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生命會有多麼神奇?
我們說生命須要水分。雖然這是事實，但水卻可以以硫酸的稀釋溶液存在而呈現酸性，或者可以溶解大量的石灰而呈現鹼性。生命可以以如同紅杉木這種固定不動的方式存在，也可以以草履蟲般小而機動的形式存在。其實我們無法預測外星生命的型式，也不知道他們針對自己的環境所做的適應與改變。
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我們有沒有辦法對外星生命的化學組織下一個定義呢?對地球生命而言，我們可以在這樣廣大的群體中找到一個通則。例如紅杉木以及草履蟲都是靠著DNA和RNA
分子來幫助蛋白質的製造。這種特定的化學組織，其實是所有生物體所賴以生存的。碳原子是這種化學的基本元素，而水則是最重要的溶劑。水提供了養分輸送的環境、保持了生命細胞的化學平衡、幫助溫度的調節、並且是生物體體重的主要部分（在乾燥植物中佔40%，人體中佔70%，而水母中則佔有95%）。
要保持液態的溶劑，溫度必需維持在相當小的範圍之內。例如液態水，就得在攝氏0到100度之間。因此生命起源及延續的必要條件，除了碳原子和水溶劑外，還要有適當的溫度範圍。
但是外星生命的化學組織會與地球生命的相同嗎?我們實在不能期盼外星生命中，會有和胺基酸、蛋白質、DNA、以及RNA
完全相同的分子。我們必須考量的應該是外星生命是否也以碳原子為結構的基本元素，並以水為通用的溶劑？或者他們有著不同的結構元素以及不同的溶劑?
我們可以簡述外星生命在化學組織上的必要條件。
他必需能組成大而複雜的分子。因為唯有如此，他才可以儲存足夠的資訊來維持生物各項功能的正常運作。他也需要有液體來攜帶養分及廢物，並做為化學反應發生的場所來延續及再生。雖然我們可以想到以氣體來代替液體，但是液體卻有許多的好處：他可以保持化學反應發生在特定的區域，就如同對於地球生物體中的細胞一樣，能保持溫度的恒定並且以固定的速率進行化學反應。
在複雜分子及液態溶劑這兩種基本條件下，生命還有哪些選擇呢？而碳元素成為地球生命的基礎只是單純的偶發結果，還是有什麼因素使得碳元素優於其它的元素？為什麼水對地球生命是如此地重要？為什麼不是阿摩尼亞、酒精、或者是清潔液呢？
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碳元素的優越性
圖10.1
(a)碳原子最多可與4個其它原子鍵結，例如甲烷(CH4)。(b)碳原子也可藉著彼此分享電子，而形成鏈狀物及環狀物，乙炔便是最簡單的碳—碳鏈結的分子(比較圖7.1)。
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我們可以很簡單地來描述這個觀念，想想看氧與氫鍵結成穩定分子的方式。這種鍵結方式應該有兩種：即水（H2O）和過氧化氫（H2O2），如圖10.2所示。而氮原子和氫原子又能形成多少種穩定的分子呢?答案也是兩種：即阿摩尼亞（NH3）以及聯氨（N2H2）。那麼如果現在問道，碳與氫能形成多少種分子?你要是不知道答案，也不用擔心，用為根本沒有人知道。如果你想得到一個概念，可以查一查化學暨物理手冊，你就會發現所刊列的最重的這種化合物是enneaphyllin，它的化學式是C90H154！請記住，這還只是碳原子與氫原子兩種元素所形成的化合物。大學中的有機(碳)化學是一個獨立的課程，因為碳原子有著與各種元素形成各式各樣的化合物的驚人性質(見圖10.2)。
