科学·技术·社会探索地球外的生命.ppt

科学技术社会,探索地球外的生命,教学目标,了解科学家对地球外生命的探索过程,1.尝试搜集地球外生命研究及观点的相关资料2.运用资料证据和逻辑作出推测,认同科学探索需要严谨的科学态度，正确的科学方法和坚持不懈的科学精神,温故知新,1.人类的祖先是谁？2.大多数科学家认同的“海洋化学起源说”告诉人类原始生命起源于哪里？,森林古猿,原始海洋,当你仰望苍穹，看到深邃的夜空繁星闪烁时；可能会想，除了地球上有人类外，其他星球上是否也有智慧的生命体呢？,小组展示,小组1,小组2,小组3,小组4,水星,金星,地球,火星,木星,土星,天王星,海王星,冥王星,太阳系,太阳,银河系,和地球大小相同的行星20亿颗与地球环境条件类似的行星可能多达200颗,在银河系中，恒星超过一千亿个（1011个）在已知的宇宙中，像太阳一样的恒星至少有1020个,科学家观测行星预测：54颗行星可能存在外星生命的“可居住区”！,是指在宇宙与所围绕的恒星有一定的距离，表面含有液态水和生命形态的类地行星！,其他星球上的生命到底是什么样子？我们该怎样对待“外星人”呢？,美国在1972和1977年曾先后发射了“先驱者号”和“旅行者号”探测器。,地球之音：60种语言（闽南话、广东话和客家话）向“宇宙人”的问候语、35种自然界的声音，27首古典名曲（京剧和中国古曲高山流水）、115帧照片！,2012年建立的上海65米口径射电望远镜,能够观测到100多亿光年以外的天体！,光年是长度单位，是计量光在宇宙真空中沿直线传播了一年时间的距离的单位，一般被用于衡量天体间的时空距离，其字面意思是指光在宇宙真空中沿直线传播了一年时间的距离，为9460730472580800米（9.46071012km），是由时间和光速计算出来的。,500米口径球面射电望远镜,位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县大窝凼的喀斯特洼坑中。500米口径球面射电望远镜被誉为“中国天眼”，由我国天文学家于1994年提出构想，从预研到建成历时22年，于2016年9月25日落成启用。由中国科学院国家天文台主导建设，是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。,地球是唯一有生命的星球吗？,地球表面70.8%的海洋使它成为美丽的“蓝色水球”,生命的诞生和演化,人类在地球上经历了漫长的进化过程,地球上生命存在的5个条件,1）合适的温度；2）液态的水，或相当于水的某种液体。既是生物体的必要组成部分，也是各种生物化学反应的必要介质。若是固体，反应的几率很低。3）适宜的大气层，防止宇宙线和陨石的侵害，保护水资源。导致生命起源的多种天然有机化合物，需要在大气中通过紫外线照射和电火花才能合成。,4）足够长的时间。生命的发生过程是非常缓慢的。地球上最早的生命发生在地壳诞生后10亿年，到现在已有几十亿年的时间。5）必要的有机物的化学元素，如氢、碳、氮、氧、铁等。宇宙诞生初期缺少这些元素，所以生命形成也需在宇宙诞生相当长时间之后才能发生。,寻找太阳系内的生命,太阳系的空间探测没有发现其它行星和卫星有肉眼可见的动植物。,水星是所有行星中表面温差最大的，向阳面的温度最高时可达连锡和铅都会熔化的摄氏430度。但背阳面的温度可降到摄氏零下160度。很难有生命存在。,金星温度高达摄氏450度，表面压力为90个大气压。云层的主要成分是硫酸的浓缩溶液及少量的盐酸和氢氟酸。很难有生命存在。,火星上没有肉眼可见的动植物，更没有像人类一样的智能动物。火星人、火星运河、火星人发射人造卫星等，已经被证实不存在。,木星、土星、天王星、海王星的大气主要是由液态的甲烷、氢和氨构成的。从现在探索的结果来看，存在生命的可能性微乎其微。,展望未来,对于行星的研究只是万里长征的第一步。进一步探索重点是搜寻“适宜居住的行星”和“有生命存在信息的行星”。这需要在观测上有一个革命性的转变。将来的望远镜可发现太阳系外行星大气的化学成分，获得某些生命迹象。如可能发现二氧化碳、臭氧和水的谱线，可以探测行星上存在大气层，氧和海洋等等。,落在地球表面的陨石,陨石是地球以外未燃尽的宇宙流星，脱离原有运行轨道或成碎块，散落到地球或其它行星表面的、石质的、铁质的或是石铁混合物质，也称“陨星”。大多数陨石来自小行星带，小部分来自月球和火星。,陨（yn）石,在江苏省常州市人民公园里，有一座吸引中外游客的小亭落星亭。