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什麽是生命?最寬泛的定義,服從達爾文法則

2024-06-25科學
#流量變現來齊家#生命可能在大霹靂發生幾秒之後就出現了
生命可能比地球古老得多
子彈星雲的復合影像,子彈星雲是被研究最多的頭部碰撞的雙子星雲,一顆穿過另一顆,像一顆子彈穿過蘋果,人們認為這個過程有明顯的從熱瓦斯(粉色)中分離出暗物質(藍色)的跡象。(圖源:x射線:美國國家航空暨太空總署/錢德拉x射線中心/史密松森天體物理中心/ M.Markevitch,光學及透鏡勢圖:美國國家航空暨太空總署/太空物理研究所,麥哲倫望遠鏡/亞利桑那大學/ D.Clowe:透鏡圖:歐洲南方天文台寬視場成像儀)
地球上的生命出現大約有40億年歷史。這在137.7億的宇宙歷史是相當可觀的一段時期。根據假設,如果生命在地球上出現,也可能在其他地方出現。從非常寬泛的生命定義來說,生命可能在大霹靂之後幾秒之內就出現了。
為了探索生命的起源,首先需要定義生命。關於生命術語有超過200個公開出版的定義,可見要解決生命的概念問題多困難。比如,病毒有生命嗎?他們能自我復制但是需要寄主才能做到。朊病毒這種致病的蛋白質結構是生命嗎?關於生命和非生命之間的界限辯論一直在持續。就我們的目的來說,我們使用最寬泛的,但是最實用的定義:生命是遵守達爾文前進演化的任意事物。
這種定義是易用的,因為我們將借以探索生命本身的起源,從定義上看很難分辨生命和非生命的界限。過去人們的觀念裏,一度認為地球不是生命體。然而地球是。也就是說,存在一個過渡期,在過渡期裏人們自然延伸任何可以收集到的定義的邊界。除此以外,隨著對過去深入挖掘,發現更多生命的潛在選項,我們想保持寬泛的定義,特別是在探索宇宙中最極端最神奇的角落。
按目前采用的定義,地球上的生命出現在至少37億年前。那之後,微生物有了足夠復雜的結構,足以留下持續到現在的活動痕跡。這些有機生命和現代的生命很相似:使用DNA儲存資訊,RNA將資訊轉譯成蛋白質,使用蛋白質與環境互動作用,復制DNA。這三部曲允許這些化學物質進入達爾文前進演化之中。
但是這些微生物不是憑空出現的,是從某些東西中前進演化而來的。如果生命就是處在前進演化之中的東西,那在地球更久遠的過去就會存在更簡化版本的生命。有些理論推測第一代自我復制的分子,也就是地球上最可能存在的最簡單的生命形式,可能在海洋一冷卻就出現了,大約是40億年前。
地球並不是唯一存在生命的——火星和金星在那個時期也存在相似的環境條件,因此如果地球上出現了生命,那其他地方也可能出現生命。
星星上的第一次生命
但是太陽並不是第一個燃燒融合的星星;太陽是之前很多代恒星的產物。我們已知生命存在的關鍵元素有:氫氧碳氮磷。除了氫在大霹靂之後的第一時間出現,其他元素都是在恒星的生命周期中從恒星的核心中產生的。 因此,只要能找到一個至少一兩代恒星誕生死亡,在這個過程中將元素擴散到周圍更廣闊的星系,就能在宇宙中找到類地生命的出現。
這個結論將生命第一次出現的可能時間向前推了130億年。宇宙這個年代稱為宇宙黎明,這時第一批恒星剛剛形成。天文學家不是很確定這個時期的具體時間,只知道大概在大霹靂之後幾億年內。恒星一出現,就開始創造生命的關鍵元素。
因此,正如我們知道的——生命建在碳鏈上,透過氧氣傳輸能量,浸沒在液態水下——生命比地球古老得多。甚至其他假設的奇特的生化物生命形式也需要類似的元素組合。比如,一些外星生物可能使用矽而不是碳作為基礎架構或者使用甲烷而不是水作為溶劑。無論哪一種,這些元素都要在某地形成,某地就是恒星的核心。沒有恒星,就沒有化學形式的生命。
宇宙中的第一次生命
但是,沒有化學形式的生命也可能存在。很難想象那樣的生物是什麽樣子。但如果我們采取最寬泛的定義——生命是遵守前進演化法則的任意事物——我們不需要化學元素,也能產生生命。當然,化學物質是儲存資訊、提取能量,與環境交流最便捷的方式,但是也有其他假設途徑也做到這些。
比如,宇宙中95%的能量內容是當下物理未知的,不在已知的元素體系內。科學家還不知道宇宙中這些被稱為暗物質和暗能量的神秘組成部份是什麽。
大概自然中還有額外的力只作用於暗物質和暗能量。可能有很多暗物質的種類——一整個暗物質周期表。誰知道在恒星之間廣闊的空間裏暗物質之間的化學扮演什麽角色,產生哪些交互作用?假設有一種黑暗生命在最早期的宇宙中出現,也就是出現在第一批恒星誕生之前,這些黑暗生命由不為我們所知的力量驅動著,相互斡旋著。
各種可能性甚至更加詭異。一些物理學家假設在大霹靂早期,自然界的各種力非常強大非常奇特,因此能支撐復雜結構的擴張。比如,這些結構可能像宇宙琴弦,在時空之中折疊,被磁單極子錨定。由於結構非常復雜足以儲存資訊。由於周圍的能量很多,這些結構能自我復制,允許達爾文前進演化效應發生。
在這些條件下,任何生物都在眨眼間出生死去,整個生命期不到一秒——但對這些生命來說,那就是漫長的一生。
BY:Paul Sutter
FY:小白
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