1960年， 天文學家法蘭克·德雷克使用直徑26米的綠堤電波望遠鏡， 對波江座的天苑四（Epsilon Eridani）和鯨魚座的天倉五（Tau Ceti）， 這兩顆類似太陽的鄰近恒星進行了監察。
這個被稱為「奧茲瑪計劃（Project Ozma）」的監察活動， 揭開了人類尋找外星智慧生物的序幕。
由于不知道他們究竟在哪， 所以科學家們一方面向著恒星密集的區域， 發射有關人類和地球的信息， 比如1974年的阿雷西博信息。
另一方面則將目光聚焦到了宜居行星上， 試圖通過宜居行星來找到潛在的外星智慧生命。
什麼叫做宜居行星？
所謂的「宜居」是相對人類而言的， 就是適合人類生存和生活的星球。
比如重力和地球差不多、處于當前恒星的宜居帶內、地殼活動不太劇烈等等。
當然， 最重要的還是， 表面有液態水和大氣中富含氧氣。
一直以來， 科學家們都將氧氣含量作為一項重要尋找標準， 但這樣的判別依據， 卻一直都飽受詬病。
很多人認為， 科學家用人類生存必須的元素， 來尋找外星生命， 似乎有些思維僵化， 畢竟宇宙浩瀚， 生命形態也千差萬別， 他們需要的可能跟人類完全不同， 比如他們可能吸的氫氣、喝的液態甲烷。
那麼， 科學家們這樣尋找， 真的是因為他們的腦洞不夠大嗎？
今天我們就從氧氣的角度， 聊一聊這個問題。
氧氣是生命存在的先決條件嗎？
由于氧氣是人類生存必需的元素， 這讓很多人下意識認為， 氧氣是所有生命必需的元素， 甚至是孕育生命的先決條件。
但其實這種觀點并不正確， 因為氧氣是屬于生命的奇跡。
說得更直白一點， 只有存在生命的星球， 才會擁有大量的氧氣， 而那些沒有生命的死寂天體， 不可能擁有大量的氧氣。
為什麼呢？
這主要和氧元素的化學性質有關。
我們都知道， 電子在原子中不會扎堆聚集， 它們是分布圍繞在原子核附近的。
而原子有個怪癖， 它們喜歡讓自己的最外層達到滿電子狀態， 也就是2個或8個， 因為這樣才能達到穩定狀態。
氧原子有兩層電子， 最里層2個電子， 最外層6個電子， 它渴望變成最外層2個電子或8個電子的穩定狀態。
但前者需要丟掉6個電子，而后者只需要得到2個電子。
由于氧原子核帶8個正點，要讓它丟掉6個電子，難度遠大于得到2個電子。
因此，氧原子想要達到穩定狀態，就只能從其他元素那搶2個電子，這就使得氧元素非常活潑，在沒有「人為」干擾的情況下，它會和其他元素組成各種化合物，幾乎不可能以單質的形式存在。
比如我們的宇宙是富氫的，在太空環境，氧原子很容易和氫結合成水。
在一些大質量的行星上，氫氣也逃不脫強大的引力，所以在富含氫的大氣里，不會有游離的氧元素。
而在質量小的行星或衛星上，只要氫氣跑得掉，氧氣也就跑得掉。
當氧元素千辛萬苦找到一個尺寸適中的巖石行星，想要在上面肆意玩耍時，巖石中好客的硅、鐵、鋁、鈣、鎂等金屬元素不樂意了——在我們的地盤上，怎麼能讓你自己一個人玩呢，必須陪著。
等好不容易應付完這些金屬元素后，碳元素又來了。
如果說氧跟氫結合，還有可能被光解，然后緩慢地釋放出來的話，那氧跟碳結合就是真正的至死不渝了。
所以，在沒有意外的情況下，如果巖石行星或衛星上，氧元素多一點的話，大氣的主要成分就是二氧化碳+氮氣，碳氫多一點的話就是甲烷+氨氣。
注意，這里說的是沒有意外的情況下，如果出現了意外，會是什麼樣的情況。其實地球就是最好的例子。
地球上氧氣哪來的？
在地球最開始形成時，原始大氣的成分主要是二氧化碳、氮氣、甲烷這樣的溫室氣體。
而氧氣是以H2o的形式存在于水中，所以當時的地球其實是一個無氧環境。