亭旁有一块异乎寻常的石头，它质地坚硬，灰白相间，石面布满沟痕，有规律地呈斜线状分布。游人们常围在它的周围，津津有味地谈论着这块貌不惊人的石头，为什么会引起人们那么大的兴趣？因为，它不是一般的石头，它是陨石，是宇宙送给我们的礼物。,流星,原来这不速之客是茫茫宇宙中遨游着的一颗流星。在靠近地球时，它受到地球巨大引力的吸引，就以每秒几十公里的速度闯入大气层。当它同大气发生摩擦时，就很快燃烧、发光、气化，并且发出巨响。这颗流星个子较大，没有在摩擦时烧尽，剩下了这块石头坠落在常州。,流星雨撞击地球,人们先后在美国亚利桑那州发现了一个深170米，直径1240米的陨坑。在南极还有直径达300公里的大陨坑。在大西洋中部竟发现了直径达1000多公里的巨形陨坑。,各式各样的陨石,这是一块铁陨石，含铁量在80%以上。陨石具有很高的科学研究价值。它是人类在地球上可以直接触摸的，并且能在实验室进行化验分析的地球外天体。通过对陨石的分析测定，我们可以推算出它的年龄，推测它形成后的经历。不速之客陨石，真是自己送上门来的“天然史书”哇！,1969年，人们发现，坠落在澳大利亚默奇森镇的陨石中还有并非来自地球的氨基酸，所以有人认为地球上的生命可能来自于宇宙！,据美国国家航空航天局官网消息，NASA将于美国东部时间2017年4月13日下午两点（北京时间14日凌晨两点）召开“探讨有关海洋世界的最新成果”新闻发布会。虽然具体细节暂未透露，不过很有可能和探索地球之外的生命有关。NASA官网截图NASA表示最新的调查结果来自卡西尼航天器和哈勃太空望远镜，并称这些新的发现将有助于对未来海洋世界的探索，包括2020年的木卫二欧罗巴星登陆计划以及发现地球之外的生命迹象。美国圣路易斯华盛顿大学的行星科学家比尔麦金农告诉媒体：“这是非常令人兴奋的。”这个行星系统称为TRAPPIST-1，位于水瓶座内令人兴奋的还有NASA于今年2月22日宣布的一个最新发现：找到了除了地球之外，适宜人类生存的行星。天文学家称，在距离地球40光年的单颗恒星周围发现7颗地球大小的类地行星，其中3颗确定位于宜居带内，或许它们都有水存在，因此有生命存在的可能性变得极高。,研究人员称，做梦都没想到会发现它们，发现这个行星系简直就像天文界中了头奖！得知这一消息后，网友们更是大声疾呼“地球终于脱单了”。不管是研究人员还是普通网友，自古以来，人类对于寻找地球之外的生命都充满了十足的好奇心。好奇心加上日趋先进的技术将带来强大的行动力，NASA首席科学家艾伦斯托芬就曾称：我相信未来10年内我们将找到地球以外生命存在的强有力迹象，我相信我们将在未来20到30年内找到明确的证据。我们知道到哪里去寻找，而且我们知道怎么去寻找。在大多数情况下，我们拥有所需的技术，而且我们正在部署这些技术。虽然也有人表示了悲观，认为寻找地球外面的生命是徒劳无功的。稀有的地球一书的作者PeterWard和DonBrownlee就曾指出，生命在银河系中也许是很常见的，但是高级生命真的是非常罕见。但是，人类寻找地球之外生命的步伐从来没有停止过。,1950年，诺贝尔物理学奖得主恩利克费米提出了著名的“费米悖论”，他问到：外星生命都在哪儿呢？如果，在银河系中存在88亿颗类似于地球的行星，也围绕着类似太阳的天体运转，温度不太冷又不太热，同时也存在成千上百亿的银河系，那么肯定有生命在那里。问题是，如果那是真的，为什么我们找不着他们？1961年，天文学家弗兰克德克雷提出了一个“可能与我们接触的银河系内外星球高智文明的数量”的公式（TheDrakeequation）。德克雷预计，能接受电波交流的行星数量在1万个左右。随后他还启动了奥兹玛计划（ProjectOzma），在美国国家无线电天文台使用位于西弗吉尼亚的绿堤电波望远镜望向太空。虽然这次尝试生命发现也没有，但这是上世纪60年代人类第一次系统性地尝试通过电波来找寻外星人的努力。在许多人看来，他的努力使得天体生物学这门学科逐渐走入世人的视野。此后，一些坚信地外生命存在的科学家们组成了专门的学术机构，引领地外生命的探寻。他们认为，与其在银河系中寻找域外生命的声音，不如向他们发送我们的信息？如果可行，我们该说什么？我们会不会惹他们生气？许多成员表示要谨慎，必须在发送信息前达成共识，“宇宙在招呼，除了向我们的邻居发出颤抖的声波外，我们还能做得更多且更好。”,2009年，NASA发射了开普勒太空飞船以找寻围绕类似太阳运转的“下一个地球”。2013年，天文学家利用开普勒获得的数据，做出预期，即在银河系中，约400亿颗类似于地球适合居住的行星。