哈勃在上个世纪末最后十年运行于太空，所提供的宇宙图像，极大地拓展了人类在宇宙中的认知范围，我们也有理由期待，在上个世纪最初的十年中，它又将为满怀希望的人类提供什么样的宇宙图景呢？在它于2010年达到设计寿命之前。

创世纪时，上帝说，要有光，于是，光便以瑰丽的笔触勾勒了世界。

现在，科学说，看见光，因为看见光才能看见世界。于是，我们知道，哈勃所捕捉到的遥远星光，就是我们所知的宇宙的最新边疆。

寻找外星家园

遥远的木卫二

卡罗琳·享森是一位天文学家的女儿，丈夫是一名工程师，除此之外，她还是一位资深的科幻迷，她常常对人说：“我确确实实想到太空去，我想在那里生活并种植粮食。我想成为一个不朽的先驱。”她还说，“我们担心如果在这个星球上呆的时间太长，事情会变得非常非常令人厌烦。”

卡罗琳读过的第一本就是罗伯特·海因莱因的《太空农夫》。

这本书讲的就是太空移民故事。故事里，男孩比尔和他的家人一起为了逃避1地球上过密的人口和饥荒来到了木卫三上。中，因为有了可把冰变成能源和空气的“质能转换器”，大卫三已经有了人造大气层，所以使这一家人的冒险成为可能。海因莱因写道：“材料已经有了，就是冰，再有足够的能源，就能把水分子变成氢和氧。当然氢是向上走的，氧则停留在表层供人们呼吸。”

而在今天，吸引了更多科学家目光的却是木卫二星。

1997年，由伽利略探测器从距木卫二仅600公里处拍到的图片，使这颗直径仅为3138公里的年轻星球，已经成为继火星之后，又一个生物天文学圣地。通过对谊些令人称寄的图片所做的地质分析，天文学家们推断，木卫二与地球一样富含液态水。只是这些水都被封盖在冰层下面。水是形成氨基酸，进而形成化学链的必要组成部分，化学链又导致脱氧核糖核酸（dna）与活性细胞的形成。

当然，也有人认为照片上木卫二的地表特征并不是由宁存在着固态水与液态水而形成的地理现象。比如俄罗斯宇宙物理学家鲍利斯·罗季奥诺夫就有自己大胆的推测。他认为星球光滑表面上那些美丽的纹路是输油管和高速公路形成的网络，所以，他认为在木卫二上有一种高度的文明，以至于在木卫二上建造起了庞大的地下城市。即使木卫二没有可以供人呼吸的大气，也没有防护太阳和木星辐射的磁场。

建立外星大气层

无论如何，木卫二这种现象已经唤起了人们的极大兴趣。已经有人在计划着向木卫二发射一个可以穿透冰盖的探测用小型潜水艇。

而早在1997年，“卡西尼”号探测器就已经上路，向着土星及其卫星泰坦星进发。2004年，探测器将降落到泰坦星的大气层，并绘制星球表面的地图。

泰坦星远离地球，距离达122亿公里，其表面温度为—178摄氏度。使人很难看到生命存在的可能。而“旅行者”号探测器发回的光谱分析却又表明，在太阳系惟有泰坦星像地球一样，大气层中含有大量的氮分子，同时，还存在着大量的甲烷。这不禁使人想起数十亿年前地球也差不多是同样的大气环境。这种大气环境可能导致强烈的温室效应，这种效应则有可能使泰坦星表面温度剧增，形成一个类似地球生命前发育阶段的环境。到那时候，如果再让科幻迷卡罗琳进行太空移民选择，她肯定就会选择来做泰坦星的第一代新太空人类。

但是，所有梦想着向太空移民的人，不管是科学家还是科幻作家，没有人想过要静待我们相邻的行星及它们的卫星上发生自然演变，直到可以让我们搭起通向宇宙深人的最初的跳板。在可以预见到的将来，人类可能始终把火星当成宇宙殖民的首选目标。在下一世纪最初的10年，我们就可能看到人类完成从地球到火星的最初旅程。

而且，人类对火星上可能存在生命的希望虽然数度被科学结论打破，却又被太空探险中的一些不确定的发现重新激发。比如，通过最近的火星探测飞行，又一次证明火星可能真有水的存在。只不过，这些水不是在最初人类以为的火星运河中流淌，而是以固态即冰的形式储存在红色星球的极地之上。于是，美妙的想像苒次复苏：火星曾经是一个鸟语花香的世界吗？从现阶段人类的认知水平而言，这是一个无法做出结论的问题。但是，人类去火星将少许多携带，比如水或者制造水的设备与能源。剩下来的问题似乎就是，在用光以固态储存于火星上水之前，人类能够在火星上建立起一个类似于地球的生态系统吗？

永远的火星

太空环境科学家甚至制定出了一个颇为详尽的绿化火星时间表。并将这一计划分为几个阶段来逐步实现。

第一阶段，第一批地球人到达火星。他们将生活在透明的密封的圆形建筑内，只有穿上宇航服才能出外探险。他们将在不太大的范围内进行种植试验，分解火星大气层，探测火星地质状况。

