宇宙新概念7dwsm.ppt

第七章 地外生命 21世纪的今天，什么 样的新闻最具爆炸性 ? 战争、海啸、瘟 疫、火星之旅都 不是，只要能够发生 ，外星人来访一定是 地球21世纪最大的新 闻！ 外星人美女还是野兽？ 外星人长什么 样? 具备什么能力 ? 这是我们想知 道又无法知道 的最大悬念。 7.1 关于生命 一 、生命的定义 1，具备自我复制、繁殖后代的能力; 2，具有自我更新，也即新陈代谢的能 力； 3，具有主动改变自己去 适应环境的能力。 4，生命的最小单元是细胞。 具备以上特征的物体。我们称之 为生命。如果用通俗的词语来描述 上述特征。那仅需两个字: 活的！ （左图为冬虫夏草） 二、生命存在的条件 ，恒星有相当的辐射能，行 星与恒星之间有适当的距离； 2，行星具有 富氧且提供防 紫外辐射的大 气层; 3，有液态水的 存在和水的循 环过程； 4，适宜的温度 。 （下左图是太空拍摄的地 球部分表面，右图是火 星上的液态水迹象，为“ 机遇”号火星车找到了火 星表面曾存在过液态水 的强有力证据 ） 严肃的命题：是环境造就了生命 ，还是生命适应了环境？ 海底火山口温度高达 300400 、深达数 千米（极高的水压） 、恶劣的水质中竟然 存在生物，这违背了 我们公认的生存原则 ，但生命已经存在了 ！ 三、生命的起源 关于生命起源的假 说，主要有以下几 种： （1）自生说 （2）生源说 （3）太空起源说 （4）化学进化说 化学进化学说认为，原始生命的形成有以 下三个阶段： A 无机物合成简单碳化物水和酸的作用碳氢化 合物阳光、闪电、火山提供的能量氧化烷、醚、醛等 有机物； B 简单有机物随雨水汇集 于原始海洋海水中有机物浓 度升高形成复杂的大分子 结构氨基酸和核苷酸； C 氨基酸和核苷酸合成蛋白质和核酸诞生原始生命 ： 非细胞形态 细胞形态 简单的原核细胞 真核细胞 异养型生物 自养型生物 单细胞 多细胞 无性繁殖 有性繁殖 水生 陆生 低级 高级 （上图为震旦纪的单细胞低等生物） 据研究，今天生活在地球上已确知的生物物种 约170万种，加上未被发现和已经灭绝的物种 （物种灭绝的同时会有新物种产生），地球上 物种的数目是相当可观的。保守估计在亿种以 上。 7.2地外生命的探测 迄今为止，人们从 未见过地球以外的 生命形态。 宇宙中存在着与 地球上相同模式 而构建的生命吗 ？ 一、地外生命存在的依据 哲学的研究证据 天文学的研究证据 哲学的研究证据 哲学中有句名言：世界是 物质的。即生命是物质的 。构成生命的基本物质材 料和构成非生命的基本物 质材料并没有区别，无非 是各种化学元素，而这些 元素则是由更为基本的一 些粒子原子、中子和 电子组成。 天文学的研究证据 构成恒星、星系、星 际物质等的基本材料 ，物质间相互作用的 物理过程、化学过程 和生物过程所遵循的 规律与地球上是一致 的。 （右图为三色石。是“勇气”号 拍下的火星岩石的合成照片 。岩石有三种颜色：红色、 绿色和蓝色。） 星际有机分子的发现表明：在宇宙的许 多地方，由无机物形成有机物的化学演 化早已完成！ 细胞和膜的表面有许多核孔， 核孔的周围有8种颗粒，组成 核孔轮。通过这一核孔，促 使RNA等进入细胞质，完成 传 递遗传信息的任务。 二 地外生命的探测 结论：在太阳系内的其 他天体上不存在像地球 人那样的高度发达的生 命形式； 至于是否存在低 级生命的可能至今也没 有定论。 寻找液态水？！ 