有沒有其他的元素具有與碳原子相同的能力？矽常被認為是代替碳的候選元素，在週期表中它位於碳的下方。這個位置代表著矽如同碳一樣，可以與4個氫原子相鍵結。依此生成的化合物，稱之為矽烷，也就是矽的甲烷類化物。因為矽和碳一樣在宇宙中的存量也相當豐富，所以我們常在科幻小說中，見到以矽為基礎的生命。但是如果對矽原子作更深入的探討，我們發現兩個矽原子間的鍵結強度，只有兩個碳原子間的一半。因此相較於碳原子間的鍵結，矽原子間的鍵結在化學反應中比較容易發生斷裂。雖然碳—碳原子間的鍵結與碳—氫或碳—氧的鍵結在強度上差不多，但是矽—氫與矽—氧的鍵結則要比矽—矽的鍵結強了許多。
因此，由矽—矽—矽的結構而成的長鏈或環狀物是不容易生成的，然而以碳—碳—碳的結構而生成的化合物卻是非常普遍。事實上，任何含有超過三個矽原子的矽氫直鏈分子，都是極不穩定的。相對地，由多個碳的鏈結而形成的直鏈、支鏈、環狀、和其它形狀的分子卻是有機化學的主體。某些生命體則以矽—氧鏈結代替矽—矽鏈結而形成長分子鏈（高分子聚合體），以避免不穩定分子的形成。這種方式可以形成穩定而多元的矽樹脂高分子聚合體，另外如岩石，那是絕對穩定的！然而矽樹脂幾乎不與其它分子反應，這也是它被拿來做為潤滑劑的主要原因。不管如何，我們認為在某種環境或催化劑（酵素）作用之下，類似矽高分子聚合體的反應性應該是可以比在地球上現存的要活化許多。
矽原子之所以不能作為生命結構的難處，在於矽原子對氧的親合性。甚至在極度還原的環境中——充滿氫的大氣——矽原子也只有在高於1000K的溫度，才會形成矽烷（SiH4）。在較低的溫度，則形成二氧化矽（SiO2）。我們可以從觀察木星的大氣中得到印證，氫是木星大氣的主要成分，同時還有NH3，PH3，AsH3，CH4，GeH4，以及H2O，皆是氮、磷、砷、碳、鍺，及氧的完全還原態（全氫）化合物。但是在木星大氣中並沒有偵測到SiH4的存在。為什麼沒有呢？因為木星上的矽原子，會與氧鍵結形成二氧化矽，而不會形成矽烷。因為宇宙中氧原子與矽原子的存量是20比1（見表7.1），所以矽原子極有可能以矽—氧化合物的型式存在。而且一旦二氧化矽或者其他類似的岩石成分的化合物形成，他們便非常難被分解。
二氧化碳是碳與氧以最大價數鍵結而成的分子。二氧化碳在低溫（如零下75℃）仍是以氣態存在；可溶於水；而且相當容易分解為組成元素碳及氧原子。現在，如果把二氧化碳與二氧化矽（SiO2）拿來作比較，二氧化矽必需在高溫（大於2000℃）才能保持氣態，毫無溶解度可言（除了溶解於氟氫酸以外），並且需要極大的能量才能分解成矽和氧原子。對生命體而言，二氧化碳要比二氧化矽有用的多。同樣地，甲烷（CH4）也是碳的完全還原態（含氫）化合物，它比矽烷這種矽的完全還原態化合物穩定的多了。甲烷甚至能存在於我們高氧化態的大氣中，雖然它的生命期不長（在10年之內，所有的含量便會被產生甲烷的細菌所替換），但仍然比矽烷長命得多。矽烷一接觸到空氣，便會立刻燃燒成火焰！這倒是給我們一個機會來揣測一番，如果以矽原子為主的生物的確存在並曾造訪過地球，那麼中世紀神話中的噴火龍或許就是其中之一。無論如何，由於矽原子有太多的化性使它不適合作為一個結構元素，因此以矽原子為主的生物幾乎是不可能存在。
在檢視整體宇宙中的矽原子和碳原子之後，我們印證了上述的說法。天文學家發現在隕星，彗星，或是行星大氣中都沒有矽樹脂或矽原子的存在。相反地，他們卻發現了矽酸鹽以及與其它元素鍵結的氧化態矽鹽。而含有大量矽酸鹽的地球，則是矽原子化學極佳的一個範本。截至目前為止，只有在星際雲氣間發現過矽烷（SiH4）（見表4.1）。相反地，許多以碳為主（有機）的複雜分子、一氧化碳以及二氧化碳，卻在隕星，彗星，星際雲氣和行星大氣，冷星中處處可見。碳原子可以很容易地在完全氧化的狀態（CO2）和完全還原的狀態（CH4）之間轉換，而矽原子就沒有辦法了。
