宇宙与生命之谜

宇宙的演化孕育出生命、思维和智慧。宇宙对于生命的关系,就犹如母亲与婴儿。于是人们不禁要问,宇宙又是怎样孕育出生命的呢?

从前,科学家曾认为,星际空间不存在任何物质,是绝对真空。直到1930年天文学家特朗普勒在测定疏散星团直径时,发现星光在宇宙空间产生消光现象,才由此发现了星际尘埃。20世纪50年代以来,由于红外和射电观测技术及实验波谱研究手段的进步,越来越多的星际物质被探测出来。特别是1969年一名叫斯奈德的科学家观测到有机分子甲醛(HCHO)的谱线,轰动了世界,被誉为20世纪60年代天体物理的重大发现,他的这一发现还激发了天文学家去探索星际分子的热情。到1991年,已发现92种星际分子、2000多条分子谱线。最新的消息是,美国伊利诺伊州立大学的射电天文学家路易斯·辛德,通过频谱在靠近银河系中心的星云中发现了生命分子——氨基酸,这一发现有可能解释生命的起源问题。

星际空间

至此,星际有机分子的普遍存在启示了我们,在宇宙的恒星体系中,具备产生生命条件的行星(类地球行星)应该为数不少,在那些行星上必然会出现生命,乃至进化为智慧生物。因此,探索宇宙生命将是人类在搞清自己之后的下一个探求目标。

要想了解宇宙中其他天体上的生命,首先要了解地球生命的化学成分情况。我们知道,地球上有很多种元素,但用于构成生命的元素其实并不多,主要有碳、氢、氧、氮4种,此外还有硫、磷及其他一些微量元素。而由以上元素组成的蛋白质、水分和无机盐三大类物质,便是构成地球生命的主要成分。比如,元素分析表明,蛋白质一般含碳50%~55%、氧20%~23%、氮15%~18%、氢6%~8%、硫0~4%,有些蛋白质还含有微量的磷、铁、锌、铜、钼等。特别要提出的先决条件是这种生命必须依赖于液态水。

另外生命进化的过程非常漫长。35亿年前地球上就已有了比较高级的单细胞生物蓝藻,而地球的年龄也不过50亿年。如此看来,那些大质量恒星对于生物进化实在太短暂了,它们发光发热只能维持几百万年。合适的对象只有从质量相当于或小于太阳的恒星中去找。我们的银河系中大约有千亿颗恒星,绝大多数的质量都算“合格”,因为质量较大的恒星终究比较少。除此之外,银河系中恒星的发光发热年代都很长,都足以使智慧生物渐渐形成。然而有一个重要条件,这颗恒星必须是单星而不是双星。因为在双星系统中,行星很可能不是被其中一颗恒星吸进去就是被甩到宇宙空间中。至此,符合条件的是银河系中剩下的400亿颗伴有行星的单星恒星。

星际空间

然而有了行星还不够,还需要一个条件——这颗行星与恒星的距离及其质量至少能够满足液态水的存在。这样计算的话,最终的结果是银河系中可能还有着100万个适合生物居住的行星,这些生物应该也都演变了40亿年,只不过它们理应处于各自不同的进化阶段。

科学家还发现,彗星这种很特殊的星体,可能与生命的起源有着重要的联系。彗星中含有很多气体和挥发成分。其中彗核主要是由水、氨、甲烷、氰、氮、二氧化碳等组成,彗发中气体的主要成分则是氢、羟基、氧、硫、碳、一氧化碳、氨基、氰、钠等中性分子和原子,这说明彗星中富含有机分子。

1990年,科学家通过观察白垩纪至第三纪界线附近地层的有机尘埃发现,曾有一颗或几颗彗星掠过地球,留下的氨基酸形成了这种有机尘埃。因此他们认为,在地球形成早期,彗星也能以这种方式将有机物质像雨水一样洒落在地球上,这也许就是地球上的生命之源。

此后,生物化学家发现球粒陨石对生命起源有较重要的意义。它们可能来自宇宙,不仅含有氨基酸,还有烃类、乙醇和其他可能形成保护原始细胞膜的脂肪族化合物(由碳氢链构成的有机化合物或其衍生物。一般具有开链结构,呈饱和或不饱和,包括无环结构的烃、醇、醛、酮、羧酸和糖类)。撞击也可以以其他方式提供生命所需的原材料,一次陨石撞击制造出的热和冲击波,也可以在原始大气中激发起合成有机化合物的化学反应。

生命到底是怎么产生的呢?在浩瀚的宇宙中,人类对这个问题答案的探索或许将是永无止境的。