月球：“克莱门汀”号航 天器，发现月球南极的 冰湖 火星：“火星快车”飞行 器发回了长期受水流侵 蚀的火星表面照片 （右上图显示美“机遇号”曾发现火 星表面可能存在过咸海；下图为 “火星快车”发回的照片） 巨行星的卫星 木卫二：99年“伽利略 ”号考察表明，木卫二表 面布满环形山，为冰层 所覆盖 05年，“卡西 尼号”飞船四次近距离拍 摄土卫二，发现南极有 一系列裂痕和喷口 （下左图为卡西尼号拍摄的木 卫二表面，右图为根据“伽利 略”号采集的数据绘制的木卫 二的大气） 木卫六 97年发射的“卡西 尼号”于04年抵达土 星，发现土卫六的物 理条件类似于原始地 球 05年，“卡西尼号 ”携带的“惠更斯号” 降落在“泰坦”表面， 照片表明，泰坦上可 能富含碳氢化合物和 冰块 （下图为“惠更斯”号探测器离开 “卡西尼”号飞船，飞向土星 的卫星土卫六的想象图 ） 7.3 地外文明 一、地外文明的可能性 作为生命栖息地的行星必须具 备优越的条件： 1，与恒星的距离适当； 2，行星本身的大小和质量适当 ； 3，其他条件，如轨道偏心率、 自转和公转的周期等。 现在我们就以文明产生的条件来估计银河 系中符合这些条件的星球数量，即著名的 德雷克方程。 N= Rs X fp X fg X n X f1 X fi X fc X L 式中：N为银河系内可以联络的文明星球数； Rs为银河系中的恒星形成率，即每年 形成的恒星数目； fp为有行星系的恒星所占比率； fg为类太阳型恒星所占比率； n为每个恒星有多少个行星处在其生命圈 内； fi为有生命的行星中出现智慧生命的比率 f1为直属行星中出现生命的行星的比率； fc为有智慧生命的行星中，具有星际通讯能力的 行星的比率； L为文明存在的寿命。 如何与地外文明取得联系? 除了技术和设备 上的限制,时空屏 障是最大难题. 空间问题:最近的文明星 球可能在35光年之外,即 使用无线电联系,也要70 年后得到回音; 时间问题:文明发展程度 差异太大的星球是无法 进行通信沟通的 地外文明的分类 地外文明 发展 的 程度 第1类 工业技术水平接近于 地球上已达到的水平 能量约为1016瓦特 第3类 掌握自己的恒星系统的 一切资料 能量约为1036瓦特 第2类 掌握自己的中心恒星和 行星系统 能量约为1026瓦特 地外文明的探索 无线电通信 光学通信 空间探测器 载人飞船 (图为“火星快车”探测器) 无线电通信 1960年天文学家德雷克实施“奥兹玛 ”(OZMA)计划; 1992年NASA实施“高分辨率微波 巡天”(HRMS)计划; 中国计划在FAST计划之后,再实施1 平方千米的SKA的建设. 发射无线电信号 多数学者认为,宇宙语 言只能用一种抽象的数学 语言来表达.用数设计的语 言,最简洁的就是二进制1或 0.最好用“数”表达一幅图象, 因为不仅是智慧生命甚至连 低级动物也都有视力. 光学通信 激光固有的特性:高强度,方向性强, 极好的单色性,大容量等大有替代传 统无线电通信的可能; 只有有足够强大的大功率激光器,星 际通信就成为可能. 空间探测器 1972年和1973年，美国发射“先驱者10 号”和“先驱者11号”宇宙探测器。两艘飞 船上都有“地球的名片”。 （右图为“先驱者10 号”空间探测器） 地球名片 “先驱者10号” 所带的地球信 息镀金名片 数字含义见下页 上图数字的含义： 1：女人身高 2：氢原子及其特征波长 3：表示一个数字 4：太阳在银河系中的位置 5：太阳与银河系中心的距离 6：太阳和九大行星；探测器从太阳系第 三颗行星地球出发 UFO现象 科学家对大量UFO事件进行考察得出结 论：UFO可能是一种自然，也可能是一 场幻觉或骗局，是外星人交通工具的可 能性微乎其微。 Welcome! 如果有一天 地外文明使