. 潜在的生命形式和生存策略：
基于以上挑战，理论上可以在太空生存的生物需要具备以下一些特征：
耐辐射性（Radiation Resistance）:
多层保护/外壳（Multilayered Protection/Shell）: 拥有极其坚固、致密的外壳，能够有效屏蔽大部分高能辐射。这种外壳可能由重元素组成，或者具有特殊的分子结构来吸收或偏转辐射。
强大的DNA修复机制（Robust DNA Repair Mechanisms）: 即使辐射穿透了外壳，生物也需要有异常高效的DNA损伤修复系统，能够迅速修复被辐射破坏的基因信息。
非DNA遗传物质（NonDNA Genetic Material）: 理论上，其他类型的遗传分子（如RNA或更复杂的聚合物）可能对辐射的敏感度较低，或者能够以某种方式更有效地复制和修复。
低代谢率/休眠状态（Low Metabolic Rate/Dormancy）: 在暴露于高辐射环境时，生物可以进入极低的代谢状态甚至休眠，减少细胞活动的频率，从而降低被辐射破坏的概率。
利用辐射作为能量来源（Utilizing Radiation as Energy Source）: 虽然听起来不可思议，但某些生物可能进化出一种机制，能够利用太空中的高能粒子或电磁辐射来获取能量，类似于地球上的光合作用，但其原理会截然不同。
真空适应性（Vacuum Adaptability）:
封闭的内部循环系统（Sealed Internal Circulatory System）: 生物体内不应该有自由流动的液体暴露于外部。它们可能拥有一个完全封闭、高压的内部系统，维持着液态环境。
利用自身代谢物维持压力（Maintaining Pressure through Metabolism）: 生物可能能够通过其自身的代谢过程产生气体，并在内部空间积累以维持一定的压力，或者其细胞壁能够承受外部的低压。
特殊的细胞膜/细胞壁（Specialized Cell Membranes/Cell Walls）: 细胞膜可能需要极强的韧性和渗透性，能够阻止内部液体逸出，同时阻止外部物质侵入。细胞壁可能非常坚固，能够提供结构支撑。
能量存储和利用（Energy Storage and Utilization）: 在没有外部能量来源的情况下，生物需要高效的能量存储机制，或者能够利用微小的能量差异来维持生存。
温度适应性（Temperature Adaptability）:
高效的隔热/导热材料（Efficient Insulation/Thermal Conductivity Materials）: 生物的外壳或身体可能包含能够极端隔热的物质（抵抗寒冷）和能够快速散热的物质（抵抗高温）。
相变材料（PhaseChange Materials）: 类似地球上的某些生物利用晶体结构来储存和释放热量，太空生物可能拥有更复杂的相变材料，能够在极端温度下保持内部温度稳定。
主动温度调节（Active Temperature Regulation）: 通过内部循环系统或特殊的生物过程来主动控制体温。
极低温生存能力（Cryobiosis）: 能够承受接近绝对零度的低温，进入一种类似“冷冻”的休眠状态，然后在条件适宜时复苏。
极端高温耐受（HighTemperature Tolerance）: 能够承受数百摄氏度的高温，这可能需要特殊的化学键和分子结构，例如某些热稳定性的蛋白质或无机化合物。
水和营养的获取与储存（Water and Nutrient Acquisition and Storage）:
直接从空间尘埃/气体中获取水分（Directly Extracting Water from Space Dust/Gases）: 如果存在微量的水分子或其他极性分子，生物可能拥有能力从中提取并储存。
化学合成（Chemosynthesis）: 能够利用太空中的某些化学物质（如小分子气体、金属氧化物等）进行化学合成来获取能量和构建物质。
内部循环/回收系统（Internal Recycling Systems）: 极度高效的内部物质循环系统，最大化利用体内有限的资源，极少排放废弃物。
“吃掉”空间尘埃或微小物体（Consuming Space Dust or Tiny Objects）: 如果生物能移动，它们可能会吞噬微小的尘埃颗粒来获取所需的元素和分子。
运动和导航（Movement and Navigation）:
推进系统（Propulsion Systems）: 如果需要移动，它们可能拥有某种形式的推进能力，例如通过喷射气体、电磁力或者利用恒星风。
对空间环境的感知（Sensing the Space Environment）: 需要感知微弱的能量梯度、物质分布以及可能的危险。