第二阶段，更多人到达火星，采用一种或多种使火星温度上升。方法之一，是用火星轨道上的太阳反射镜，将太阳热能更多地反射到火星表面，并以此融化火星上的冰。还有一种方法是建立核能驱动的化学工厂。工制造并向火星释放温室效应气体。如果一切顺利，能够滤掉对生物形成致命杀伤的紫外线的臭氧层将会生成。这一阶段，火星上的居住人口可能达到一万之众。当然，他们都还住在密封建筑里，生活和生产。

第三阶段，二氧化碳、氮和水在火星表面生成，温度也上升到适合人类生存的标准。这时，火星上的五万居民将会着到火星的红色天空变向深蓝，带来雨水的白云升上天空，水流开始在火星上那些干涸的河道里蜿蜒，植物也将在这个星球的表面开始生长。植物用二氧化碳会制造出大量的氧，从而改变星的大气构成。如果生物制氧太慢，有科学家还主张把碳酸岩和氧化铁矿床加热，使其向火星大气层释放出几百万吨的氧气。

第四阶段的到来会迟缓一些，但这一阶段一旦到来，火星上的气温和氧气含量就会达到与地球相同的水平，更多的植物走向这个星球的每一角落，一些小型的海洋也开始生成。移民数量会以更快的数量增长。这时，火星上的人将开始谋划養向另一颗星球进发了。

不管从理论还是实践上说，真正重要而且困难重重的肯定是第一阶段。科幻作家对这第一步也做出了自己不乏科学根据的想像。弗雷德里克·波尔有一部名为《人变火星人》的长篇，故事中首批地球人登临火星吋也是住在密封的环境里，但其中一个人，在地球上的时候，就巳经用电子、生物与机械技术从里到外彻底地改造过了。因此，他已经是一个无需任何适应过程，就能在地球与火星两种环境里行动自如的新人类。科幻作家为科学家提供了一种新颖而合理的思想。

关于火星上水的来源，除了其两极储存的冰之外，阿西莫夫在其发表于2《火星之路》里指出，土星上有颗体积达14亿立方米全部是水。如果把这个超大冰块运送到火星上，除了能满足所有灌溉的需要外，还能迅速改变火星的大气环境。有人想到用一枚巨大的火箭将其推进到火星，如果这在未来的技术条件下具有某种可能性的话，但如何使其安全降落而不致造成毁灭性的灾难又成了另外一个问题。

“生物圈2号”的尝试

于是，我们很容易地又回到了前面比较考验人类耐心的阶段论上。即使如此，考虑到生物圈脆弱的特性，火星上人工的生物圈的稳定性也是令人担忧的。因为在此之前，在地球上，一个小范围模拟地球生态系统的实验工程便宣告失败。

1986年11月，一个名“生物圈2号”的模拟生态系统工程在美国干燥的沙漠中破土动工。这是一座占地超过12万平方米，用玻璃与钢材构成的可以与外界完全隔绝的全封闭建筑物。除了一个可供8个人生活与进行自足式农业生活的2000平方米的生活区，设计者还在其中设计了5个荒野区：带小山峰的热带雨林区；水下有珊瑚礁的海洋区；加利福龙亚式的沙漠区；热带草原区；以及一个佛罗里达式的沼泽区。

设计者们最初的设想是，圈内的居民和3800多种动植物（可能远比最初的火星殖民地物种大为丰富），能够在这个封闭的系统中靠循环利用其中的空气、水分与多种养分维持一种自足的生存。如果这个项目取得了成功，可以为人类早期在外星球的生活提供一个可资借鉴的样板。可惜的是，这个并没有像火星一样的干旱与尘暴，也没有面临低重力环境等困难的自足世界，还有功能强大的外在设备帮助其维持稳定的湿度与温度的项目最后还是走向了失败。

1991年9月，8名科学家作为这个人工世界的首批居民进入闭系统，执行为期两年的科学使命，很快，计算机就显示生物圈内大气层中的氧气含量正在下降，一年多后，氧气含量从21%下降到14%，这就和生活在大山顶上差不多了，稀薄的空气使其中的居民在工作时感到力不从心。

原来是生物圈内生产区中用于粮食生产的2000立方米沃土导致了这种情况的出现。沃土中富含的大量有机质，使其成了微生物的乐土。超量繁殖的微生物消耗了大量的氧气。

圈内居民还发现，在没有毁灭性自然灾害的前提下，如此肥沃的土地上种出的粮食却不够维持生计。仅因为光线不足和病虫害，粮食不能达到预期的产量。

最后，该项目的负责人不得不向圈内注入氧气，这已经与最初的设想大相径庭了。据说，这一项目的主持者中，有许多人都是移民火星的狂热派，所以，这些麻烦都未向外界透露。实验仍然在困难地继续。但问题却不断发生。移人生物圈中的25种脊椎动物只有6种生存下来，大多数昆虫都灭绝了，其中包括许多像蜜蜂一类传播花粉的昆虫，这意味着许多植物也将无法结出种子。与此同时，一些生物却疯狂地繁殖：牵牛花疯长，四处布满蟑螂，形成了一场生态灾难。

