在我们探讨生命存在的可能场所时，一个根深蒂固的观念是行星作为生命摇篮的必要性。然而，来自苏格兰和美国的两名科学家正挑战这一传统认知，他们在《天体生物学》杂志上发表的研究引发了关于生命栖息地的全新思考。
长久以来，行星之所以被视为生命的理想居所，是因为它们提供了液态水、适宜的温度和压力环境，以及有效的辐射防护，这些都是光合作用生命形式所必需的。但这两位科学家，哈佛大学地球与行星科学教授罗宾·华兹华斯和爱丁堡大学天体生物学教授查尔斯·科克尔，却提出了一个大胆的设想：如果其他环境，甚至是由生物自身构建的环境，也能满足这些条件呢？
在他们的论文《在地外环境中自我维持的生活栖息地》中，华兹华斯和科克尔探讨了无需行星环境，生态系统也能产生并维持自身生存所需条件的可能性。他们指出，生物产生的屏障和结构能够模拟地球上的条件，使得生命能够在非地球环境下存活。这些屏障允许光合作用所需的光线进入，同时阻挡有害的紫外线，还能在真空中防止挥发性物质的损失，并维持液态水所需的温度和压力。
地球之所以能成为一个良好的生命栖息地，不仅在于它提供了液态水和辐射防护，更在于它是一个复杂且相互作用的系统。地表暴露于太阳辐射下，驱动着整个生物圈的运行。对生命至关重要的元素如碳、氢、氮、氧、磷和硫，通过火山活动和板块构造在生物圈中循环。地球的大气和地表在氧化，而其他区域如沉积物和地下深处则在还原，这允许生物利用氧化还原梯度进行代谢。
然而，在其他地方，这些条件可能并不存在。天体生物学家们一直关注着太阳系中的冰冻卫星，因为它们拥有温暖、咸的海洋。但这些卫星是否拥有营养循环呢？外太阳系中的低质量天体虽然表面积足够，但太阳辐射微弱，很难保持大气层，因此液态水的正确压力和温度几乎无法实现。它们也缺乏保护，无法抵御紫外线辐射和宇宙射线的伤害。
为了在地球之外生存，任何生物都必须修改或适应其环境，以克服这些挑战。华兹华斯和科克尔认为，地球上的生物材料已经具备这样的能力。生态系统能够为自己的生存创造条件，如果光合作用生命能够在太空的真空中做到这一点，那么人类或许也能做到。这将为人类太空探索带来巨大的好处。
在维持液态水方面，科学家们关注的是水的三相点，即水在不同压力和温度下的相变点。维持液态水所需的最小压力在0°C时为611.6帕斯卡，这个数字在15到25摄氏度之间会上升到几千帕。蓝藻就能在10千帕的空气顶空压力下生长，而生物材料很容易维持这样的内部压力差。
在温度方面，地球通过大气温室效应保持适宜的温度，但小型岩石天体很难复制这一点。因此，生物产生的栖息地必须通过固态物理来达到同样的效果。撒哈拉银蚁已经进化出了增强其表面近红外反射率和热发射率的能力，使它们能在高温环境中生存。而人类已经制造出密度极低、导热性极低的二氧化硅气凝胶，虽然生物界没有直接的等价物，但自然界中确实存在许多产生复杂二氧化硅结构的生物。
华兹华斯和科克尔计算出，这些类型的结构可以保持适当的温度和压力来维持液态水。他们还考虑了挥发性损失和紫外线辐射的影响。他们发现，通过保持压力和温度的屏障可以解决挥发性损失的问题，而紫外线则可以被诸如无定形二氧化硅和还原铁之类的化合物阻挡，这些化合物在硅化生物膜和叠层石中可以减弱紫外线，同时不阻挡光合作用所需的可见光。
在太阳系的许多地方，光合作用的太阳能可用性可能不是太大的障碍。北极藻类在冰下极其微弱的光线下就能生长。就像在地球上一样，地外生命栖息地也需要某种形式的营养循环。一个完全闭环的生态系统将需要一些内部分区来建立化学梯度和能够分解顽固废物的专业生物群。
华兹华斯和科克尔在他们的论文中涵盖了其他因素，如细胞大小和限制单细胞生物和更大、更复杂生物大小的因素。他们得出结论，不能排除完全自主的生活栖息地的存在。一个能够再生和生长的完全自主的系统显然不受任何物理或化学限制的限制，因此值得进一步考虑。
他们指出，现有的光合生物已经能够产生无定形的二氧化硅和有机聚合物，这些材料可以作为栖息地的壁，至少表明生物体有可能通过进化来创造这样的栖息地。一个更自主的生活栖息地将能够生长自己的壁材料，就像植物细胞在微米尺度上再生自己的壁一样。
我们倾向于认为，如果生命在其他地方存在，它就会遵循与地球上相同的进化路径。但华兹华斯和科克尔认为，这可能不是真的。由于其他地方的生命进化可能遵循与地球上截然不同的路径，因此生命栖息地也可能存在于其他恒星周围的传统宜居环境之外，并展现出不寻常但可能可检测的生物特征。