3. 可能存在的生物形态（Hypothetical Forms）:
考虑以上能力，太空生物可能长什么样子呢？
晶体生命（Crystalline Life）: 基于硅或更复杂的无机化合物形成的类似晶体的结构。它们可能通过物质的有序生长和分裂来繁殖，并且其结构可能对辐射和温度变化具有天然的稳定性。它们的代谢可能涉及无机化学反应。
气体生物/等离子体生命（Gaseous Life/Plasma Life）: 存在于行星大气层高层或星际气体云中，利用电磁场和物质相互作用来维持结构和获取能量。它们的生命过程可能与我们理解的化学反应非常不同，更接近于物理过程。
“岩石”生命（Rocklike Life）: 拥有极其坚硬的外壳，能够钻入或附着在小行星或彗星上。它们可能缓慢地从岩石中提取矿物质和水分，并利用太阳能或化学能来维持生命。
“电磁”生命（Electromagnetic Life）: 依靠电磁场来维持自身结构和进行信息传递，可能以能量包的形式存在，或者与星际磁场紧密结合。
4. 地球上的“类比”和启示：
虽然没有生物能在真空太空中直接生存，但地球上存在一些“极端微生物”（Extremophiles），它们为我们提供了线索：
放射杆菌（Deinococcus radiodurans）: 对电离辐射具有极强的抵抗力，其DNA修复能力非常惊人。
缓步动物（Tardigrades / Water Bears）: 在脱水、无氧、真空、低温（接近绝对零度）和高辐射等极端条件下都能存活，它们会进入一种称为“隐生”（cryptobiosis）的状态。虽然它们在真空中有一定的耐受性，但并非能在太空持续活跃地生存。
嗜热菌（Thermophiles）/嗜冷菌（Psychrophiles）: 分别适应极高和极低的温度。
喜盐菌（Halophiles）/喜碱菌（Alkaliphiles）: 适应高盐度和极端pH值环境。
这些地球微生物展示了生命在不同极端环境下生存的潜力，尽管它们并非真正意义上的太空生物。
5. 结论：
理论上，存在可以在太空中生存的生物的可能性是存在的，但它们的形式和生存机制很可能与我们所知的地球生命截然不同。它们需要克服真空、极端温度和高能辐射等巨大挑战。这些生物可能拥有高度进化的保护机制、独特的能量获取方式、强大的修复能力以及完全不同的生物化学基础。
然而，我们目前对生命的认知仍然局限于地球，关于太空生命的存在和形式仍然是科学探索和想象的领域。发现这样的生物将极大地扩展我们对生命本质的理解。
以下是一些关于理论上可以在太空中生存的生物的详细探讨：
1. 适应极端环境的关键要素：
首先，我们需要理解太空环境的极端性，以及生物需要具备哪些基本能力来应对：
真空（Vacuum）: 太空几乎是完美的真空，意味着几乎没有压力。地球生物在真空中会因体内液体沸腾而死亡。
极端温度变化（Extreme Temperature Fluctuations）: 太空中的温度差异巨大。直射阳光下的物体可能被加热到数百摄氏度，而处于阴影中的物体则可能冷却到接近绝对零度。
高能辐射（HighEnergy Radiation）: 包括宇宙射线（cosmic rays）、太阳风（solar wind）中的带电粒子（如质子和电子）、以及其他电磁辐射。这些辐射会破坏DNA和细胞结构。
缺乏液态水（Lack of Liquid Water）: 液态水是地球生命的关键溶剂，但在太空的真空和极端温度下很难以液态形式存在。
缺乏大气层（Lack of Atmosphere）: 没有大气层意味着没有氧气、没有气压保护，也无法阻挡辐射和微陨石。
微陨石和空间碎片（Micrometeoroids and Space Debris）: 这些小颗粒在高速度下具有巨大的动能，可能对生物体造成物理损伤。
2. 潜在的生命形式和生存策略：
基于以上挑战，理论上可以在太空生存的生物需要具备以下一些特征：
耐辐射性（Radiation Resistance）:
多层保护/外壳（Multilayered Protection/Shell）: 拥有极其坚固、致密的外壳，能够有效屏蔽大部分高能辐射。这种外壳可能由重元素组成，或者具有特殊的分子结构来吸收或偏转辐射。
强大的DNA修复机制（Robust DNA Repair Mechanisms）: 即使辐射穿透了外壳，生物也需要有异常高效的DNA损伤修复系统，能够迅速修复被辐射破坏的基因信息。
非DNA遗传物质（NonDNA Genetic Material）: 理论上，其他类型的遗传分子（如RNA或更复杂的聚合物）可能对辐射的敏感度较低，或者能够以某种方式更有效地复制和修复。