我們或許可以理性地說：雖然以矽原子為主的生命還是有可能存在，但是這個可能性卻是微乎其微。反之以碳原子為主的生命，卻非常有可能是宇宙生命的主體。這雖然聽起來有點獨斷，但是測量的結果顯示在宇宙中各種不同元素的存量大致上是相同的，因此比矽還要稀有的元素，實在是沒有條件作為外星生命的化學基礎。
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表10.1液態溶劑的溫度範圍
水可以以液態存在於相當大的溫度範圍內(表10.1)。水在這一點上比阿摩尼亞好得多。但是甲醇與水差不多，而且他以液態存在的溫度範圍更大（雖然其溫度範圍的高點較低）。
接著我們可以比較這些溶劑調節溫度的能力。這種熱調節的能力決定於兩個因素，第一是“熱容”—使1公克的溶劑上升攝氏1℃所需的能量，第二則是“汽化熱”—溶劑達到沸點時，由液態轉化為氣態所需的能量。我們所希望的溶劑，它的熱容及汽化熱是愈大愈好，這樣才能將驟然間溫度的變化對溶劑內物理狀態所造成的影響降到最低。大的熱容代表生物體比較不會受到外在溫度變化的影響。舉一個大家耳熟能詳、但是與生物體無關的一個例子：近海陸地的氣候就比同緯度的內陸氣候溫和許多。水的熱容在每單位公克•度C下是1卡，這個值介於阿摩尼亞（每單位公克×度C1.23卡）以及甲醇（每單位公克×度C0.6卡）之間。然而在汽化熱上，水就遠超過其他兩者。水的汽化熱是每單位公克595卡，而阿摩尼亞及甲醇則分別只有300卡和290卡。
水的高汽化熱表示相當高的熱量只能蒸發少量的水。因此，生物體皮膚上每一滴小水滴的蒸發，都具有不錯的冷卻效果，輕易將細胞多餘的熱量帶走（圖10.3）。所以我們說人體的正常體溫是37℃（98.6℉），而不會是36℃到38℃（96.8到100.4℉）之間，這說明了人體能妥善調節自己的溫度。雖然我們仍然不瞭解文明生命存在的必要條件為何，但我們卻不禁讚歎哺乳類動物調節溫度的能力，因為唯有如此，他們才能保持體內化學反應的正常速率，並確保所有結構元素都處於正常的狀態之下。哺乳類動物與“較低等”動物的分別，在於前者的腦及腦內部所發生的化學反應較為複雜並且可以準確地調節體溫，如此也維持了體內化學反應的正常進行。想想看，僅僅發燒個4℉，不就使你飽受折磨了嗎？
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圖10.3
因為水的汽化熱相當高，細胞可以藉著蒸發少量的水分來抗衡溫度的增加，以維持本身的溫度。
“表面張力”是水溶劑的另一個好處。表面張力是液體凝聚成滴狀物的難易程度。水的表面張力是阿摩尼亞的兩倍，酒精的三倍，同時是所有已知液體中最高的。在細胞進化前，有機化合物就是靠著表面張力才能聚集，而表面張力也使得水與聚集的有機分子之間界面分明。表面張力持續地將生物體中的固態物質，集中在不同溶劑所造成的界面中¾例如細胞壁便是這樣的一個界面(見圖10.3)。
水在熱容，汽化熱，及表面張力上的表現，使得它可以說是一種無以匹敵的溶劑。而這些表現不過是水的附屬優點而已。因為生命的基本液體煤介，首要任務便是充當溶劑的功能；它必須可以溶解各式各樣的化合物，才能方便於攜帶、進出生命系統。而水在這一方面再度具有絕對的優勢：它攜帶溶液中分子的能力，是阿摩尼亞或甲醇的兩倍以上。
