行星起源及生命起源又有新线索
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【大澳门威尼斯人赌场官网5月20日讯】日前﹐英国天文学家在猎户座星云中新发现了20颗行星。令人感到惊奇和不解的是﹐这些行星与其他行星不同﹐它们没有环绕的恒星﹐而是像“孤儿”一样在太空中自由漂浮。发现这些行星的英国赫特福德大学的菲利普‧卢卡斯和牛津大学的帕特里克‧罗奇说﹐这些行星是由气体和尘埃组成的﹐距离地球大约1300光年﹐体积约为木星的5至13倍。科学家称﹐他们还在猎户星座的红外频谱中发现了水蒸气的痕迹。
光明网(赵文立) 报导﹐科学家们猜测﹐这些气体行星可能是100万年前从气体星云中凝结而成的﹐所以﹐它们当初可能很热﹐就像人们快速向足球充气时受到压缩的空气会变热一样﹐随着时间的流逝﹐它们才逐渐凉下来。也有可能这些行星是在某个恒星系中形成后被抛到了太空中﹐但更大的可能是﹐它们是自己在太空中形成的。
两位英国科学家是用位于夏威夷的红外天文望远镜发现这些行星的。在过去6年中﹐天文学家共发现了50多颗太阳系以外的行星﹐但发现自由漂浮的“孤儿”行星尚属首次。尤其重要的是﹐这个发现为破解行星及其生命的起源提供了重要的新线索。
行星是怎样诞生的
按照科学家们的说法﹐地球的故事要追溯到太阳诞生的初期。生生不息的星尘和气体像一个扁平的圆盘围绕太阳旋转﹐它们漫无目的地彼此撞击﹑聚合﹐这样过了大约1万年。有些尘粒形成更大的固体物质﹐经过一个我们现在还不了解的神秘过程﹐这些物质最终聚合在一起形成大约100英里宽的星子带﹐在这个区域﹐重力使得它们相互吸引﹑碰撞。有一些变成了碎片﹐而那些大的星体则用它们不断增长的重力捕获附近的太空物质﹐从而变得更大。
这个被称作碰撞聚合的过程持续了大约10亿年﹐直到地球完全形成（尽管它同我们今天称作家园的这个行星还有巨大的不同）。
1995年﹐科学家们发现了间接证据﹐证明太阳系外还有围绕恒星转动的行星。这一发现震惊了行星形成领域﹐使它不再是一个理论家的私人领地。尽管目前我们知道的只有一个“地球”﹐但很有可能会发现更多的这样的行星。而这次在猎户座发现的新行星﹐则对行星的形成的传统假说提出了新的课题。更进一步说﹐对行星上生命的起源和演化也提供了一些新的线索。
生命起源新假说
众所周知﹐行星是最有希望存在生命的地方﹐而行星上的生命又是怎样开始的呢﹖许许多多的假说可谓众说纷纭。曾有假说认为﹐具有“自我复制”能力的分子的出现﹐是地球上生命诞生的标志。
持该假说的科学家认为﹐在像地球这样的原始行星上﹐简单分子在阳光照射等作用下聚集为更大的分子﹐越变越复杂。直至最后﹐由于某种未知原因形成了一个分子﹐它能把简单的分子组成一个与自身一样的分子﹐也就是说具备了“自我复制”的能力。科学家一般认为﹐最早形成的这个自我复制分子应该是蛋白质或RNA（核糖核酸）分子。它所包含的生命信息﹐能通过特定分子在蛋白质链或RNA链上排列顺序来记录。
但以色列魏茨曼研究所桂冠人类基因组中心的科学家多隆‧兰斯特等人﹐最近却提出了一种不同的看法。他们的新假说认为﹐地球上最早诞生的自我复制分子有可能不是蛋白质或RNA﹐而是脂类分子。他们通过计算机模拟发现﹐复杂的脂类分子团也具有储存生命信息的能力﹐能够生长﹑分裂﹑自我复制﹑将信息“遗传”下去﹐并积累“进化”所需的“变异”。这与我们熟知的生命演化过程极为类似。
地球上生命起源﹐主要从地球上物质运动和发展中寻找生命物质﹐探索生命起源。原始地球具备生命起源的环境和物质条件是﹕
1﹑在地球环境的早期必须具备一定的物质组成﹐它们包括生物有机体主要组成元素﹕碳﹑氢﹑氧﹑氮等。宇宙化学的研究已经证实了这几种元素在天体上﹑星际空间都是普遍存在的。
2﹑地球上的生命最有可能在水中诞生﹐并且十分之九时间全部生活在水中﹐后来虽有部分生物登上陆地﹐但都离不开水。水是地球上生物不可缺少的介质。此外﹐生物化学研究也发现﹐有少量生物可以生活在温度很低的液态氨和甲烷中。
3﹑生命体中所发生的生物化学反应有适当的温度要求﹐温度太高生物有机分子必然运动过剧甚至分解﹔温度过低﹐生命过程过分缓慢甚至停顿。如果生命发生在水中﹐温度大致介于摄氏0度到100度之间。