那麼，當初的無氧是怎樣變成現在的有氧的呢？就像前面說的那樣——氧氣是生命創造的奇跡。
時間回到35億年前，當時的地球一片混沌，海洋中游蕩著各種厭氧菌。
這些簡單的單細胞生物，每天的生活就是泡泡熱水澡，并在海洋這個大浴缸內，四處尋找小分子為食。
大家都在舒適圈安逸地活著，但只有藍藻對當前的生活不滿意，人生苦短，對于細菌來說也是如此。
藍藻浮上水面曬著太陽，做著白日夢，希望過上躺著就能賺錢的生活，在這種強烈的情感激發下，它學會了一個堪稱神技的被動技能——光合作用。
在這個技能加持下，借助著桑拿房的陽光，利用大氣中取之不盡的二氧化碳和浴缸里的水，就能夠制作出美味的糖類（碳水化合物）。
它再也不用到處尋找小分子為食，實現了躺著賺錢的夢想。
在35億~25億年前這段時間里，憑借著高效率的光合作用，藍藻大量繁殖，而光合作用產生的廢氣也被藍藻隨意排放。
當然，「廢氣」只是相對藍藻來說的，對于現在的地球生物來說，這些廢氣可是賴以生存的關鍵，它的名字叫——氧氣。
最開始，氧氣還能被巖石和地表中的各種金屬元素「吸收」，但隨著藍藻越來越多，氧氣不可避免地過剩了。
這直接改變了地球的大氣環境，當時的地球生命迎來了至暗時刻，99.5%的生命永遠退出了歷史舞臺。
這個地球生命史上第一次大規模的滅絕事件，被科學家們稱為——大氧化事件。
需要注意的是，「大氧化事件」的名稱其實很具有誤導性，很多人會誤以為，這時地球大氣中的含氧量已經和現在差不多了。
但實際情況是，大氧化事件發生之后，在長達十幾億年的時間里，地球大氣中的氧氣含量一直保持在1%左右，并沒有暴增到現在的21%。
一直到距今5.8億～5.2億年前后，大規模的造山運動，讓地球發生了第二次大氧化事件，大氣中的氧含量才增加到現代大氣氧含量的60%以上的水平，從而觸發了多細胞真核生物的大爆發，以及動植物的快速起源和寒武紀生命大爆發。
再后來，隨著進行光合作用的植物越來越多，地球的含氧量才逐步上升，并最終發展到今天的程度。
其實這個復雜的過程也可以這麼說，碳基生物的活動「暫時性」地把大氣中的碳進行了剝離，才導致游離的氧氣成為重要的組成部分。
根據計算，如果將地球上所有的生物全都抹除，那麼地球大氣很快就會恢復為二氧化碳+氮氣的「正常」狀態。
氧氣是更多可能性的前提
大量氧氣的存在，不僅能夠證明某個天體上可能存在著生命，同時，它還是更多可能性的基礎和前提。
現在的研究已經證明，火星曾經是一顆擁有過大片海洋的宜居行星，它表面縱橫交錯的河床、隨處可見沖刷痕跡以及到處散落的鵝卵石就是最好的證明。
而科學家們在2008年通過伽利略航天器上的近紅外測繪光譜儀，證明金星表面有花崗巖地形。
而花崗巖地形的形成需要水，這就意味著金星在遠古時期可能同樣擁有大片的海洋、舒適的環境。
其實這一點也不奇怪，畢竟地球、火星和金星這三顆巖質行星都誕生于同一片星云，組成成分基本相差無幾，更何況幾乎都處于太陽系的宜居帶內。
但為什麼火星變成了今天這副荒涼死寂的模樣呢？因為它失去了所有水。
太陽光中的高能射線會將水分解成氧氣和氫氣，氫氣因為密度非常小，很容易散逸到宇宙空間。
長此以往，火星表面的海洋被分解殆盡，遺留下的氧和地表物質發生了氧化反應，這也就是火星表面呈現赤紅色的原因，因為都是氧化鐵。
地球上的水受太陽光中的高能射線影響也會被分解，但因為地球上氧氣含量極高，氫原子還沒來得及散逸到宇宙空間就被氧化，重新變成水落回地表。
所以，大量的氧意味著行星能夠保住自己的海洋。
