银河系里到底住着多少邻居？一个让人失眠的数字

昨晚我躺阳台看星星，突然脑子里蹦出一个问题：此时此刻，银河系里有多少个活着的生物体？不是问有多少颗行星，也不是问有多少种生命形式，就是那些正在呼吸、正在分裂、正在游动的个体，这个问题一旦出现，就像一首洗脑神曲,怎么都赶不走。

我翻了翻资料，发现这个问题的答案比我想象的还要疯狂，不过在告诉你数字之前，咱们得先说清楚一件事——目前人类给出的任何数字，本质上都是有根据的猜测，因为到现在为止，我们手头确凿的证据只有一个数据点：地球。

德雷克方程的启示：先搭个框架

提到外星生命数量的估算，绕不开德雷克方程，1961年，天文学家弗兰克·德雷克在黑板上写下一串变量相乘的式子，不是为了给出精确答案，而是为了把未知拆解成可以逐个攻破的模块，这个思路到现在依然好用，只不过半个多世纪过去,方程里的很多项已经不再是纯粹的瞎猜了。

方程的核心逻辑很简单：把“银河系里现在有多少个能对外交流的文明”这个问题，拆成一连串概率的乘积，虽然我们关心的是生物体总数而不仅仅是智慧文明,但拆解问题的思路完全可以借用。

影响因素	早期估计（1961年）	当前较保守估计	当前较乐观估计
恒星形成速率（颗/年）	10	5 – 3	5 – 7
拥有行星的恒星比例	5	接近 1.0	接近 1.0
宜居带行星平均数量/恒星	2	2 – 0.4	1 – 2
宜居行星实际诞生生命的比例	0（乐观）	01 – 0.1	5 – 1.0

这张表一列出来，你大概就能感受到乐观派和保守派之间的差距有多大了，光“宜居行星能否必然诞生生命”这一项，两边就能差出两个数量级，但这还只是智慧文明那套逻辑，我们要算的是所有生物体的个数,那还得再往下挖一层。

先看已知：地球这个样本能告诉我们什么

既然只有地球这一个可靠样本，那就把它榨干，地球上目前有多少个生物体？这个问题本身也不简单，微生物的数量占据了绝对大头,大到让所有动植物都成了统计上的零头。

2018年《美国国家科学院院刊》有一项被广泛引用的研究，估算地球上原核生物（细菌和古菌）的总量大约在10的29次方到10的30次方之间，也就是1后面跟着29到30个零，这个数字是什么概念？地球上所有沙滩的沙粒总数大约是10的21次方，差着整整8个数量级,完全不是一个世界的东西。

如果你把所有细菌排成一列，按照每个细菌一微米来算，这个队伍的长度能绕银河系好几圈，而这些微小生物中的很多，就住在地壳深处、海底热泉口、南极冰盖三公里以下——也就是我们传统上认为“不适合生存”的地方。

这给我们一个很重要的启示：生命的顽强程度远超人类直觉，一颗行星上能承载的生物体数量，不取决于表面那层薄薄的环境，而取决于整个行星内部可供利用的能量和化学梯度，这点很关键,因为一会儿我们要用这个逻辑去推测别的地方。

银河系的“房产”：有多少地方能摆得下生命

咱们先把战场铺开，银河系大概有1000亿到4000亿颗恒星，取个中间值2000亿来算，开普勒太空望远镜的数据告诉我们，几乎每颗恒星都有行星，那些类太阳恒星周围，平均下来每颗大约有0.5到1颗处在宜居带内的岩质行星。

这样一乘，光是粗略符合条件的“可能宜居的世界”，在银河系里就有百亿到数百亿个，注意，这还没算那些我们不太愿意考虑的地方——比如冰卫星的地下海洋，木卫二、土卫二、土卫六这些太阳系内部的家伙，已经用事实告诉我们：不需要太阳直射，靠潮汐加热和化学能,照样能搞出一个长期稳定的液态水环境。

如果把冰卫星这种“暗黑宜居”模式也纳入考虑，那银河系里有液态水环境的“天体”数量，可能要再往上翻一个数量级，保守一点，我们就算一百亿个具备维持生命基本条件的星球吧,这个数字大概不会被高估太多。

关键的岔路口：生命是必然还是偶然

到这里，分歧就来了，一百亿个有条件的星球，其中有多少真正诞生了生命？这就是所谓的fl参数,也是整个估算中不确定性最大的一环。

地球上有一个事实挺让人浮想联翩：地质证据显示，地球刚冷却下来、液态水刚出现，差不多只过了几千万到一亿年，最原始的生命就冒出来了，考虑到那会儿地球的环境还很狂暴，动不动就被小行星砸，生命的出现似乎非常“迫不及待”，如果地球的经历有普遍性，那说明只要条件允许,生命的诞生就是个大概率事件。

但反过来也可以说，我们根本不知道地球是不是中了头彩，因为我们观察到的所有生命都有同一个起源——所有地球生物共享同一套遗传密码和分子机制，这意味着在我们能追踪的范围内，生命在地球上只成功诞生过一次，如果它那么容易发生，为什么没有独立发生第二次、第三次,留下并行进化树的痕迹？

这两种观点都有道理，谁也说服不了谁，所以我们只能老老实实给出一个范围：从“极其罕见”（比如整个银河系就地球独苗），到“相当普遍”（10%到50%的宜居星球都诞生了生命）。