4﹑生物只有在与周围环境进行物质交换才能生存﹐所以早期地球必然存在一定数量和质量的大气层。宇宙生物学研究认为﹐生命不可能发生在没有大气的天体上﹐而天体要在其周围留住大气必须具备相当大质量。质量太小﹐引力太小﹐就不可能有大气。没有大气的天体﹐它的表面也就不可能有液态水或其他液态物质﹐没有液态物质作为溶剂也不可能有生命产生。
5﹑生命的产生需要能量﹐早期地球能量主要有光和热。宇宙射线﹑地热﹑火山等都可为生命起源提供能量驱动力。
6﹑过去有人把氧气作为生命发生的条件﹐现在认为这是不对的。地球原始大气是缺氧的﹐而地球上生命正发生在缺氧的时期。原始大气大多为还原性气体﹐如﹕甲烷﹑硫化氢﹑氢气等。
何种行星上有生命存在
除了百分之几的少数例外﹐银河系中恒星的发热年代都很长﹐足以使智慧生物渐渐形成。但尚不清楚的是这些星体有没有行星围绕着它们转﹐因为只有在围绕恒星公转的天体上才能具备液态水所需的温度。可惜天文学家对别的太阳周围的行星还一无所知。由于它们实在太遥远﹐即使离我们最近的一些恒星确有这种伴侣天体绕它们转﹐人们也还不能做到用望远镜直接观测这些微乎其微的对象。可是话说回来﹐别的太阳周围也有行星绕着转﹐这是非常可能的。我们已经了解﹐宇宙物质的运动很可能使单星周围形成行星系。人类自己所处的行星系也支持这种观点。巨大行星木星和土星甚至以它们的卫星群在周围组成了一个“行星系”。因此﹐单星周围都有行星系在运转的假想是合理的。
那么﹐这些行星与各自恒星的距离是否合适呢﹖一个行星至少应该满足的条件是﹐它与所属恒星的距离使得辐射在它表面造成液态水所必需的温度。在太阳系中﹐水星极靠近太阳﹐而离太阳比火星更远的所有外行星则受阳光照射太弱﹐不够温暖。别的恒星周围的行星我们始终还没有见到﹐怎样才能知道它们之中有多少已经具备了距离恒星恰到好处的条件呢﹖我们的办法只有和自己所处的行星系类比。地球无疑地处在太阳生命带内部﹐火星和金星靠近此带边缘。“水手”号探测器拍得的照片表明﹐火星表面的荒凉程度和月球表面类似。尽管火星有大气并且含有水分﹐但是在它表面上软着陆的一系列“海盗”号探测器经过取土分析并没有发现生物细胞的任何迹象。前苏联的一批探测器测得的金星表面温度超过450摄氏度﹐所以金星也不是生物栖息的场所。
只要仔细想想﹐一个行星必须同时满足多少条件才能栖息生物﹐我们就会明白﹐天体具备适于生物的气候是多么希罕的巧例。美国科学家迈克尔‧哈特指出﹐只要把我们对太阳的距离缩短5％﹐地球上的生物就会热不可耐而不能生存﹔这段距离只要加长1％﹐地球就要被冰川覆盖。因此他认为﹐外部条件合适﹐使生物能进化到较高级阶段的行星﹐在银河系中最多只有100万个。
在某个行星上如果适宜的气候能维持足够长的年代﹐生命确实会形成吗﹖天文学家们认为﹐宇宙中物质元素的分布大体上是相同的。银河系中离我们最遥远的恒星﹐甚至别的系中的恒星﹐它们的化学组成和太阳一样﹐没有由硫组成的恒星﹐也没有由汞组成的云团。多数情况下宇宙物质的最主要成分是氢﹐再其次才是其他的化学元素。因此﹐许多天文学家认为﹐即使是在一个遥远的﹑但气候适宜的行星上﹐也能找到构成一切有机分子所需的各种物质。射电天文学家在气体云中发现了名目繁多的各种有机分子﹐其中有乙醇和甲酸﹐有气氰化氢和甲醚。当然﹐从这类简单有机化合物向那些构成生命基础的复杂分子演变﹐是一条漫长的道路。让我们假想﹐凡是可能孕育生命的场所生物实际上都已出现﹐那么银河系中可能有着100万个居住生物的行星﹐这些生物也许各自都已演变了40亿年﹐只不过它们理应处在各自不尽相同的进化阶段罢了。原南京紫金山天文台研究员杨戟指出﹐揭示原始行星系统的形成和起源问题﹐在可以预测的范围内﹐还要说明年轻星体的活动现象﹐以及这些现象与年轻星体演化的逻辑关系﹐沿着这一研究方向所得出的科学论断﹐将为探索包括地球生物在内的宇宙生命起源提供重要的研究线索。
面对新发现的“孤儿”行星的秘密﹐科学家们指出﹐虽然以地球的标准来看﹐这些行星体积巨大﹐上面也不可能有生命﹐但它们的表面温度只有2000摄氏度﹐在这样的温度下﹐它们的大气中完全可能有水存在。一个可能是﹐也许将来有一天﹐它能像现在的地球一样充满勃勃生机。(//www.dajiyuan.com)
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