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太阳系只要地球上有生命,是偶尔仍是必定

admin 2020-02-14 253人围观 ,发现0个评论

宇宙因什么而精彩,也许是因为生命。地球是太阳系中距离太阳由近到远排第三的行星。太阳诞生于46亿年前,地球比太阳稍晚一些时间才诞生,地球上最早的生命出现于35亿年前,人类及其直系祖先已经在地球上生存繁衍了上千万年。

地球是目前已知太阳系中唯一拥有生命的天体,太阳系有八大行星,为何生命偏偏诞生于地球?地球又有哪些特别之处呢?

诞生生命需要哪些条件?

目前地球是宇宙中已知唯一拥有生命的星球,人类也是宇宙中已知唯一的智慧生命。人类发明的探测器已经成功造访了八大行太阳系只要地球上有生命,是偶尔仍是必定星以及太阳系内的几颗小天体,天文学家还发现了上千颗类地行星。科学家发现,宇宙中其它天体的环境与地球相比简直就是人间地狱,一个比一个环境更恶劣,这样恶劣的环境很难诞生生命。

生命是由有机物构成的,这一点从化学上就可以说明,因为有机化合物的种类非常丰富。新陈代谢和自我复制是最基本的生命现象。地球上的生命都拥有共同特征,它们都是碳基生物,除了病毒这种特殊的生命,其它种类的生命都拥有细胞结构。宇宙这么大,行星那么多,是否有特殊的环境可以诞生非碳基生命,比如硅基生命呢?不过鉴于人类对碳基生命的形成机理还没有完全弄明白,对于其它形式的生命则更多的是猜测。

生命究竟有哪些形式太阳系只要地球上有生命,是偶尔仍是必定,其实这也与宇宙中的化学元素的分布有关。不同元素在宇宙中的丰度是不同的,一般来说较轻的元素丰度比较高,比如宇宙中氢的丰度就非常高,氢原子就是由一个质子和一个电子构成的,这也是宇宙中能够遍布恒星的一个重要原因。哪些元素能够构成生命,这与其化学性质也有很大的关系。

上图为不同元素在宇宙中的丰度

从科学角度来看,生命体就是大自然中的物质在物理化学变化过程中产生的极其复杂的一套系统,进而出现缤纷多彩的生命现象。地球上的生命是在复杂的物理化学机制下偶然产生的,生命的生存繁衍需要化学能量,生物的进化是在环境和遗传变异这两大因素的主导下产生的。

生命的诞生、生存及发展都需要一个稳定适宜的环境,而且是长期的,至少需要几亿年。要想诞生智慧生命,所需要的时间只会更长。按照地球上生命的最低生存要求,生命的出现和进化都离不开液态水、适宜的大气压强和适宜的温度。比如在地太阳系只要地球上有生命,是偶尔仍是必定球上的海底火山口,就发现过很简单且原始的生命。还有一个不可忽略的因素,就是外太空环境。

为什么液态水是诞生生命的必要条件之一呢?因为水是非常好的化学溶剂,可以促进种类繁多的化学物质更好的发生演化,生成更为复杂的有机化合物。地球上的植绿色植物需要阳光进行光合作用,然而阳光并不是诞生生命所必需的条件,更准确一点来说是适宜的温度,有时候地热能也能提供适宜的温度。其实,适宜的温度和大气压强对液态水的存在至关重要。至于是否有其它的液态溶剂可以替代液态水呢,这个还真不好说。

而氧气就不是生命所必需的,生命并不一定需要呼吸,比如地球上就存在厌氧细菌。早期的地球大气中氧气含量极少,当今如此高浓度的氧气就主要来源于植物在阳光下产生的化学反应。对于30亿年前的原始生命来说,氧气是致命的,地球大气中氧气含量的突然提升还造成了生物灭绝事件。

因此,我们就可以按照这个基本条件来判断,宇宙中哪些天体具备诞生生命的基本条件。

除了地球,其它七大行星为何没能诞生生命?