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在與其他兩種液體比較之後，我們發現水除了是最佳溶劑外，還有其他多種好處。但是為什麼我們不多考慮一些其他可能的液體呢？其實答案就在於宇宙中各元素豊度的多寡。硫化氫（H2S）和氯化氫（HCl）都可以在某些溫度範圍內保持液體狀態。但是相較於水、阿摩尼亞、以及甲醇所含的氫、氮、氧及碳等元素，它們所含的元素（如硫和氯）並不普及，因此這兩種液體的豊度一定較低。同時，這兩種液體還有其它的缺點，使得它們無法成為生命的主要溶劑。水既然優於阿摩尼亞及甲醇，那麼它更有可能優於宇宙中其他可能存在的液體。
我們應該注意水的另一個獨一無二的特性。水在結凍時體積會膨脹，固態水(冰)會漂浮在液態水上，而當冰沉入冬天結凍的池塘中，所有的池水皆會結冰，並且殺死其中大部分生物體。這種結凍現象，也是會發生在阿摩尼（在零下78℃）和甲醇（在零下95℃）的池塘中的。然而對於這種結凍現象的憂慮，是否只是〝盲目的高緯度主義〞在作崇，其實地球上大部分的地區是從不結凍的。事實上生命可能起源於低緯度地區，在連表面也不會結凍的池塘中繁衍進化。
那麼其他星球的情況又是如何呢？使用一些如阿摩尼亞、在冰凍時體積不會膨脹的液體也是有它的好處。會膨脹的溶劑的缺點在於對容器壁所產生的壓力。水在鋼管中結凍時，可能會迸裂管壁，而生物體的細胞如果結凍，便會整個破裂，引起生物體的死亡。而對於依賴結凍時不會膨脹的溶劑的生物體，低溫只會造成蟄伏狀態，當春天來臨時，生物體便會由冬眠中甦醒過來了。
太空旅行有個相當棒的優點！對乘坐傳統火箭的星際旅行者而言，廣大無垠的星距使得他們在短時間內是無法完成一趟旅行的。由於飛行者的壽命有限，為了在有限的時間內完成旅行，對於速度的需求便顯得相當重要。而我們能夠藉著冰凍的技術，來大幅延長飛行者的壽命嗎？對人類是沒有辦法這麼做的，因為我們的身體內含有大量的水。倒是如果有某種以阿摩尼亞為主要溶劑的太空生物，由於阿摩尼亞結凍時，體積不會膨脹的性質，他們便可已藉著冰凍技術環遊銀河系，他們只要在每一站到達時甦醒過來就可以了！
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在我們一面倒向阿摩尼亞之前，我們應當考慮水有一個絕對優於阿摩尼亞的特質，那就是液態水本身抗紫外線幅射的能力：一些水分子會被紫外線分解，放出氧及氫到大氣中，而其中的一些氧原子會鍵結而成臭氧（O3）來吸收紫外線（圖10.4）。因為大部分的恒星都會放射大量的紫外線，水的自我保護作用就顯得相當重要。如果沒有臭氧層，有機分子便會很快地遭到紫外線的破壞，而海洋也會因為組成分子的分解，而逐漸被破壞。相較於水，阿摩尼亞分解產生的是氮而不是氧，氮無法做為抵禦紫外線的屏障，也不能像氧化作用般作為化學能的來源。因此在充滿阿摩尼亞的星球上，他將需要有額外的屏障¾或許是一層碳化氫的濃霧¾來防止海洋及生命遭受到紫外線的破壞。而水藉著本身分子中的氧，便輕而易舉的達到這個保護的目的。
對於不同溶劑的考量和探討是說不完的。但是我們仍然得到了一個結論：地球生命會以碳化學為本體，水為溶劑，並不是沒有原因的。碳和水皆有他們的優越性，這使得外星生命的基本化學也使用相同的元素和溶劑的可能性大增，尤其是在碳元素的使用上，最有可能相同。
非化學性的生命
當我們試圖瞭解奇異的生命形態時，主宰地球生命的化學反應便顯得有些不適用，而且我們也不應該把生命的尋找侷限於行星的表面。行星確實是生命最可能發展的地方，這是因為行星具備的一些條件¾如相當高的物質密度、適合快速化學反應的溫度、以及藉由幾近圓形的運行軌道來保持行星的氣候等¾使得化學反應能以相當快的速率進行。在地表限制下的一些環境變化¾如每一天及每一季的溫度起伏、陸地、水、以及大氣間界面的變動等¾都對生命的起源和進化有著極大的影響。