低代谢率/休眠状态（Low Metabolic Rate/Dormancy）: 在暴露于高辐射环境时，生物可以进入极低的代谢状态甚至休眠，减少细胞活动的频率，从而降低被辐射破坏的概率。
利用辐射作为能量来源（Utilizing Radiation as Energy Source）: 虽然听起来不可思议，但某些生物可能进化出一种机制，能够利用太空中的高能粒子或电磁辐射来获取能量，类似于地球上的光合作用，但其原理会截然不同。
真空适应性（Vacuum Adaptability）:
封闭的内部循环系统（Sealed Internal Circulatory System）: 生物体内不应该有自由流动的液体暴露于外部。它们可能拥有一个完全封闭、高压的内部系统，维持着液态环境。
利用自身代谢物维持压力（Maintaining Pressure through Metabolism）: 生物可能能够通过其自身的代谢过程产生气体，并在内部空间积累以维持一定的压力，或者其细胞壁能够承受外部的低压。
特殊的细胞膜/细胞壁（Specialized Cell Membranes/Cell Walls）: 细胞膜可能需要极强的韧性和渗透性，能够阻止内部液体逸出，同时阻止外部物质侵入。细胞壁可能非常坚固，能够提供结构支撑。
能量存储和利用（Energy Storage and Utilization）: 在没有外部能量来源的情况下，生物需要高效的能量存储机制，或者能够利用微小的能量差异来维持生存。
温度适应性（Temperature Adaptability）:
高效的隔热/导热材料（Efficient Insulation/Thermal Conductivity Materials）: 生物的外壳或身体可能包含能够极端隔热的物质（抵抗寒冷）和能够快速散热的物质（抵抗高温）。
相变材料（PhaseChange Materials）: 类似地球上的某些生物利用晶体结构来储存和释放热量，太空生物可能拥有更复杂的相变材料，能够在极端温度下保持内部温度稳定。
主动温度调节（Active Temperature Regulation）: 通过内部循环系统或特殊的生物过程来主动控制体温。
极低温生存能力（Cryobiosis）: 能够承受接近绝对零度的低温，进入一种类似“冷冻”的休眠状态，然后在条件适宜时复苏。
极端高温耐受（HighTemperature Tolerance）: 能够承受数百摄氏度的高温，这可能需要特殊的化学键和分子结构，例如某些热稳定性的蛋白质或无机化合物。
水和营养的获取与储存（Water and Nutrient Acquisition and Storage）:
直接从空间尘埃/气体中获取水分（Directly Extracting Water from Space Dust/Gases）: 如果存在微量的水分子或其他极性分子，生物可能拥有能力从中提取并储存。
化学合成（Chemosynthesis）: 能够利用太空中的某些化学物质（如小分子气体、金属氧化物等）进行化学合成来获取能量和构建物质。
内部循环/回收系统（Internal Recycling Systems）: 极度高效的内部物质循环系统，最大化利用体内有限的资源，极少排放废弃物。
“吃掉”空间尘埃或微小物体（Consuming Space Dust or Tiny Objects）: 如果生物能移动，它们可能会吞噬微小的尘埃颗粒来获取所需的元素和分子。
运动和导航（Movement and Navigation）:
推进系统（Propulsion Systems）: 如果需要移动，它们可能拥有某种形式的推进能力，例如通过喷射气体、电磁力或者利用恒星风。
对空间环境的感知（Sensing the Space Environment）: 需要感知微弱的能量梯度、物质分布以及可能的危险。
3. 可能存在的生物形态（Hypothetical Forms）:
考虑以上能力，太空生物可能长什么样子呢？
晶体生命（Crystalline Life）: 基于硅或更复杂的无机化合物形成的类似晶体的结构。它们可能通过物质的有序生长和分裂来繁殖，并且其结构可能对辐射和温度变化具有天然的稳定性。它们的代谢可能涉及无机化学反应。
气体生物/等离子体生命（Gaseous Life/Plasma Life）: 存在于行星大气层高层或星际气体云中，利用电磁场和物质相互作用来维持结构和获取能量。它们的生命过程可能与我们理解的化学反应非常不同，更接近于物理过程。
“岩石”生命（Rocklike Life）: 拥有极其坚硬的外壳，能够钻入或附着在小行星或彗星上。它们可能缓慢地从岩石中提取矿物质和水分，并利用太阳能或化学能来维持生命。
