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这是美国国家航空航天局公布的“卡西尼”探测器近距离飞过土卫二时拍摄的画面
屈原皋
在城市里 , 人们用“身居几环”来表述自己与城市中心的距离 , 也暗示着住所周边环境的宜居性、交通的便利性 , 以及房价的段位等 。 在太阳系中呢?如果以生命宜居的条件或外星人存在的概率为划分标准 , “太阳系五环”该怎么划呢?环内外的主要星球又藏着怎样的生命玄机呢?
“城市”中心:“太阳”
如果把太阳系比作一座城市 , 这座城市坐落在银河系“猎户旋臂”的一个小角落 。 太阳是城市的中心 , 发出光和热 , 并依靠自身魅力(引力)吸引着这座城市的每一位成员(天体) , 按特定规则(轨道)有条不紊地运行 。
约46亿年前 , 太阳系从一团尘埃和气体在引力的作用下逐渐坍缩 , 并在整体的转动惯量下旋转形成扁平圆盘状结构 , 大多数(99%以上)物质聚集在圆盘中心形成“原恒星” 。 当聚集和坍缩继续进行达到某个临界点时 , 氢原子开始核聚变形成氦并且释放大量的能量 , 太阳开始发出它的光和热 , 这座城市的“中心CBD太阳广场”正式建成并对外运营 。 另外一部分剩余物质未能聚集在中心变成太阳的一部分 , 而是逐渐聚集形成大量的碎片状“微行星” , 微行星相互碰撞聚集变得越来越大 , 最终变成行星 。
太靠近城市中心的一环、二环 , 房价太高 , “内卷”太狠 , 并不宜居 , 而六环之外太过偏远荒芜 , 也不宜居 。 在太阳的温度、辐射、太阳风和引力的相互作用下 , 不同元素在太阳系的分布逐渐分异 , 重量级的元素留在“一环”到“四环”分别形成4个岩石质行星:水星、金星、地球、火星 。 位于“五环”的小行星带可以作为大致的分界线 , 轻量级的元素(氢为主)聚集在“五环”之外依次形成气态巨行星:木星、土星、天王星、海王星 , 更偏远处则是矮行星冥王星、彗星带、柯伊伯带、奥尔特云 。
“三环”宜居区
以地球上的生命形态推测 , 生命的产生和生存需要具备以下几个要素:适宜的环境保证液态水的存在 , 有机物的积累 , 以及物质和能量的流通以保证生命代谢活动 。
目前 , 地球是太阳系中唯一已知存在生命的星球 。 地球位于太阳系的“三环” , 该地段距太阳不近也不远 , 正好能维持水以液态的形式长期存在于星球表面 。 地球的质量足够大 , 能够使内部圈层持续运动而长期维持全球偶极磁场的存在 , 进而屏蔽太阳风和宇宙射线对地球表面水的分解 , 有效防止地球上的水(氢)逃逸进入宇宙空间 。 因此 , 经历46亿年的变迁 , 地球表面仍然有71%的面积被水覆盖 , 平均水深3000多米 。
生命的产生除了适宜的温度和液态水 , 还需要有机物作为建造“生命大厦”的材料 , 地球早期的有机物可能有两个主要来源:外来的和本地的 。 早期地球所在的内太阳系经历了大量的天体撞击 , 这些早期撞击事件的证据由于地球表面沧海桑田般的各种地质活动而被抹去 , 但月球表面密集的撞击坑却是这些撞击事件很好的记录 。
天体撞击可以让大量的水和有机物到达地球 , 而天体撞击本身的高能冲击过程也可以把无机物合成有机物 。 大约在距今42亿~38亿年前的时间段 , 地月系统遭遇过大量密集的天体撞击 , 被称为“晚期重轰炸事件” 。 目前发现地球最早的生命证据出现在大约38亿年前 , 这在时间上是巧合吗?
除了外来的有机物 , 地球本地有些特殊环境也能把无机物合成为有机物 , 其中以热液区为典型代表 。 在地球板块俯冲带或洋中脊地区 , 地壳板块在挤压、拉伸、弯曲等过程中产生大量裂隙形成海底火山 , 岩浆和海水作用发生“水岩反应” 。 在此过程中 , 岩石中的二价铁把水中的氢还原为氢气 , 进而把海水中的溶解无机碳还原为小分子有机碳(比如甲烷) 。 这些小分子有机碳可以吸附在矿物表面形成更大的分子甚至有机膜 , 经过包裹、折叠、组装等过程形成囊泡状的“原始细胞” , 最终经过漫长而复杂的演化形成最早的生命 。 这是地球生命起源的一种假说 , 按照这种假说 , 地球生命很可能最早起源于深海 。
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