因以依循化學反應而發展的生命，應該會遍存於合適的星球表面。但我們仍然必須面對他們奇異的形態。在眾多的例子中，我們就列舉三個：存在於高密度星際雲氣、中子星表面、以及整個銀河系的生物。
在這三個例子中，我們所想像的生物可能與我們所熟知的生物，在大小上會有所差異，但我們必須注意地球生命的個體性。人類便有數十億，而大部分的生物種，如哺乳動物、鳥類、以及爬蟲類也有數百萬，或至少數十萬種代表。瀕臨絕種邊緣的生物種，才會只有數千或數百個族群個體。這個事實提醒我們，地球生命是無數動植物個體交互作用下的結果。準確地說，就是天擇的產物¾唯有適者才能生存繁衍¾每一種生物必需要有相當多的成員才能孕育出相似但不相同的後代。因為大部分生物的進化“實驗”都會失敗，所以只有少數幾百個族群個體的動植物，是沒有辦法在發源地發生重大的進化。相反地，他們還必須全力以搏，只是為了求取簡單的生存。
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在其他行星或星際之間會有著不同的故事嗎？或許沒有。我們可以輕易想見，生命在完全沒有或只有一點點生存繁衍的壓力下，是不會移居到新環境的。這種情形其實會降低進化演變的壓力。只要環境有競爭或改變，突變的現象便能發生。我們相信天擇會引導新生物的產生，並在數百萬年間不斷地交替演化。這種過程依然取決於生物種中多數群體間的交互作用，而各式各樣的生物則是這種交互作用下的產物。
因此，我們可以說例如諸多文明生命的高等生物，它們不會是由少數群體進化而來，並且地球上這些成千上萬的生物都是在自然競爭下繁衍成功的例證。
黑雲
在一部相當吸引人的小說中，有名的英國天文學家弗瑞德•霍尤描寫一個離地球不遠的巨大星際雲氣，這個星際雲氣具有思考的能力、直接的情緒、以及無限的生命期，其生命依賴於電磁力(我們也是如此)，而思維則是由在雲氣內傳遞的電波訊息所組成（圖10.5）。他常駐足於太陽的附近以定期補充能量，並藉由吸收大量的星光（在這個例子裡，他所吸收的是地球的光能）來達到這個目的。在過程中，他發現太陽系中的一個行星上，是具有文明的生命（就我們嚴格的，技術性的定義），這些生命設法以電波通訊與黑雲交流，使得他們瞭解到更多宇宙神秘的事實。這個雲氣的“腦”是由分子所組成的複雜網路，他可以依照雲氣的選擇而增加數目以及專司的功能。電磁流通過這些分子，使得雲氣的腦有著與我們十分類似的感官知覺。
弗瑞德•霍尤的黑雲是一個如金星軌道般大小，木星般重的生命體，而這些使我們想起了在揣測其他種生命形態時，曾面臨到的一些困難及便利之處。一方面，我們可想見這種使用恒星光源能量的“黑雲”，以具有適當傳達路徑的電磁波來思考與感覺，而建立起愈來愈強的秩序性。另一方面，依我們對地球生物進化的瞭解，在進化發生之前，應當要先經過許多的步驟。黑雲當然是可以存在的，只是他出現的過程仍然是一個謎。
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圖10.5
弗瑞德•霍尤的黑雲是一個星際間氣塵的混合體，由電流傳導思維，以恒星光源作為基本能量的來源。
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我們如果和弗瑞德•霍尤一樣，猜想著黑雲的早期進化，認為他不過是一朵功能不強的微雲，那麼我們就會回到原先對行星表面的偏愛。為什麼呢?因為星際雲氣間的物質密度相當低(在與行星作比較之下)，粒子間的反應速率將會變得非常地慢。因此，生命在星際雲氣中生成所需的時間，不會只像地球生命費時數十億年，而會是其數千或數百萬倍那麼長的時間—遠比宇宙自開始膨脹至今的時間還要久遠。同樣的道理，就算生命真能在低物質密度的星際雲氣中發源，他發展的過程也會需要非常久的時間，因為進化物質彼此間的距離太大，密度太小。