宇宙实在太大了,受制于技术条件,目前人类还困于太阳系中。从概率角度来讲,宇宙中有很大的可能性存在其它生命。按照现有科学认知来说,恒星是不可能诞生生命的,诞生生命需要稳定的环境,宇宙中能够诞生生命的地方通常也就是行星及其卫星了。

人类目前对系外行星的环境知之甚少,只能依靠极奇有限的数据进行猜测,那么还是来讨论人们最熟知的太阳系中的八大行星。相信,宇宙中一定有类似于太阳系这样的恒星系统,在那儿也有一颗类似于地球一样的行星。

太阳系起源于星云,这些星云中的部分材料来源于死亡后的恒星,因为除了氢以外,其它元素绝大部分都是在恒星熔炉中锻造出来的,比如氧元素和碳元素。而像金元素、银元素等,这些黄金白银是在恒星生命最后的辉煌时刻诞生的。没错,我们都来自星星!

星云盘中99%的物质都形成了太阳,余下的就构成了八大行星及其它小天体。木星是太阳诞生之后第一颗诞生的行星,木星是一颗气态巨行星,它的质量比太阳系内其它八大行农门弃妇天才宝宝腹黑星的总质量还要多。小行星带的形成很有可能就与木星有关,目前小行星带内的小天体及陨石的运动还在很大程度上受到木星的影响。

土星、天王星和海王星一样,主要是由气态物质构成的行星,它们被统称为类木行星。类木行星的体积和质量比较大,没有固态的表面,它们距离太阳很遥远,表面温度极低,组成行星的化学物质比较单一,完全不可能诞生生命。

以小行星带为分界线,内太阳系还有另外四颗行星,与太阳的距离由近到远依次为:水星、金星、地球、火星,它们都是由岩石构成的行星,统称为类地行星。类地岩石行星拥有固态的表面,表面有机会存在液态水,可以拥有大气,这样的环境适合生命的诞生和进化。

科学家通过发射探测器多次对其它三颗内地行星进行探索,探测数据表明,金星和火星都曾拥有丰富的液态水,但目前只剩地球还拥有丰富的液态水。

水星距离太阳比较近,体积较小,表面温度极高,几乎没有大气,昼夜温差大。由于水星的自转轴几乎与黄道面保持垂直,因此水星的两极得以保留水冰。水星表面除了温度高,又不可能存在液态水,还受到太阳辐射出的带电粒子的猛烈冲击,完全不可能诞生生命。

金星与地球大小相当,由于失控的温室效应,表面温度甚至比水星的表面温度还要高,平均最高温度可达460摄氏度。金星拥有浓密的大气,表面大气压是地球表面大气压的90多倍。金星上密布着数量众多的活火山,大气主要由二氧化碳组成,并且覆盖着厚厚的硫酸云。

科学研究发现,在几十亿年前,金星上很有可能存在大量的液态水。水蒸气本身就是一种温室气体,但是效果比二氧化碳弱。不过后来由于某些原因导致金星上火山频发,向大气中释放了大量的二氧化碳,温度的持续升高使液态水大量蒸发,造成了恶性循环,最终温室效应失控,金星也就变成了如今的模样。金星上的磁场极其微弱,太阳风将金星大气层中的水分子吹向了外太阳系,经过几十亿年的作用,最终金星失去了几乎全部的水。

火星表面曾经存在大量的液态水,火星表面有很多在液态水太阳系只要地球上有生命,是偶尔仍是必定太阳系只要地球上有生命,是偶尔仍是必定的作用下才能形成的地质地貌。火星两极保留着的水冰及干冰(固态二氧化碳)。火星现在的大气极奇稀薄,主要由二氧化碳构成,温室效应的效果微弱。火星离太阳比地球还远,如果火星上也有足够强的温室效应,那么火星表面的温度完全可以与地球表面相当。