2014年，NASA也宣布，发现了超过700颗新的、已确认的系外行星，也就是在太阳系外，也有行星围绕恒星运转。2015年至今，开普勒又发现了超过1000颗系外行星以及超过3100颗的潜在系外行星。尽管天文学家发现了这么多颗系外行星，但是人类对这些行星仍然知之甚少，于是科学家想到了直接对系外行星进行观测。但这需要顶级的天文望远镜，如今哈勃、斯皮策等太空望远镜还达不到这个级别，因此必须等待下一代望远镜和专业仪器，如詹姆斯韦伯望远镜和30米级陆基望远镜，从被观测天体那里收集到更多的光，对系外行星进行直接成像，从而可以获得更加详细的表现情况，直到发现外星生命。2015年，据环球科学报道，NASA提出了使用气候学研究系外行星和识别类地行星。自此，寻找太阳系外生命的研究队伍迎来了新队友：NASA的气候学家。“我们不能只用行星科学的思维方式来考虑这些问题了，”领导着NASA戈达德太空飞行中心研究的气候模型专家戴尔杰尼奥如此说道，“好像突然之间，寻找系外行星就不仅仅是天文学家的事情了，变成了行星科学家的事情，现在又变成了气候学家的事情。”该气候学家团队的最终目标，则是找出决定一个行星是否能够支持生命的关键要素，将这些关键要素放入系外行星模型中进行组合与匹配，研究人员从而就能创造出可能宜居行星大气的光谱数据库，便于天文学家进行观察和筛选。与此同时，美国媒体报道称，美国天文学家还成功研制出一种利用红外线信号寻找外星人的新型武器，希望在不远的将来能带来地外文明存在的消息。这一新型探测器的最大亮点在于可成功捕捉红外线信号。在宇宙空间中，相较于可见光，红外线可以穿透更长的距离，因而这种新的探测器可以探测到数千光年以外的星体。据诺贝尔奖获得者、加州大学伯克利分校的科学家查尔斯托恩斯介绍，曾在1961年就首次提出利用红外线来探测外星人的设想。相比较早前的光学探测器，这种新型探测器可捕捉到更多种不同的光学信号。科学家们已推测出某些地外文明可能发射的信号类型，可对接收到的信号进行细致分析。好奇心十足的美国科学家依然没有停下步伐，又提出了一种可寻找外星生命的方法：他们通过对地球上137种不同生物的反射光进行了研究，发现可以利用生物反射光来寻找地外生命。科学家认为，使用该方法还可以发现地外天体是否存在生物多样性，如果反射光信号复杂且数量庞大，那么可以推测这颗系外行星上拥有多个种类的生命。然而，方法很多，进展却很缓慢。直到昨天据美媒报道，NASA的这次发现可能和2012年在月球上发现微弱的水迹有关。当时哈勃望远镜使用光谱仪发现了通常情况下看不到的水蒸气，在图片上呈现出蓝色。美国西南研究院洛伦茨罗斯表示，目前对这些水蒸气最简单的解释是从欧罗巴星表面爆发出来的羽状物而来。如果通过这些羽状物可以确定欧罗巴星存在地下海洋水，那么就意味着可以直接研究欧罗巴星居住环境的化学成分，而不需要穿越无数的冰层。这或许意味着，经过了长期不懈的坚持与努力，人类在探索地外生命上终于有了重要的进展。,未见外星人之谜,在影视作品中出现的人们想象中的“外星人”！,外星人的概念,外星人是对地球以外生命的统称。古今中外一直有关于“外星人”的假想，在各国史书中也有不少疑似“外星人”的奇异记载，但现今人类还无法确定是否有外星生命，甚至是“外星人”的存在。1977年9月5日发射的旅行者1号太空探测器，是人类第一次以科学的方法尝试联系他们。虽然科学家鉴于星球间存在着巨大的距离，认为即使有外星人，也不可能飞抵地球，但他们并未否定外太空存在生命的可能。,四川出土的外星人头像,考古学家挖掘出的古生物化石。这些化石的样子奇形怪状，实在看不出它们是由什么生物的骨骼演化而成的。难道是什么外星的智慧生物？如果它们曾经在远古时代造访过地球，那么它们还会来的。我们期待着它们的光临。,有科学家认为：地球上之所以很难看见外星人，是因为他们在有可能到达地球之前，就被伽马射线（射线）杀死了。伊利诺伊州费米加速器国家实验室的詹姆斯安妮斯博士说，直到几亿年以前，我们的银河系还经常受到伽马射线爆发的辐射：使恒星碰撞和黑洞都释放出大量致命射线。只是到了现在，这些碰撞才变得稀少起来，外星生命才有可能出现，并从自己居住的行星旅行到相当遥远的地方。,为什么很难看见外星人？,艺术概念图：剧烈的恒星爆炸发出的伽马射线撞击地球大气,外星人的报道时常见诸报端，很多人声称见过飞碟，甚至见过外星人，同时他们也拍到了各种各样的有关飞碟的照片。这一切到底是真是假，外星人真的存在么？据自称见过外星人的人们描述，他们所见到的外星人大多是一些个子矮小，脑袋圆大、嘴巴窄长如裂缝、