在大爆炸大约1500万年后,整个宇宙已经冷却到一个点,从它的热的开始留下的电磁辐射约为室温。在2013年的一篇论文中,我将这个阶段标记为“早期宇宙的宜居时期“如果我们生活在那个时代,我们就不需要太阳来保暖了;那宇宙背景辐射就能搞定。

生命真的开始得那么早吗?可能不会。大爆炸后20分钟内的高温,密集的环境只产生氢和氦此外还有微量的锂(100亿个原子中只有一个)和几乎可以忽略不计的更重的元素。但我们所知道的生命需要水和有机化合物,它们的存在必须等到第一代恒星在它们内部将氢和氦融合成氧和碳大约5千万年后.生命最初的瓶颈不是像今天这样适宜的温度,而是基本元素的生产。

考虑到最初的重元素供应有限,生命究竟是在多早的时候开始的?宇宙中的大多数恒星形成数十亿年在太阳。根据宇宙恒星形成的历史,我显示与拉斐尔·巴蒂斯塔和大卫·斯隆合作类日恒星附近的生命最有可能是在最近几十亿年的宇宙历史中开始的。然而,在未来,它可能会继续出现在围绕矮星运行的行星上,比如我们最近的邻居,比邻星它的持续时间是太阳的数百倍。最终,人类想要迁移到类似于矮星的宜居行星上比邻星b在那里,它可以在自然环境附近保持温暖核炉10万亿年展望未来(恒星不过是受引力限制的核聚变反应堆,其好处是比受磁场限制的聚变反应堆更稳定、更持久版本我们在实验室里生产的)。

就我们所知,水是唯一能支持生命化学的液体——但还有很多我们不知道的。在早期的宇宙中,有可能仅仅因为宇宙辐射背景而导致的变暖而存在其他液体吗?在Manasvi Lingam的一篇新论文中我们证明了这一点氨,甲醇和硫化氢可能在第一批恒星形成后以液体的形式存在乙烷和丙烷可能在稍后变成液体。这些物质与生命的相关性尚不清楚,但它们可以通过实验进行研究。如果我们能成功创造出人工生命,就像正在尝试的那样杰克·绍斯塔克的实验室在哈佛大学,我们可以检验生命是否可以在除水以外的液体中出现。

确定宇宙中早期生命是如何开始的一种方法是检查它是否在最古老恒星周围的行星上形成。这样的恒星预计会缺乏比氦重的元素,天体物理学家称之为“氦”。金属(与大多数人不同,在我们的语言中,氧被认为是一种金属。)事实上,在银河系的外围已经发现了缺乏金属的恒星,并被认为是宇宙中最早一代恒星的潜在成员。这些恒星通常表现出更丰富的碳,使它们”碳强化金属贫”(CEMP)星星。我以前的学生Natalie Mashian和我认为CEMP恒星周围的行星可能是主要由碳构成所以它们的表面可以为滋养早期生命提供丰富的基础。

因此,我们可以寻找那些过境或经过CEMP恒星前面并在其大气成分中显示出生物特征的行星。这将使我们能够通过观察来确定生命在宇宙中开始的时间,根据这些恒星的年龄。类似地,我们可以估计星际科技设备我们可能会发现漂浮在地球附近(或可能在月球上坠毁),这是基于长期存在的放射性元素或灰尘颗粒撞击月球表面留下的疤痕的程度。

一个互补策略就是寻找来自早期遥远文明的技术信号,它们能利用足够的能量让它们在浩瀚的宇宙中被探测到。一个可能的信号是一道闪光由一束准直的光束产生推动光帆.其他可能与宇宙工程项目,如运动明星周围。通信信号不可能在宇宙中被探测到,因为信号在每个方向的传播时间都需要数十亿年,没有任何参与者有足够的耐心来进行如此缓慢的信息交换。

但生命的印记不会永远持续下去。遥远未来的生活前景是暗淡的。暗能量加速宇宙膨胀将导致黑暗和寒冷的环境可能会熄灭所有形式的生命从现在起10万亿年后。在那之前,我们可以珍惜大自然赐予我们的暂时礼物。如果我们的子孙后代维持着一个足以持续上万亿年的智慧文明,我们的行为将是他们骄傲的源泉。希望我们能明智地采取行动,在他们的"大历史书。