另外，根據相關研究，當生物進行無氧呼吸時，它只能釋放出供能物質10%的能量，而當變成有氧呼吸時，這個數字就會從10%上升到40%。
這種堪稱質變的效率提升所帶來的，是更復雜的食物鏈和更高的生態層級，而這些是更復雜生態系統的前提，是生物多樣化和復雜化的前提。
可以這麼說，如果地球生命最開始沒有走上有氧呼吸的演化道路，那現在的生物界肯定是單調和平淡的，遠沒有現在多姿多彩，甚至不會出現人類這樣的智慧生命。
地球生命是最好也是唯一的樣本
因此，作為一種可以證明生命存在的證據，同時又是復雜生態不可缺少的條件，我們當然要將大氣中的氧氣含量，作為尋找外星生命的依據之一。
那外星人可能吸的是氮氣而不是氧氣嗎？當然有可能，論腦洞誰能比得上專業知識更豐富的科學家呢。
就像科普泰斗阿西莫夫，在一篇名為《并非我們所認識的——論生命的化學性質》的文章中，指出了宇宙中可能有的六種生命形態：
1，以氟化硅酮為介質的氟化硅酮生物；
2，以硫為介質的碳氟化合物生物；
3，以液態水為介質的核酸/蛋白質（以氧為基礎的）生物；
4，以液氨為介質的核酸/蛋白質（以氮為基礎的）生物；
5，以液態甲烷為介質的類脂化合物生物；
6，以液氫為介質的類脂化合物生物。
這其中，只有第三種是我們熟悉的碳基生命，而阿西莫夫之所以會將硅基生命排在第一位，主要有三個原因。
第一個是，硅元素在宇宙中分布廣泛，并且相對豐富，尤其在類地行星上，硅元素和碳元素的質量比甚至達到了925：1。
其次， 硅元素可以通過硅氧鏈結合成多變的、穩定的、不活潑的有機硅，在浩瀚的宇宙中，可能性通常意味著必然性。
最后，也是最重要的一點，含氟的硅化合物可以是液態的。
這意味著，硅基生命可以不像我們想象中那樣，宛如巖石、行動緩慢、必須生活在高溫環境下。
我們很難想象，這種形態的生物究竟會長什麼樣。
那麼，既然硅元素看起來這麼優越，為什麼地球最后還是選擇了碳基生命，而不是硅基生命呢？這個問題我在之前的文章里有詳細的解答，感興趣的可以去看看。
回歸正題，外星生物可能不僅吸的是氮氣，還可能喝的是硫酸，吃的是巖石，但這些「腦洞」對尋找沒有任何的幫助。
我們現在不知道生命誕生需要什麼條件、不需要什麼條件，我們只知道地球環境確實孕育出了生命以及人類這樣的智慧生命。
就好比，假如你是地球上一只孤獨的螃蟹，你想要尋找自己的同伴，你會去哪里找？最好的方法當然就是按照自己的生存環境去找，也就是有水的地方，比如湖泊、海洋、沼澤等等。
當然，雪山、沙漠這樣的環境也有可能存在螃蟹，但地球太大了，這些地方你終其一生也找不完。
因此，科學家們才會在宇宙中尋找類似地球的環境，或者說適宜人類生存的環境，至少那里有孕育生命的可能性。這可要比在浩瀚宇宙中漫無目標的尋找，高效的多。
或許人類在未來會改變尋找的必要條件，但那一定是在，真正發現外星生命之后。
但前者需要丟掉6個電子，而后者只需要得到2個電子。
由于氧原子核帶8個正點，要讓它丟掉6個電子，難度遠大于得到2個電子。
因此，氧原子想要達到穩定狀態，就只能從其他元素那搶2個電子，這就使得氧元素非常活潑，在沒有「人為」干擾的情況下，它會和其他元素組成各種化合物，幾乎不可能以單質的形式存在。
比如我們的宇宙是富氫的，在太空環境，氧原子很容易和氫結合成水。
在一些大質量的行星上，氫氣也逃不脫強大的引力，所以在富含氫的大氣里，不會有游離的氧元素。
而在質量小的行星或衛星上，只要氫氣跑得掉，氧氣也就跑得掉。
當氧元素千辛萬苦找到一個尺寸適中的巖石行星，想要在上面肆意玩耍時，巖石中好客的硅、鐵、鋁、鈣、鎂等金屬元素不樂意了——在我們的地盤上，怎麼能讓你自己一個人玩呢，必須陪著。
