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泛种论

(2014-02-10 14:02:43)
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科学

未解之谜

    泛种论,是一种假说,猜想各种生命形态存在于全宇宙,并借着流星与小行星散播、繁衍。

       在泛种论相关的假说里,生命可以在宇宙中移动、存活,是一些行星遭到撞击后,弹射到宇宙中,夹带类似嗜极生物的细菌之类生命体的残骸。这些生命随着残骸移动到其他行星或原行星盘前可能会进入类似休眠的状态,完全静止活动。当这些生命进入适合生存的行星,它们便会开始活动并启动进化。泛种论并未解释生命的起源,它只是说明了维持生命存续的可能。

       另外有一种假说叫作外源论是更极端的认定地球上的生命起源是来自宇宙。由于外源论的知名度更高,因此经常会把泛种论误以为是外源论。

       已知这个假说最早始于西元前5世纪的希腊哲学家阿那克萨哥拉。到了19世纪,这个假说再一次引起贝采利乌斯、开尔文、亥姆霍兹和阿伦尼乌斯等科学家们的注意。尽管现在并没有足够的证据能支持泛种论的假说,而且不太可能有生物能在宇宙中移动并生存下来,霍伊尔爵士与魏克拉马辛格仍是这个假说的重要拥护者,并认为直到现在,仍有生命以泛种论的方式进入地球,除了引发新的传染病与灾难,更是微进化所不可缺少的因子。

       泛种论并没有说生命必定能在整个宇宙中生存下来。但是,一旦泛种论的行为展开了,终究有机会找到适合生存的环境。

      泛种机制:

      泛种论所提出的星际机制仍然只是假说,并且仍未能证实,它指称的是微生物在星际(众恒星系统之间)或行星际(同一恒星系统内的众行星之间)的一种运输机制。其中也包含生命由太空进入地球或是由地球将生命送到其他星系的推测。此外,德汉认为磁场中的等离子粒团可以载运而不会破坏孢子,并用足够的速度穿过宇宙,到达另一个星系。

       行星间的物质传递已有充分文件记载,比如在地球上找到的火星陨石就是一种证据。

       太空探测器也是一种可行的载具,它们一样可以往其他行星,或是更遥远的星系移动。然而航太中心一般都会对太空探测器进行杀菌作业,因此生命较难以附着。星尘号太空探测器——是彗星与泛物论的连结,是于2004年由美国国家航空航天局(NASA)发射升空,并从彗星尾部取得的样本中,第一次发现彗星中找到生命结构物质的存在。文件中指出他们在样本中找到了氨基乙酸与其他的有机物质。相信这些冰冻的物质是被彗星载着在宇宙中穿梭,直到太阳将彗星上的气体融解后才被分离出来。

       在大部分的宇宙被探索,或是在我们接触到外星文明前,泛种论仍将难以验证。

       美国冰川国家公园前寒武纪的叠层石。它的结构与35亿年前结冻的藻类微生物相同。是目前发现地球上最早遗留下来的生命形态。在前寒武纪,化石说明了生命在地球形成后便迅速出现。这暗示我们,只要生存条件足够,生命能在数亿年间荣盛起来。科学家推测地球自形成以来形成已经经过了45.5亿年。已知地表上最古老形成冥古宙的沉积岩来自南方的亚开里亚岛(Akilia)与西边的格陵兰,并且至少在38.5亿年前就已经形成。

       已知的最早石化成岩块的叠层石或细菌是在35亿年前。这些来自叠层石、蓝菌的细菌会行光合作用,这便是生命起源的模式里,最古老的氧化还原反应。由阿波罗计划中从月球带回来的样本显示,大约39亿年前,月球进入了后期重轰炸期,遭受了以往100倍以上的冲击。科学家取出月球陨石坑中的物质加以分析,发现与火星陨石坑的物质相同,研究人员克林与科亨认为这些都是后期重轰炸期,受到小行星冲击所形成,他们相信整个太阳系也都受到了冲击。这些冲击像是在为地球表面进行杀菌消毒一般,就连海洋深处也难以幸免。

       从威尔金森微波各向异性探测器所得到的数据里,科学家推测宇宙的年龄是137亿年。在宇宙形成后,一个星球必须在恒星核合成中得到碳、氮与氧这些生命的其本元素后,经过数千万年的时间才得以成形。这表示生命要出现在宇宙中,至少得要等到127亿年后才可能。

       若是我们猜想生命源自地球,并在地球形成后花费10亿的时间让生命诞生,大至可以推测地球的生命出现在35到39亿年之间。反之,若生命是来自别处,它们甚至可能在地球形成后的9亿年前就到来,尽管地球必须到35亿年后才能提供友善的生存环境。

