浅谈地外生命存在的可能性.doc

浅谈地外生命存在的可能性专业：探测制导与控制技术 姓名：丁雅坤 学号：1120100448每每仰望浩瀚的星空，看着那璀璨的星河，总是在感叹自然界美丽的同时，内心有一种期盼，能否在地球之外发现生命存在的痕迹？地球真的只是银河系几千亿星球中唯一适合生命存在的乐园吗？如果真的有地外生命的存在，它们又是以怎样的形态存在？要解决这些问题，我们就首先需要弄清我们自己是如何出现在这颗蔚蓝色的星球上的。按照现在比较普遍的一种学说，现在的宇宙的形成源于一次大爆炸。137亿年前一个致密炽热的奇点于一次大爆炸后释放出大量的能量，这些能量转化成最基本的物质，如电子中子质子中微子等，并逐渐结合形成原子，再往后，它们随宇宙膨胀而分散，在相邻的星云引力的作用下聚集、凝结成恒星，行星以及各种天体。我们赖以生存的地球就在这样的过程中诞生了。形成初期的地球是一个由炽热液体物质（主要为岩浆）组成的炽热的球。随着时间的推移，地表的温度不断下降，固态的地核逐渐形成。密度大的物质向地心移动，密度小的物质（岩石等）浮在地球表面，这就形成了一个表面主要由岩石组成的地球。后来，由高温岩浆不断喷发释放的水蒸气，二氧化碳等气体构成了非常稀薄的早期大气层-原始大气。原始大气在高温、紫外线以及雷电等自然条件的长期作用下，形成了许多简单的有机物。后来，地球的温度逐渐降低，原始大气中的水蒸气凝结成雨降落到地面上，这些有机物又随雨水进入湖泊和河流，最终汇集到原始的海洋中。海洋所含有的有机物不断相互作用，经过极其漫长的岁月，大约在地球形成以后的10亿年左右，才逐渐形成了原始的生命。最原始的生命可能是一些极端嗜热的古细菌和甲烷菌，它们通过化学无机自养的代谢方式生存。原始生命继续进化，由于营养方式的不同，一部分原始生命进化成为具有叶绿素的原始原核藻类（自养），如蓝藻、绿藻等，它们通过光合作用不断释放氧气，使得大气层中的含氧量不断增加，这为好氧生物的出现提供了必要的条件。另一部分进化成为没有叶绿素的原始单细胞动物（异养）。自此之后，生物进化的大树分成了两个主枝，原始藻类进化成为各种各样的植物，原始单细胞动物慢慢进化成了我们今天的动物，包括人类自己。但无论是进化成动物或者植物，都有一些共同的趋势，比如原核生物进化成为具有成形细胞核的真核生物，单细胞生物进化成为多细胞生物，并且随着进化越来越高级，生物体内逐渐出现了组织的分化，出现了各种结构复杂且精细的器官、结构和系统，这些能够帮助生物体更好地适应环境。植物进化的历程大致是这样的：生活在海洋中的原始藻类，经过极其漫长的年代，一部分逐渐进化成为能够适应陆地相对干燥气候的原始苔藓植物和蕨类植物，使原来一片死寂的陆地有了生命的痕迹。但是，此时它们的生殖还都需要依托水的帮助，因此它们的生存范围有限。后来，一部分原始的蕨类植物进化成为原始的种子植物，包括原始的裸子植物和被子植物，它们的生殖完全脱离了水的限制，因而更加适应陆地生活，生存的范围也越来越广泛。由于环境的选择作用，这些植物朝着不同的方向不停地进化，并最终形成了我们现在看到的五彩斑斓的植物王国。 动物进化的历程大致也是类似的：原本生活在海洋中的原始单细胞动物，逐渐进化成为种类繁多且结构相对复杂的原始的无脊椎动物，包括腔肠动物、扁形动物、线形动物、软体动物和环节动物等，但是，此时它们的生活还是完全离不开水。再后来进化到了原始的节肢动物，它们有外骨胳和分节的足，比如昆虫等，它们对陆地环境的适应能力较强，完全脱离了水生环境。地球上最早出现的脊椎动物是古代的鱼类。以后，经过极其漫长的时间，一部分鱼类进化成为原始的两栖类，它们既可以在陆地上生活也可以在水里生活，但是还不能完全脱离水环境。