等好不容易應付完這些金屬元素后，碳元素又來了。
如果說氧跟氫結合，還有可能被光解，然后緩慢地釋放出來的話，那氧跟碳結合就是真正的至死不渝了。
所以，在沒有意外的情況下，如果巖石行星或衛星上，氧元素多一點的話，大氣的主要成分就是二氧化碳+氮氣，碳氫多一點的話就是甲烷+氨氣。
注意，這里說的是沒有意外的情況下，如果出現了意外，會是什麼樣的情況。其實地球就是最好的例子。
地球上氧氣哪來的？
在地球最開始形成時，原始大氣的成分主要是二氧化碳、氮氣、甲烷這樣的溫室氣體。
而氧氣是以H2o的形式存在于水中，所以當時的地球其實是一個無氧環境。
那麼，當初的無氧是怎樣變成現在的有氧的呢？就像前面說的那樣——氧氣是生命創造的奇跡。
時間回到35億年前，當時的地球一片混沌，海洋中游蕩著各種厭氧菌。
這些簡單的單細胞生物，每天的生活就是泡泡熱水澡，并在海洋這個大浴缸內，四處尋找小分子為食。
大家都在舒適圈安逸地活著，但只有藍藻對當前的生活不滿意，人生苦短，對于細菌來說也是如此。
藍藻浮上水面曬著太陽，做著白日夢，希望過上躺著就能賺錢的生活，在這種強烈的情感激發下，它學會了一個堪稱神技的被動技能——光合作用。
在這個技能加持下，借助著桑拿房的陽光，利用大氣中取之不盡的二氧化碳和浴缸里的水，就能夠制作出美味的糖類（碳水化合物）。
它再也不用到處尋找小分子為食，實現了躺著賺錢的夢想。
在35億~25億年前這段時間里，憑借著高效率的光合作用，藍藻大量繁殖，而光合作用產生的廢氣也被藍藻隨意排放。
當然，「廢氣」只是相對藍藻來說的，對于現在的地球生物來說，這些廢氣可是賴以生存的關鍵，它的名字叫——氧氣。
最開始，氧氣還能被巖石和地表中的各種金屬元素「吸收」，但隨著藍藻越來越多，氧氣不可避免地過剩了。
這直接改變了地球的大氣環境，當時的地球生命迎來了至暗時刻，99.5%的生命永遠退出了歷史舞臺。
這個地球生命史上第一次大規模的滅絕事件，被科學家們稱為——大氧化事件。
需要注意的是，「大氧化事件」的名稱其實很具有誤導性，很多人會誤以為，這時地球大氣中的含氧量已經和現在差不多了。
但實際情況是，大氧化事件發生之后，在長達十幾億年的時間里，地球大氣中的氧氣含量一直保持在1%左右，并沒有暴增到現在的21%。
一直到距今5.8億～5.2億年前后，大規模的造山運動，讓地球發生了第二次大氧化事件，大氣中的氧含量才增加到現代大氣氧含量的60%以上的水平，從而觸發了多細胞真核生物的大爆發，以及動植物的快速起源和寒武紀生命大爆發。
再后來，隨著進行光合作用的植物越來越多，地球的含氧量才逐步上升，并最終發展到今天的程度。
其實這個復雜的過程也可以這麼說，碳基生物的活動「暫時性」地把大氣中的碳進行了剝離，才導致游離的氧氣成為重要的組成部分。
根據計算，如果將地球上所有的生物全都抹除，那麼地球大氣很快就會恢復為二氧化碳+氮氣的「正常」狀態。
氧氣是更多可能性的前提
大量氧氣的存在，不僅能夠證明某個天體上可能存在著生命，同時，它還是更多可能性的基礎和前提。
現在的研究已經證明，火星曾經是一顆擁有過大片海洋的宜居行星，它表面縱橫交錯的河床、隨處可見沖刷痕跡以及到處散落的鵝卵石就是最好的證明。
而科學家們在2008年通過伽利略航天器上的近紅外測繪光譜儀，證明金星表面有花崗巖地形。
而花崗巖地形的形成需要水，這就意味著金星在遠古時期可能同樣擁有大片的海洋、舒適的環境。