地球在歷經了數十億年後，才開始有複雜的生物體出現—這段時間在宇宙由形成至今的歲月中，佔了相當的一個比例（約有四分之一）。雖然一些星際雲氣可能有“適當”的溫度(約從-50到800C)，可以使生命在較短的時間內生成，但大部分星際雲氣的氣溫是非常低的(-250到-2000C)。再者，密度較大的雲氣通常溫度也是較低的，所以雖然每立方公分內會有較多數目的原子，但是他們的運動速度卻比較慢。但即使是那些有適當的溫度並且由“正確”元素混合而成的雲氣，他的物質密度卻不到地球大氣密度的兆分之一！這使得雲氣中複雜分子間的距離相當大，無法有效地將生命發源所需的物質相互結合。
如我們在第6章中所討論的，中子星是由高度進化恒星的核心塌縮而形成的（見圖6.8）。中子星的表面溫度大約是凱氏一百萬度，是地表溫度凱氏300度的一千倍。而且中子星的表面重力超過地球約略有一兆倍之多。在這高溫以及龐大重力下是沒有分子或原子可以長存的。分子間的高速踫撞瓦解了分子本身，並且造成原子上的電子鬆動逃逸。因此，我們並不寄望會在中子星表面上，發現以原子與分子的電磁力為基礎的生命型態。但是，依賴強作用力為基礎的生命仍然是有存在的可能。
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強作用力能將複雜原子的原子核聚合起來。在自然界中，原子核可以從只含有一個粒子（氫的單一質子）到含有238個粒子（鈾238的92個質子及146個中子）。我們可以在物理實驗室中製造出含有比238個基本粒子還要多的原子核，但是它們會分解（“衰退”）成較小的原子核。以人類的標準而言，它們的生命是短得驚人。目前最大的“人造”原子核由265個粒子組成—105個質子加上160個中子—而它會在十億分之一秒內即完全衰變。
不管怎麼說，我們並不是居住在質子及中子那種大小的環境中。就算是的話，以一個10-13公分大小的質子在凱氏一百萬度時，可以達到每秒1000公里的速度來說，我們便能在10-21（十億兆分之一）秒內，移動與我們身高相當的距離！相較之下，一個身高170公分左右的人，卻需要約1秒鐘的時間才能走這樣的距離。我們可以見到10-21秒對質子而言，就好比一秒鐘對一個外出散步的人一樣：對於粒子在凱氏一百萬度下所發生的事情和人類在凱氏300度下所發生的事情，不過是時間的測量單位不同而已。前者是以10-21秒為單位，而後者則是以1秒為單位。更準確地說，我們體內化學的電磁作用的時間規格就好比數千分之一秒（眼睛對可見光光子的感應時間），數十分之一秒（一個訊息從頭到腳傳遞所需的時間），或者是幾秒（如完全還原身體的某個姿勢）。
現在，讓我們想像一下沸騰喧鬧的中子星表面，上面的基本粒子以每秒數千公里的速度穿梭旅行並相互踫撞，這種速度可以讓它們在兆分之一秒內，便行進了千分之一公分。而這種碰撞的結果，會產生極大量的原子核，它們由數千個、甚至數萬個粒子所組成。但這些原子核的生命卻可能只有一百萬兆分之一秒（10-15）。在這短暫的時間過後，巨大的原子核便衰變成較小的原子核。它的生命看起來好像只有曇花一現，但是對以10-21秒為典型時間單位的基本粒子而言，巨大原子核的生命期已經是反應所需時間的數百萬倍了。換句話說，一個巨大的原子核在其衰變之前，可能已經發生過百萬種不同的踫撞或反應了。