1993年2月，生物圈工程科学顾问委员会成员全体辞职，并承认科研工作没有取得丝毫进展。1994年4月，第一批居民中有两位破墙而出，因为担心恶劣的生态环境危及生命安全。

但更多的人相信，这只是告诉人们，人类到外星安家，会面临比预想更多的困难，也许还有没有预想的困难。但并不能因此说人类要永远在被地球大气层滋养的同时，也被牢牢地封闭。

此文开头的卡罗琳·享森写了一首歌，正能代表大多数人对人类未来的信心，这首歌就叫《奔向群星》：

我们聚集在一起，去创造地球的未来，

—我们手挽着手，我们是再生的人类。

宇宙敞开了大门，群星敞开了大门，

星空中有着丰饶的土地。

宇宙敞开了大门，未来在我们肩上，

奔向宇宙，奔向群星。

关于生命的伟大发现

一个叫史蒂文的美国科学家全神贯注地注视着显微镜下的一个牛细胞，他的目的是让这个细胞成长为一头奶汁里富含基因药物的奶牛，如果实验成功，这头牛将成为生物学是最具革命性的最重要成果之一。

这不是科幻中的场景，而是我们这个世界正在发生的科技现实。

由于这一实验结合了生物学界两项最先进的技术—~基因导人和无性繁殖，没有人怀疑科学家会取得成功。

生物学的发展，是一个漫长而又鲜为人知的故事，让我们从最初的源头开始……

从眼镜片开始的故事。

说来真有点匪夷所思，用于宏观观测的望远镜和微观观察的显微镜都是碰巧发明的。

16世纪末，一个名叫詹森的眼镜匠发现了凹镜与凸镜的奇妙组合。但没有证据说明他用这种有魔力的玻璃镜片组合进行过有科学意义上的观察。1609年，伽利略把改造后的望远镜对准了月球，“这一时刻，对世界的意义如此重大，以至人们将它与耶稣的诞生相提并论”。伽利略用望远镜观察了月球，又用显微镜研究了一种昆虫的复眼，并对其观察到的情景进行了描述。

在这个故事中，一个重要环：节是荷兰人列文虎克。他亲手磨制的显微镜片能放太物体达400倍。列文虎克—是亚麻布制品商人，业余时间以玻璃吹制和精细的金属制造为娱。正是在这种特别的消闲活动中，他想出了磨制放大镜镜片的方法，并用自己磨制的镜片装配出显微镜。他把许多人们厌弃的东西放到了放大镜下。例如唾液、植物叶片、精液、尿液、牛粪、蝾螈尾巴和从自己牙齿上刮下来的碎屑等。从而在人们面前打开了生物内部的微观世界。

1674年，对鱼、蛙和鸟类的卵形红血细胞和人类以及其它动物的圆盘形红血细胞进行了正确的描述。

1675年，在青蛙内脏中发现寄生的原生动物。

1677年，发现了男性精子的存在。

1683年，描述了人体口腔内的细菌。

那个时代占统洽地位的思想认为：“以视觉为基础的无权成为科学。”自从望远镜与s微镜问世以后，“科学不再避开通过光学仪器直接观察的思想了”。所以，有了这种凹凸两种镜面组合而成的观测仪器，才有了建立在相信视觉的观念基础和依赖光学仪器的实验基础之上的近、现代科学。比如细胞生物学、遗传说和在此基础上发展起来的生物工程学。

活跃于17世纪中期的英国人胡克。他用显微镜观察软木切片，发现其间布满许多蜂窝状的小室。这种小室在每平方英寸上的数量超过了一百万个。胡克把这种小室命名为“细胞”。其实，他看到的只是死亡植物的细胞壁加空室，与今天科学家眼中的细胞概念相去甚远，但是这一表示生物结构基本单位的名称，就此沿袭下来。

上述科学家在把目光对准生物内部的微观世界时，显微镜头下反映出的物像四周都有一层光环，影响到了图像的清晰程度。这种现象在光学上叫透镜色差。18世纪中叶以后，才经英国人隆德和意大利人阿米奇等人之手得以解决。19世纪30年代，第一台消色差显微镜上市出售，为生物科学家研究生物构成的基本结构提供了更实用的利器。

1833年，英国植物学家布朗从植物表皮细胞内含物中有一种构造，于是他将其命名为“细胞核”。后来，他又相继从各种植物花粉、胚株及柱头等发现了细胞核。

布朗这一发现，成为德国科学家施莱登创立细胞学说的出发点。

细胞学说的创立

施莱登是律师出身，因对植物学有浓厚兴趣而于1831年弃职学习植物学。1838年，发表《植物发生论》。在这篇论文中，他明确了细胞学的主要思想：即细胞是所有植物结构的基本单位，植物发育的基本过程就是独立的活的细胞不断形成的过程。

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