其實這一點也不奇怪，畢竟地球、火星和金星這三顆巖質行星都誕生于同一片星云，組成成分基本相差無幾，更何況幾乎都處于太陽系的宜居帶內。
但為什麼火星變成了今天這副荒涼死寂的模樣呢？因為它失去了所有水。
太陽光中的高能射線會將水分解成氧氣和氫氣，氫氣因為密度非常小，很容易散逸到宇宙空間。
長此以往，火星表面的海洋被分解殆盡，遺留下的氧和地表物質發生了氧化反應，這也就是火星表面呈現赤紅色的原因，因為都是氧化鐵。
地球上的水受太陽光中的高能射線影響也會被分解，但因為地球上氧氣含量極高，氫原子還沒來得及散逸到宇宙空間就被氧化，重新變成水落回地表。
所以，大量的氧意味著行星能夠保住自己的海洋。
另外，根據相關研究，當生物進行無氧呼吸時，它只能釋放出供能物質10%的能量，而當變成有氧呼吸時，這個數字就會從10%上升到40%。
這種堪稱質變的效率提升所帶來的，是更復雜的食物鏈和更高的生態層級，而這些是更復雜生態系統的前提，是生物多樣化和復雜化的前提。
可以這麼說，如果地球生命最開始沒有走上有氧呼吸的演化道路，那現在的生物界肯定是單調和平淡的，遠沒有現在多姿多彩，甚至不會出現人類這樣的智慧生命。
地球生命是最好也是唯一的樣本
因此，作為一種可以證明生命存在的證據，同時又是復雜生態不可缺少的條件，我們當然要將大氣中的氧氣含量，作為尋找外星生命的依據之一。
那外星人可能吸的是氮氣而不是氧氣嗎？當然有可能，論腦洞誰能比得上專業知識更豐富的科學家呢。
就像科普泰斗阿西莫夫，在一篇名為《并非我們所認識的——論生命的化學性質》的文章中，指出了宇宙中可能有的六種生命形態：
1，以氟化硅酮為介質的氟化硅酮生物；
2，以硫為介質的碳氟化合物生物；
3，以液態水為介質的核酸/蛋白質（以氧為基礎的）生物；
4，以液氨為介質的核酸/蛋白質（以氮為基礎的）生物；
5，以液態甲烷為介質的類脂化合物生物；
6，以液氫為介質的類脂化合物生物。
這其中，只有第三種是我們熟悉的碳基生命，而阿西莫夫之所以會將硅基生命排在第一位，主要有三個原因。
第一個是，硅元素在宇宙中分布廣泛，并且相對豐富，尤其在類地行星上，硅元素和碳元素的質量比甚至達到了925：1。
其次， 硅元素可以通過硅氧鏈結合成多變的、穩定的、不活潑的有機硅，在浩瀚的宇宙中，可能性通常意味著必然性。
最后，也是最重要的一點，含氟的硅化合物可以是液態的。
這意味著，硅基生命可以不像我們想象中那樣，宛如巖石、行動緩慢、必須生活在高溫環境下。
我們很難想象，這種形態的生物究竟會長什麼樣。
那麼，既然硅元素看起來這麼優越，為什麼地球最后還是選擇了碳基生命，而不是硅基生命呢？這個問題我在之前的文章里有詳細的解答，感興趣的可以去看看。
回歸正題，外星生物可能不僅吸的是氮氣，還可能喝的是硫酸，吃的是巖石，但這些「腦洞」對尋找沒有任何的幫助。
我們現在不知道生命誕生需要什麼條件、不需要什麼條件，我們只知道地球環境確實孕育出了生命以及人類這樣的智慧生命。
就好比，假如你是地球上一只孤獨的螃蟹，你想要尋找自己的同伴，你會去哪里找？最好的方法當然就是按照自己的生存環境去找，也就是有水的地方，比如湖泊、海洋、沼澤等等。
當然，雪山、沙漠這樣的環境也有可能存在螃蟹，但地球太大了，這些地方你終其一生也找不完。
因此，科學家們才會在宇宙中尋找類似地球的環境，或者說適宜人類生存的環境，至少那里有孕育生命的可能性。這可要比在浩瀚宇宙中漫無目標的尋找，高效的多。
或許人類在未來會改變尋找的必要條件，但那一定是在，真正發現外星生命之后。