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假設中子星表面的進化過程可以製造出某種型態的生命，並且他們個體之間與個體環境之間的交互作用相當地有條理。在這個假設下，這種生命的發展與進化將會是非常地快速，遠超越我們所能體會想像的。因為強作用力下的生命，其時間標準規格為10-21秒，是我們這種電磁作用力下生命所用的時間規格（千分之一秒）的十億又十億分之一，我們可以預期其生命的進化應當也是如此地快速。如此一來，這種生命的起源便不用十億年，而只需要一年的十億分之一，或說是一秒的30分之一！在我們看來如此短暫的時間，卻可以讓中子星表面的複雜原子核，在衰變之前，彼此間發生數十億又數十億個反應。
如果我們有勇氣再進一步探討，便可以發現在人類的一眨眼之間，中子星上的整個文明生命，便已經興亡起伏了數百萬次。而這些文明生命的大小大概只有10-11公分，壽命也只有10-15秒，如果它們使用光子來通訊，恐怕只有頻率比可見光高出1010倍的伽瑪射線才足以勝任。伽瑪射線光子在基本粒子的反應中產生，如同可見光光子常在原子的反應中產生一般。
如果中子星上的生命真的存在，那麼它們應當不會以無線電波來做為彼此通訊或尋找其他文明世界的工具。雖然如此，在考量銀河系中文明世界的數量時，對於這樣一個以吸引基本粒子的強作用力為基礎的生物，我們仍然是要加以留意的。而由於不同的時間規格，使得我們與中子星上文明生物的聯繫，困難重重。我們是要完全放棄去和一個僅有十億分之一秒生命期的文明發生交流呢？還是說我們仍然可以從它們身上瞭解到一些東西？
重力生命
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我們倒不這麼認為(但請考量一下蓋婭的理論，P224？？？：或許蓋婭本身便是終極的生命體，形成超蓋婭的部分個體！)我們對生命所下的定義，並不是僅僅需要一個更高層次的組織體。銀河系算是相當有秩序的，特別是螺旋星系，但是比起草履蟲，又有一段距離。而且從人類的角度來看，銀河系似乎缺乏了某種目標性。銀河系中，萬事變化的時間性可以從數秒（如單一恒星的塌縮）到數億年（整個銀河系轉一遍）不等。恒星間彼此的作用，通常要花上個數億年。如果生命能在這種近距離作用下發源—即如同地球原味湯中，分子的相互反應一般—那麼在以重力為基本時間單位（也就是恒星間單一反應發生所需的時間）的衡量標準之下，生命的誕生，似乎就在瞬間。所以假定地球上有重力生命的存在，他在地球形成後的數年，便已經發展成形。如果重力生命可能存在，它應當會出現在數十億個數十億年之後，而並非像電磁力生命所僅需的數十億年。
我們已探討了依重作用力、電磁力、以及重力為本的生命。這些均是我們所熟知的基本作用力，但我們可能會受限於我們有限的經驗和想像力。在下面的章節中，我們將會討論電磁力下的生命，並多多探討存在於行星表面的生命。我們已經看過為什麼以電磁力為基礎的生命最有可能存在，當然對於其他種型式的生命，我們仍然要接受他們存在的可能性。而果真的如此，在我們希望發生交流的外星文明的名單上，又多出幾個候選人。
其實外星生命的存在不只限於行星上，其它如星際雲氣間、中子星上、整體銀河系中、或者是一些起源於行星，而今在星際間四處流浪的文明生命，都有其存在的可能性。並且，我們應當尋求與我們生命形態及文明發展相類似的外星生命。雖然這樣的決定有些偏執，但依照對宇宙發展階段的觀察，我們認為這種文明生命會比其他種類的外星生命較有可能存在。