       天文学家也对嗜极生物感到兴趣,因为生命最初的形态就是生存在那些恶劣的环境中。事实上,许多原始生命的生存环境比现今发现的嗜极生物的生存环境还要恶劣,却仍能在那样的环境中长期的保存下来。即使是在宇宙里、深海中,它们也可以进入静止状态,直到环境变得适合生存。

       有些细菌与动物在超过摄氏100度的深海里生存;甚至有研究发现细菌在250 °C的真空下活动。这种温度几乎可以杀死大气中所有的生命。许多细菌生存在严刻的环境,生存在水压极高的深海,生存在极为干燥、寒冷与真空,以及充满酸性物质的世界。在宇宙中生存对细菌、苔藓等远古生命来说似乎没什么困难。事实上,科学家已经证明缓步动物能够生存在真空中。

       最近期的研究显示,假如保护细菌不受辐射破坏(比如藏在流星、慧星里),它们可以用类似冬眠的方式存活上百万年。此外,甚至有一种具辐射阻抗的辐射阻抗菌,可以在辐射照射下存活。NASA在他们的实验室里复制了太空的严刻环境,制造出囊泡的原型,而这些囊泡扮演了创造原始生命的重要角色。

       孢子可能是另一种能穿梭宇宙的生命形态。孢子形成了后来的植物、藻类、菌类植物与原生动物,而细菌则在压力下形成后来的芽孢与微生物囊肿之类的组织结构。这类组织结构可以在紫外线、伽马射线、干燥、溶菌酶、饥饿、温度等刺激下,从停止的新陈代谢中恢复活动。孢子能在严刻环境中保存,直到环境变得适合就开始发芽生长,即使这些环境与它原本生存的环境截然不同。

       许多研究显示,在类地球行星(比如火星)上可能存在着生命。火星曾经拥有过流动的河川,科学家在火星上发现峡谷之类的痕迹,这也在后来的火星探测得到确认。在2006年12月,马琳所属的研究机构发表了一篇科学期刊,说明火星探测器(漫游者)传回来的画面里证实了火星曾在这5年内有过河流。

       月球也曾有过水,因此可以推测太阳系的其他月球(卫星)也会有水。虽然这些水在月球表面上都是冰块,但在月球的深处,仍会因为内核的温度而融化成液态水。这种极端的环境在全宇宙都存在着。如同月球的冰层,地球在沃斯托克湖的冰层里,就可能就藏有数百万年前的生命体。另一方面,科学家也在地壳里温热的岩石中找到存活的细菌。

       地球是宇宙中人类唯一知道存在着生命地方。我们透过德雷克公式计算在一个星系(如太阳系)遇到有智慧的文明的机率,得到的结果是机会非常的低。但是将这个数字放到整个宇宙的话,除了地球外,其他地方也有文明的可能性几乎是肯定的。虽然,要做星际间的旅行必须花费极多的时间与资源,仍然有许多类似搜寻地外文明计划的组织不断探测著外星的文明。

       天体生物学提出得地球殊异假说,说明了造就高等生物等多细胞生物的条件在宇宙中十分严苛,但是也认为宇宙中充满了单细胞的微生物。

       2008年,对从默奇森陨石找出的化合物所做的12C/13C同位素比率的分析报告来看,附着在陨石上的这些物质,来源并非地球。这些物质在生物学上,近似于尿嘧啶、核碱基与黄嘌呤。这表示许多造就地球上的生命的化合物曾经出现在早期的太阳系里面,它们很可能就是生命之源。而在2009年8月,美国国家航空航天局的科学家也从慧星上面,第一次找到氨基乙酸,它是一种能够构成生命的基础化学物质。

       进行中的研究:

       1976年登陆火星的维京号进行了许多生物实验,并在最初的结论中达到了NASA的某些生命检测指标。但随后的分析中,大多数科学家相信此结果由非生物化学反应导致。因为火星土壤中的氧化剂可能影响分析的结果。尽管如此,生物实验的设计者仍认为这个分析结果可能证实火星上存在(过)生命。

        来自火星,于1996年发现的艾伦丘陵陨石84001上,发现了类似地球细菌的微观结构。当这个消息公布后立刻就登上新闻头条,许多人都相信那是化石,是外星存在生命的证据。直到,许多专家都认为那并不能说明是生命,而可能是有机化合物后才渐渐降温。然而,到了2009年11月,一个林顿·约翰逊太空中心的科学团队在重新分析陨石后,重申这项发现能证明“远古时代的火星存在生命”。

