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生命起源的学说之三(新宇宙胚种说)

时间:2022-02-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:星际分子的大量发现使得宇宙胚种论又再度复出,1978年曾提出碳合成共振学说的霍伊尔提出了组成生命的最早的有机物应是来自于地球之外的观点,推动了新的宇宙胚种论学说的研究。这就意味着,生命的演变有可能是扎根于地球,也有可能是其胚种来自宇宙太空。将微生物送上太空的实验还在继续进行中。因此,一些提出“银河系存在着生命来源”理论的倡导者则进一步认为,地球上的生命就是起源于太空。

到了20世纪,由于此时化学进化的研究停滞不前,外来生命学说的研究就又重新得到了重视。

1.星际分子说

20世纪20年代时,英国天文学家爱丁顿(Arthur Stanley Eddington)提出宇宙中存在着星际分子。1937年天文学家观测到星光在经过星际物质后,某些波长的光会被星际云吸收,随后运用分子射电谱线发现了第一个星际分子甲川(CH),到40年代发现了氰基(CN)和甲川正离子(CH),进入七八十年代后,又发现了许多星际分子。

大多数星际分子谱线是在波长几十厘米到几毫米的微波波段检测到的。它是星际分子从它的某个能级跃迁到另一个能级时吸收或发射某一固定频率的电磁波而产生的,不同能级之间的跃迁就产生不同谱线。其中大多数的分子射电谱线是由分子的各个转动能级间的辐射跃迁形成的,为纯转动谱线。还有些分子由于内部某些复杂的相互作用的影响,能级比较复杂。

在已发现的星际分子中,有许多种分子是地球上找不到的或很难找到的,有的甚至在地球上的实验室里也很难稳定地存在,例如二碳分子(C2)(1978)。此外,一些重要的生命分子也被发现,例如氨基酸。根据2008年《天体物理学杂志》所刊的最新资料,如今已发现的星际分子达到了135种之多,其中最复杂的分子由13个原子所组成。表3-1是120多种星际分子的列表。

表3-1 120多种星际分子

可以看出,星际分子大多数是由氢、碳、氧、氮、硫、硅组成,其他元素还有氯、钠、钾、铝、磷和氟。值得注意的是,氢、碳、氧、氮、硫、磷,它们就是构成生物分子的基本成分,是“生命的宏量元素”。星际分子中既有由两三个原子组成的简单分子,又有由十几个原子组成的比较复杂的有机分子,最大的气相星际分子是HC11N,它由13个原子组成,相对分子质量为147,是在1997年认证后确定的。这之后,有了更新的发现,2010年7月26日,美国宣布太空望远镜又检测到迄今在宇宙所发现的最大一类特殊碳分子C60——富勒烯,它是一种呈球状的分子,又称为“巴基球”,是20世纪70年代在实验室中被首次发现的。

星际分子的大量发现使得宇宙胚种论又再度复出,1978年曾提出碳合成共振学说的霍伊尔提出了组成生命的最早的有机物应是来自于地球之外的观点,推动了新的宇宙胚种论学说的研究。他认为原始地球的表面不一定有利于无机物和有机物的合成,因为有着宇宙射线的破坏、海水的稀释等不利因素;而对星际分子的研究却表明,它们很可能是由更复杂的分子解体而成,只要原始太阳星云中的部分有机分子在太阳系形成时未受破坏而存留下来,并在地球冷却后从星际降落到地面,那么它们在地球环境中就会发展成为最初的生命。至于有机分子的保存和降落又是如何实现的,霍伊尔认为最有可能的是彗星起了作用。彗星一生中绝大多数时间在远离太阳的寒冷空间中度过,可以长期保存原始太阳星云物质,一旦它们与地球相遇,有机分子就有可能降落到地球上来。

1985年哈雷彗星回归,科学家检测到彗星表面的尘埃中有着大量的碳。另一方面,与彗星有关的陨石中也发现了碳粒陨石和含有机物的陨石。2004年1月,美国宇航局“星尘号”飞船深入太阳系3.9亿千米,采集到彗星“魏德2号”的样本。历经两年时间,2006年1月15日,“星尘号”返航时,将从彗星上采集到的气体和尘埃组成的气溶胶粒子样本成功送回地球。科学家对这些尘埃进行研究后发现,尘埃中包含从极热环境中生成的矿物,另一项重要发现是这些尘埃富含有机物质,还包含了两类全新的有机物,这为地球上的生命原材料来自彗星这一假说提供了有利证据。2009年,美国科学家称在彗星尘埃中发现了构成蛋白质的最基本物质——甘氨酸,该发现也支持了地球上生命的原始物质可能来自外太空的理论,为生命的起源提供了新的线索。

2008年6月,科学家宣布在一颗40年前撞击澳大利亚的陨石中发现有来自宇宙太空的可组成基因的物质。据报道,先前的研究以为这颗名为默奇森的太空

2.银河-太阳起源说

近期又有发现表明,不仅生命的材料——星际分子有可能降临地球,而且,太空中也可能有着一些微生物的生存。地球上某些对生命极为严酷的场所中就有这样的例子,如火山口、南极冰层、核反应堆等处,都有着微生物的存在。实验也表明,一些微生物被送入太空后,仍然可以在太空中的恶劣环境下继续生存。2007年9月,由俄罗斯发射的“光子-M3”无人飞船进入太空,在距离地球表面陨石可能在撞击中遭受了污染,但欧美科学家经过更深入研究后证实,该陨石碎片中所含的两种核碱基:尿嘧啶和黄嘌呤,确实是来自宇宙太空。

科学家指出,地球在形成初期的大约2亿年间曾频频遭受陨石的猛烈轰击。既然有这么多星际分子的发现,年轻的地球就很有可能在这些猛烈轰击的“亲密接触”中接收了许多复杂的星际分子,有些也许已具备了酶的功能,它们在地球上的某个合适环境中着陆后,便会朝着活细胞的方向继续进化。这就意味着,生命的演变有可能是扎根于地球(化学进化学说),也有可能是其胚种来自宇宙太空。258千米的高空绕地运行,该飞船上的一批水熊虫接受了严峻的生物生存实验。2008年,欧洲空间局的研究人员宣布,他们利用无人太空舱所得的航天实验数据发现,水熊虫居然在真空、超低温和强太阳辐射等多重极端恶劣环境下生存了10天。

将微生物送上太空的实验还在继续进行中。2010年8月,国外媒体又报道,一群取自英国德文郡比尔村一处海岸的普通细菌在太空中也证明了它们的顽强生命力。它们竟然在国际空间站外恶劣的太空环境中存活了553天。随着越来越多的微生物在极端环境中被发现和能够生存,生命在太空极端环境中的生存也就可能成为现实。因此,一些提出“银河系存在着生命来源”理论的倡导者则进一步认为,地球上的生命就是起源于太空。

就太空说而言,考虑到地球是处于太阳系内,因此生命的起源更容易在最近的太空中生成,而太阳也为此提供了必要的条件,因此太阳起源说也就形成了。该理论认为,在太阳系形成初期,在近地球空间,漂浮着一些太阳系形成时产生的尘埃,这些尘埃在太阳光长期照射下形成了原始菌,在地球表面温度降至近300℃时,受地心引力作用,登陆地球,并开始大量繁殖。

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