就算將生命尋找的條件限制於與地球壽命相當的行星上，我們仍然會面臨各種不同的環境。在我們的太陽系中，便有如木星的阿摩尼亞雲及薩哈拉沙漠，火星的大峽谷到冥王星的冷凝甲烷。其他星系的行星中，也可能存在著多變的環境可以適合生命的發展。因此在並非絕對的限制下，我們在自已所屬銀河系的行星上便可以發現數百萬種的文明生命，而對整個宇宙而言，至少有數千萬億文明生命存在的可能。這個數字支持我們在尋求外星生命的任務中，能夠持續努力下去。
P246
結語
以原子交互作用而生成複雜分子的化學反應為基礎的生命，是以碳為結構的主要元素。只有碳原子可以和氫、氧、氮(及其他較不豐富的元素)鍵結形成含有各種訊息的高分子聚合體。矽也可以形成高分子聚合體，但是其活性太低，無法作為生命發展的基礎分子。由矽與氧相當高的親和性指出，在溫度低到足以支撐複雜分子的結構時，矽原子會相互鍵結而形成矽酸鹽（地球岩石的主要成分）。碳是化學生命體的重要元素，所以我們應該慶幸宇宙中碳的藏量相當豐富。
溶劑是生命所需的另一個要件，它是原子與分子交互作用，產生化學反應的流體煤介。水對物質的高溶解度，使它成為最受歡迎的溶劑之一。水的熱容，也就是汽化熱，使它在化學反應發生的適宜溫度範圍內，皆能以液態存在。同時，它的藏量極高，穩定性極佳，在在都突顯出它在地球生命發展過程中的重要性。
在某些特別的狀況下，阿摩尼亞或是甲醇是可以代替水來作為溶劑的，但我們仍然預期整個宇宙應當會依賴於例如水這樣相同的溶劑。而為了使溫度保持在水以液態存在的範圍內，行星會以近似圓形的軌道運轉似乎是相當合理的。
各種生命形態中，個體的差異性似乎是相當重要的。因為天擇是基於這種個體性的差異，才有適者生存的過程。
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除了化學生命外，至少還有兩種不同的生命型態：一種是基本粒子生命，由原子核在強作用力下所組成，它的生命期不到兆分之一秒；而另一種則是重力生命，它是由相距甚遠的巨大物體相互影響下所組成。在這種距離下，重力的作用是遠比電磁力、強作用力、或弱作用力來得強勢。
重力生命在大爆炸後的150或200億年，仍然是杳無蹤跡的，因為這樣的時間並不足使重力的交互作用產生比星系、星系團，以及恒星還要複雜的結構體。中子星生命或許真的存在，因為中子星表面的高溫及高密度使得各種原子核在幾分之一秒內便可以相互鍵結及斷裂。因為它們的時間規格是以兆分之一秒的十億分之一來計量，而且所通用的波長是具有極高能量的伽瑪射線，所以想要與這種生命交流是相當困難的。
就算是將生命形態限定在化學生命，行星表面也不是該生命唯一可能發生的位置。由氣塵所組成的星際雲氣或許可以形成極度複雜的結構，而在沒有再生的過程下，也能達到自我意識的形成。這種黑雲可以如同人類一般使用其內部的電流，將訊息傳達至中央“腦”部系統。因為雲氣內分子間的距離相當大，這使得形成這種複雜性所需要的長時間又再度成為一個障礙。
問題：
1.
為什麼在整個宇宙中，碳似乎是複雜分子結構的最佳基本元素？
2.
在架構大分子上，矽能夠替代碳嗎？理由何在？
3.
請由彗星、隕星、行星和恒星中含有大量矽酸鹽分子的事實，說明矽原子與氧原子間的親合性？而這個結果對於以矽原子作為主要結構元素來架構大而複雜的分子時，有什麼影響？
4.
水的高“汽化熱”及高熱量的特質，在作為生物體的溶劑上，有哪些優勢？
P248
5.
在冰凍時會膨脹的溶劑，其優缺點為何？
6.
與行星表面上生命的形成相比較，是哪種物理狀態使得生命不容易在高密度星際雲氣中發生？
7.
與地球上生物的生命期相比較，為什麼中子星上生命的生命期是如此地短暫？
8.
與地球生命相比較，以重力為基礎的生命，它的起源與進化為什麼這麼地緩慢？
進階參考資料