       在2001年5月11日,迪亚多与格瑞奇两位学者声称在陨石里发现活着的外星细菌。并声称这些细菌的DNA与地球上的生命完全不同。

       2001年,一个由维克拉玛辛赫所领导的英国与印度学者组成的团队宣布,在海得拉巴取得结成块状的活细胞样本(或许与喀拉拉红雨有关)。维克拉玛辛赫认为这些来自41公里高空的细菌,是真空环境下细菌存活的直接证据。他们从滤网上发现了两种细菌与一种真菌。

       一份来们NASA艾姆斯研究中心的报告指出,地球上的生命不可能进入那么高的位置。伯恩斯坦,一位该研究中心的学者,认为与其相信地球上的生命去了那么高的位置,还不如相信那边的生命是来自外太空。

        2005年,印度太空研究组织决定进一步研究。在2005年4月10日,他们在20到40公里的高空中,取的6个不同高度的空气样本,并在不受污染下将样本置入试管。

       这些样本在印度的两个实验室里进行分析,一共找12种细菌与6种真菌。其中有3种细菌是新发现的品种,比起地表上的细菌,这些新品种对紫外线更具抵抗力。 而无论是地球上的细菌还是外来的细菌,要在这样的高度生存,其抗紫外线能力是重要的生存条件。

       当阿波罗12号把测量员3号登月太空船带回地球时,NASA的研究团队在登月太空船上发现一些活在摄影机中的链球菌。他们相信这些细菌是先前测量员3号进行登月行动时从地球带上去的。然而取回测量员3号的研究员杰弗却不这么认为。而NASA也在2007年开始相关调查,企图在测量员3号所传回的影像里寻找其他证据。

       其他观点:

       生命是在氢、碳、氮、氧、铁、磷与硫于适当的密度、温度下进行化学反应的产物。这些条件在宇宙并不常见,因此局限了生命的扩张。首先,碳、氮与氧只在星球产生与毁灭时才被制造出来。其次,产生生命所需的密度,需要太阳系中的分子云尘(109–1012 particles/m3)。第三点,气温必须适当。然而,假如生命已经存在的话,不需满足以上条件就可能存活。因此,泛种论没有前述的问题,唯一的问题是,生命究竟可不可能穿梭整个宇宙,并找到适合的生存环境。此外,这些生命的生存条件也可能和地球上的生命不同,因此所谓的适合的生存环境也可能与我们想象的完全不同。在2010年的研究里,就发现靠砷存活的生命。

       太空中的环境十分恶劣,生命会曝露在辐射线、宇宙线与星风。但是,研究南极冰河里的DNA后,发现它的生物学半衰期大约是110万年。因此,若是用冰保护生命,这么久的时间,是可能穿梭整个太阳系的。像是冰核为主的彗星或陨石,就可能成为生命的护盾,隔绝太空中的危害。即使没有冰,辐射阻抗菌也是目前已知,能在辐射、冰冷与真空下生存的物种。

       许多人认为细菌无法在强烈的高温与撞击下存活,但是并没有绝对的证据能够确认或是否绝这点。然而,进入地球的陨石事实上大多数都不热,反而是相当冰冷的。比如,哥伦比亚号航天飞机从63公里高的中间层到达地表后,在一个4公斤重的锁内发现上百条的线虫,且它们未遭到高温破坏。虽然这不是一个好的例子(毕竟锁是人造物),但是它对生命可能由太空进入地表增加许多想像空间。

       定向泛种论,是由诺贝尔奖得主克里克与莱斯里共同提出。其内容是说在宇宙中所散播生命并非自然随机发生,而是由高等的外星民族所为。之后,生物学家认为RNA世界学说就说明了生命的起源,然而克里克却认为生命不太可能源自地球。

       定向星源论说明了一种将地球生命散播到其他星系的方法。比如,将微生物装载后,用0.0001光速(每秒30,000米)射向10到100光年的位置需要0.1到1百万年。装载微生物的航天飞机可以瞄准一团即将产生星球的星云,或是将微生物射进彗星里,再转送到目标的星球。

       光子太空船,是欧洲发射的无人太空船。在2007年9月,经过12天的任务后光子太空船3号返回地球。这个太空船升空的目的是为了进行流体力学、生物学、辐射曝晒、天体生物学等。太空船带着许多东西升空,其中地衣也曝晒在太空的辐射下。此外,科学家也让太空船带上了玄武岩,以研究存活在上面的微生物在太空船返回时是否能存活。有一些细菌、孢子与缓步门动物在宇宙线曝晒下仍成功存活下来。

       生命星际飞行试验是一个由行星学会 发起的实验。其内容包括将几种特定的微生物放在一个小盒子里送进太空,进行一个为期三年的行星之旅。这个实验的目的是为了测试生命是否可以在太空中存活数年。

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