火星上的火山也曾经很活跃,比如火星拥有太阳系中最大的火山奥林匹斯山,不过目前已经停止活动了,火星在30多亿年前的温度可能与地球现在的温度差不多。火星比地球小很多,由于火星内核的冷却,火星上曾经强大的磁场也变得非常微弱,。火星大气的流失就与此有关,随着大气的流失,火星表面的温度也逐渐下降,部分水被冰封在地下。由于没有足够的大气压,火星上大量的水蒸发并被太阳风带离了火星。因此,火星才会变得极度寒冷而干燥。

上图为火星上的奥林匹斯山

综上所述,火星和金星在诞生之初,都有可能诞生生命,但由于行星内部的原因,最终导致气候环境恶化,诞生生命的希望也就破灭了。科学家猜测,火星上曾经或许存在过原始生命,不过目前没有发现任何相关的化石证据。

地球有啥特别之处,为什么能够诞生生命?

地球显然拥有诞生生命的必备条件。地球上拥有丰富的液态水,70%的表面都被海洋所覆盖。地球距离太阳远近适宜,表面拥有合适的温度。地球上拥有相对安全无毒的大气,并且大气压相对来说比较适宜。地球大气圈还含有一层臭氧层,它能够有效的阻止紫外线辐射。

液态水的存在和浓密大气的存在与地球的大小也有一定关系,太小了引力不能束缚住足够多的大气,没有足够的大气压,水也很难以液态形式存在。地球比火星更靠近太阳,之所以没像火星那样失去大量的水和大气,原因在于地球拥有足够强的磁场,地球的磁场就是完美的屏障,阻挡了太阳风(来自太阳的高能带电粒子流)的猛烈袭击。

地球核心是铁,外地核则是液态的铁,在地球的自转运动下便产生了强大的磁场。地球由于体积较大,地球内部的冷却速度较慢。地球内部的热能有一半来源于地球形成之初的热能,还有一半来自于放射性元素的衰变。

原始地球的火山活动也比较活跃,但后来逐渐趋于平静,地球生命的诞生就与海底火山活动有关。地球上绿色植物的光合作用对调节全球二氧化碳的浓度具有重要作用,地球气候的稳定与生态平衡有着很大的关系。

上图为海底火山口

有观点认为,地球上诞生生命的原始材料来自于外太空,甚至有人认为来自火星,虽然科学家在陨石中发现了有机小分子,但这并不能证明地球上的生命就来自于地外。科学家通过实验证明,原始地球环境也可以自发的生成氨基酸这类有机分子,并在漫长的岁月里,通过复杂的化学反应形成了原始生命。

地球所处的太空环境也比较稳定。地球围绕着太阳运转,行星轨道比较稳定。地球若是围绕着双星或者多星系统运转,那么将很难诞生生命。地球还拥有一个像月球这样的好伙伴,月球对稳定地球自转有相当大的作用。地球自转轴的倾斜角度也比较合适,四季分明虽然不是必要的,但好歹昼夜循环交替。正是这些小小的优势,使地球上的气候环境变得比较稳定。太阳系所在的附近区域内也没有危险的天体,比如黑洞。

如图所示,太阳系在银河中的位置。

没有太阳也就没有地球,太阳对地球生命的诞生居功至伟。太阳本身也比较出色,太阳的质量不是太大,也不是太小,因此可以稳定的持续发光发热接近百亿年,这样太阳系只要地球上有生命,是偶尔仍是必定地球上的生命才有足够的时间发展进化。正因为如此,地球才成为了太阳系内唯一的生命摇篮。

由此可见,从地球到地球之外,一个稳定的环境对生命的诞生极其重要,稳定环境的持续时间足够长,才有机会诞生智慧生命。诞生生命不仅需要有类似于地球这样的条件,还需要一些偶然性。生命的出现不是一件易事。

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