一个星球上的生物量：不能只盯着表面

假设某颗行星确实有生命，它能承载多少个体？这同样要看你怎么定义“生物体”，为了不把问题搞太复杂，我们统一用原核生物级别的个体来计数，因为无论在哪儿，微生物都应该是生物量的绝对主体——它们需要的能量少、繁殖快、能填充各种极端生态位。

决定一个星球生物总量的核心因素是什么？不是表面积，不是水量，而是可用的自由能通量，对大多数岩质行星来说，这颗星球能调动的能量主要来自两方面：恒星光辐射和内部放射性衰变产生的热，地球上这两股能量合计大概有每秒几十太瓦的级别被生物圈捕获利用,维持着从热液喷口到森林冠层的整个生命网络。

如果一颗围绕红矮星转的宜居行星，它所接收的恒星辐射可能只有地球的几分之一，但红矮星的寿命极长，而且很多红矮星行星会被潮汐锁定，潮汐锁定带来的后果是，行星的一侧永远对着恒星，另一侧永远黑暗，在明暗交界处会形成一个永恒黄昏的区域，理论上可以维持长期稳定的温度和液态水，这种环境的生物量未必比地球差,因为能量供给稳定且持久。

真正限制生物量的可能是磷、氮这些关键元素的丰度，一颗行星即使能量充足，如果缺磷——构成DNA骨架和ATP分子的核心元素，那生物总量就会卡在一个很低的水平，遗憾的是，以目前的天文学手段,我们很难从几百光年外测量一颗岩质行星的磷含量。

所以最诚实的做法是，假设宜居行星的生物量和地球大体处于同一量级，也就是10的29次方到30次方个微生物个体，那些环境更恶劣的星球可能只有深层地下微生物勉强存在，总量或许只有地球的万分之一甚至更低；而那些条件比地球更优渥的“超级宜居”行星，或许能把生物量再推高几个数量级，平均来看,拿地球当个中位参照物不算离谱。

拼图凑一凑：一个令人眩晕的区间

好了，现在可以开始做乘法了，但这个乘法做出来,结果的范围会大到令人绝望。

来看看最保守的路线：假设银河系里只有一万颗星球真正诞生了生命（一百亿颗候选里只中了一万颗，这个比例低到几乎是在说地球是奇迹中的奇迹），再假设其中大部分星球因为各种原因，生物量只有地球的百万分之一，也就是10的23次方到24次方个个体，那么总生物体数量大概在10的27次方到10的28次方这个区间，也就是一个1后面跟着27到28个零，以微生物尺度来看，这个数字不算夸张,甚至有点寒碜。

那如果稍稍乐观一点呢？假设10%的宜居行星都诞生了生命，也就是十亿颗有生命的星球，每颗平均维持着和地球差不多的生物量，这个乘积就到了10的38次方到10的39次方的级别，十亿乘以10的29次方，也就是10的38次方,这个数字已经超出了人类日常经验能企及的任何类比对象。

再飘一点，假设银河系里有几十亿颗生命星球，并且其中有些超级行星的生物量因为是地球的很多倍，整体平均被拉高了，那么10的40次方甚至更高也不是不能想象,这就是一个1后面40个零。

三条路线摆在一起：

• 极度保守估计：10²⁷ – 10²⁸ 个生物体
• 中等乐观估计：10³⁸ – 10³⁹ 个生物体
• 高度乐观估计：10⁴⁰ 以上个生物体

跨越了整整十几个数量级，这在任何一门科学里都属于极其罕见的巨大不确定性，但在天体生物学里,这就是我们不得不面对的现实。

费米悖论在一旁冷笑

算到这里，你很难不想到费米悖论，如果银河系里有10的38次方个活着的生物体，哪怕其中只有微不足道的比例演化出了技术文明，那数量也应该大到让人发慌，可我们什么也没看到,满天星空安静得像个空房间。

这就是为什么很多研究者现在倾向于一个有点阴暗的猜想：从“有生命”到“有大量微生物长期繁荣”，可能没有太大障碍，但从原核生物级别的简单生命，跨越到复杂多细胞、再到技术文明，这中间或许横亘着一个或多个极其难以突破的过滤层，地球上从原核生物到真核生物这一步就花了十几亿年,而真核生物的出现可能是整个生命史上最偶然的事件之一。

如果这个过滤层足够残酷，那银河系完全可能充斥着微生物级别的简单生命，个体数量庞大到无法想象，但技术文明却寥寥无几，甚至只有我们孤独一隅，这幅图景既让人兴奋——生命或许遍地都是，又让人心凉——邻居们可能只是些不会说话的细菌。

这个数字的意义，或许不在数字本身

我盯着那个10的38次方看了很久，坦白说，大脑处理不了这个量级，但有一件事情变得很清晰：无论真实数字落在哪个区间，只要它不是“1”（地球上就我们独一家），那么生命就是银河系的一种普遍现象。

一个普遍现象意味着什么？意味着生命不是某种神秘恩赐，而更像是一种在特定条件下必然涌现的化学结果，就像水在零度以下会结冰一样自然，这个想法的冲击力,远比一个超大数字本身更持久。

或许等下一代太空望远镜升空，等我们能在系外行星大气中找到明确的生命痕迹，数字的范围就会收窄很多，不过在那之前，每一次你抬头看银河，都可以在心里默默乘一乘这个带着十几个数量级误差的庞大算式，天上的那些光点，可能正被数不清的微小生命包裹着，在各自的星球上安静地呼吸、分裂、死亡。

光是想想,就觉得今晚睡得不会太平静。