接着，一部分两栖类进化成原始的爬行动物，某些爬行动物又进化成为原始的鸟类和哺乳类。各类动物的结构逐渐变得复杂，生活环境逐渐由水中到陆地，最终完全适应了陆上生活。如同植物的进化一样，动物在自然选择下逐渐进化，物竞天择，适者生存的定律造就了我们今天的一切。至此，我们已经了解到了地球上生命出现和进化的全过程，现在我们就根据我们已经了解到的生命进化历程考虑在地球之外存在生命的可能性，这是第一种思路。构成生命的基本元素C、H、O、N等遍布整个宇宙，所以不必考虑元素的因素。如果有一个星球上存在类似于地球上的生命体，那它的进化历程应该和地球上的生物相差无几。参照地球生命的进化，水是一切生命的源泉，没有水，任何的生命形态将不复存在，所以，如果想在地球之外发现生命的迹象，液态水的存在就是必不可少的。但是，仅仅这一个条件就足够苛刻。恒星的温度都在几千摄氏度，这样的温度根本不可能存在液态水，所以可能存在生命的只有行星与卫星。同时，并不是所有的行星和卫星都满足液态水存在的条件，它们距离恒星的距离要相当合适，离得太近温度过高会使水蒸发，离得太远温度过低又会使水结冰。这仅仅是生命存在的第一个也是最基本的条件。其次，如果具有生命体就必定能够进行自我复制和新陈代谢，这是生命的两个基本特征。这两种活动的进行，都需要能量，所以这颗天体必定要有一个能够持续提供能量的恒星并且距离合适。再者，如果有天体上存在类似于地球上的生命，那么它所接受的辐射就不能过强。我们都知道，宇宙空间存在大量的辐射，这些辐射会破坏蛋白质以及其他生物大分子的结构，试想如果连构成生命体最基本的要素都不具备，又何谈生命的存在？所以，适合生命存在的天体一定具有如同地球一样的大气层和磁场可以阻挡来自宇宙的射线。当然，以上的讨论全部基于对地球上生命演化过程的研究，目的也是在地外寻找类似于地球上的生物。但是细细考虑，会不会存在这样一种可能，地外生命的进化方式和地球完全不同？地球上的全部生命都是以碳和水为基础，组成生命体的有机物全部是以碳链为基本骨架，再加上H、O、N、P等元素构成的。这种结构的形成有可能是地球形成初期多种化学反应产生的有机物恰巧是以这几种元素为反应物，地球上生命的进化也是基于这种结构进行的，所以地球上的所有生命体均为碳基生命。如果有其他生命存在的形态，那有可能是什么呢？以下是几种猜测。一，硅基生命。硅基生命与碳基生命类似，只不过构成生物体的主要元素是硅而非碳。硅在宇宙中分布广泛，而且和碳元素的许多基本性质都相似。并且，由于硅化合物的热稳定性使得以其为基础的生命可以在高温下生存。但是，硅同氧的结合能力非常强，并且硅链在水中不稳定，容易断掉，不象碳链这样在干湿环境下都保持稳定。因此，硅基生物不可能存在含有氧气及液态水的天体上生存。二，氨基生命。氨基生命是一种以氨为寄托的生命体，就像地球生物依赖水一样。液态氨与水也有比较类似的性质，可以同样提供整个有机和非有机化学反应。有可能以氨为基础建立其一系列复杂化合物的对应体系，比如蛋白质和核酸的对应物质，利用这个体系，整套有机化合物、肽，能够在氨基体系下同样存在。氨气在低温、高压的条件下保持液态，因此，氨基生命可能存在于一些含氨丰富且压力较大的世界，比如太阳系内及太阳系外那些气态的巨行星和它们的卫星。三，离子态生命。离子态生命是基于物质的第四态离子态。支持这种形态存在的科学家认为类似细胞的组织物完全可能在几微秒内产生，因为他们实验中的环境就类似早期地球，当时这颗星球被电子风暴覆盖，不断在大气中产生离子。如果离子态生命的确能自然产生的话，那么它们完全可能出现在恒星的外层甚至内部，出现在行星的磁气圈中，在蓝巨星离子化的星云(比如猎户座星云)，甚至在球形闪电存在的那几分钟内在其中产生、演化和消亡。至今为止，人类还没有