“电磁”生命（Electromagnetic Life）: 依靠电磁场来维持自身结构和进行信息传递，可能以能量包的形式存在，或者与星际磁场紧密结合。
4. 地球上的“类比”和启示：
虽然没有生物能在真空太空中直接生存，但地球上存在一些“极端微生物”（Extremophiles），它们为我们提供了线索：
放射杆菌（Deinococcus radiodurans）: 对电离辐射具有极强的抵抗力，其DNA修复能力非常惊人。
缓步动物（Tardigrades / Water Bears）: 在脱水、无氧、真空、低温（接近绝对零度）和高辐射等极端条件下都能存活，它们会进入一种称为“隐生”（cryptobiosis）的状态。虽然它们在真空中有一定的耐受性，但并非能在太空持续活跃地生存。
嗜热菌（Thermophiles）/嗜冷菌（Psychrophiles）: 分别适应极高和极低的温度。
喜盐菌（Halophiles）/喜碱菌（Alkaliphiles）: 适应高盐度和极端pH值环境。
这些地球微生物展示了生命在不同极端环境下生存的潜力，尽管它们并非真正意义上的太空生物。
5. 结论：
理论上，存在可以在太空中生存的生物的可能性是存在的，但它们的形式和生存机制很可能与我们所知的地球生命截然不同。它们需要克服真空、极端温度和高能辐射等巨大挑战。这些生物可能拥有高度进化的保护机制、独特的能量获取方式、强大的修复能力以及完全不同的生物化学基础。
然而，我们目前对生命的认知仍然局限于地球，关于太空生命的存在和形式仍然是科学探索和想象的领域。发现这样的生物将极大地扩展我们对生命本质的理解。
网友意见
不用理论，实际上存在可以在太空中生存的生物。
无需成天盯着缓步动物（近年来被大量宣传的“水熊虫”是对若干种类缓步动物的通称），它们是“已知第一种可以暴露在太空中生存较长时间的动物”，非动物的地球生物还有很多。
- 早在将水熊虫发射到太空之前，人类就知道一些细菌暴露在太空中也能生存。
- 卡门线以外的稀薄大气中仍然存在微生物，可说是一直在太空中生存的地球生物。
- 国际空间站外壳上就有地球微生物，是被气流带到太空并附着上去、在真空中扩增的，而不是跟着火箭上去的种类。
- 日本科学家将抗辐射奇异球菌放置在国际空间站日本实验舱外3年，实验结果显示，厚度超过0.5毫米的凝结块中的细菌存活了下来。研究人员指出，位于凝结块外表面的细菌死亡，其尸体为下方脱水的活细菌提供了保护。研究人员估计，直径大于1毫米的细菌团可能在太空存活8年，更厚的凝结块可能在太空存活15到45年。这时间跨度允许天体撞击产生的飞溅岩石夹带着微生物在太阳系内传播。
NASA研究认为，暴露在太空中的人约能存活90秒，最初9~11秒里可以保持清醒，在30秒内获救基本不会受到永久伤害。主要死因是减压导致的缺氧损伤，而不会“身体爆裂”或“血液沸腾”或“冻死”。
- 人体不会因为这点压力差而爆裂，不过要是试图憋气，肺可能被气体充爆而致命。
- 血管里的血液仍然受到身体给予的压力，不会沸腾。
- 体表的水（如唾液、眼泪、汗）低压沸腾不会造成实际伤害。
- 人的身体在太空中散热其实非常缓慢，如果有加压充气的宇航服保护，还需要安装散热系统来避免中暑。
缓步动物、细菌没有呼吸系统和循环系统，受减压影响小。但是，缓步动物暴露在太空而失去外来氧气供应之后，能活动的时间其实也只有几分钟到几天，然后只能在新陈代谢基本停止的“隐生状态”等待环境变好。其隐生状态可以持续5天到10年不等[1]，并非每个个体都能复苏。
2007年俄罗斯进行的实验里所谓暴露在太空10天还能复苏的水熊虫，被人类的航天器遮挡着太阳辐射的部分相对好一点，暴露于太阳辐射的部分复苏率低下且生育力受损。
水生光合生物在简单的中性滤镜保护下可以在航天器上对着太阳的舱段继续进行光合作用。人类已经在实验中发现绿藻、蓝菌都有可以在这种条件下承受太空辐射和极端温度2年而没有受到任何明显损害的物种，它们将来有望在太空建筑和火星上为人类提供氧气和食物。
将生物自行制造的防护设备也算做生物的能力的话，人类是已知能在卡门线以外的太空中活动最久的动物。人类还能主动从太空返回地球，这是其它地球生物都无法办到的。在突入大气层的时候如果没有人类技术或岩石/铁/大量的冰之类提供的良好防护，目前已知只有秀丽隐杆线虫能存活。
要设定在太空中正常生活的大型生物的话，参照人类的航天器、太阳、星际尘埃双螺旋、黑洞就可以了。
参考
- ^ （有些书说的“可以隐生120年”其实只是120年前隐生的标本在水里泡了12天后“一条腿哆嗦了几下”。人类从未看到隐生超过10年的缓步动物完全复苏）
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