刚好在大爆炸后几秒钟生命可能一直是可能的

By Paul Sutter

2023/12/11

The Universe

生命可能比地球远远更老。

子弹星团的合成图像，这是一对已经迎头相撞的星系团。一个已经穿过了另一个，就像一个子弹穿过苹果一样，被认为显示暗物质（蓝色）与热气体（粉红色）分离的明显迹象. (Image credit: X-ray: NASA/ CXC/ CfA/ M.Markevitch, Optical and lensing map: NASA/STScI, Magellan/ U.Arizona/ D.Clowe, Lensing map: ESO/WFI)

大约40亿年前生命在地球上发现了一个家园。这是宇宙的137.7亿年历史一个很大分数。可假定的，如果生命在这里发生了，它可能已经到处出现。对足够宽泛的生命定义，对生命只在大爆炸后几秒钟已经浮现可能甚至是可能的。

来探索生命的起源，首先我们必须来定义它。该术语有 200 多个已发表的定义，这表明这个概念是多么难来把握。例如，病毒是活的吗？它们复制但需要一个宿主来这么做。关于朊病毒这种致病蛋白结构呢？就生命和非生命之间的界限的争论继续来涡旋。但对我们的目的，我们能用一个极端宽泛但非常有用的定义：生命是受到达尔文进化论影响的一切。

这个定义方便的，因为我们将探索生命本身的起源，按定义这将模糊生命和非生命之间的界限。在过去深处的某一个点上，地球不是活着的。然后它是。这意味着有一个过渡期，将自然的扩展你能召集的任何定义的限制。此外，随我们更深入地挖掘过去并探索生命的其他潜在的选择，我们要保持我们的定义广泛，尤其是随我们探索宇宙的更极端和异域的角落。

有这个在手中的定义，地球上的生命至少在37亿年前发生了。到那时微生物已经变得足够复杂来留下它们的持续到今天的活动痕迹。这些生物很像现代生物：它们用了DNA来存储信息，RNA来将信息转录成蛋白质，蛋白质与环境相互作用并复制DNA的拷贝。这种三路组合允许这些批次的化学物质来体验达尔文的进化。

但这些微生物没有刚好从天上掉出，它们从某种东西进化了。如果生命是任何演变的东西，那么生命甚至更早出现在地球的过去中就必须有一个更简单的版本。一些理论推测最早的自我复制分子以及因此地球上最简单的生命形式，可能已经一旦海洋冷却了发生了，远远超过40亿年前。

地球可能一直不是孤单的------当时火星和金星有类似的条件，因此如果生命在这里发生它也可能已经在那里发生。

星辰中的第一个生命

但太阳不是第一个点火来聚变的第一颗课恒星，它是一长串前几代恒星的产物。我们所知道的生命需要一些关键元素：氢、氧、碳、氮和磷。除了在大爆炸后最初几分钟出现的氢之外，所有这些元素都被在恒星它们的生命周期中在恒星的心脏创造。因此，只要你至少有一两代恒星在生活着和死亡着，从而将它们的元素扩散出去到更广的星系中你能在宇宙中有地球一样的生命。

这将生命可能的首次出现的时钟推回到130多亿年前。宇宙历史中的这个纪元被称为宇宙黎明，当时第一批恒星形成了。天文学家并不完全的确定这个变革性纪元什么时候发生的，但它在大爆炸后几亿年内的某个地方。一旦这些恒星出现了，它们已经可以开始为生命创造必要的元素。

因此，我们所知道的生命------建立在碳链上，用氧来运输能量并浸没在一个液态水浴中------可能比地球远远更老。甚至其他假设的基于异域生物化学的生命形式需要一个类似的元素混合物。例如，一些外星人生命可能用硅代替碳作为基本构建块或者用甲烷代替水作为一种溶剂。无论如何，这些元素必须来自某个地方，而那个地方是在恒星的核中。没有星星，你不可能有化学基生命。

宇宙中的第一个生命

但也许没有化学有生命是可能的。很难来想象这些生物会是什么样子。但如果我们采用我们的广义的定义------生命是任何受到演变的东西------那么我们就不需要化学物质来使它发生。当然，化学是一种来方便存储信息、提取能量和与环境互动的方式，但有其他假设的途径。

例如，宇宙的95%的能量内容对物理学是未知的，字面上位于已知元素之外。科学家们不确定宇宙的这些被称为暗物质和暗能量的神秘成分被什么组成。

也许有其他只对暗物质和暗能量起作用的自然力。也许暗物质有多个“物种”------一个完整的“暗物质周期表”。谁知道在恒星之间的广阔空间中会演出什么相互作用和黑暗的化学反应呢？假想的“黑暗生命”可能已经出现在极早期的宇宙中，远在第一批恒星浮现之前，由我们还不了解的力提供动力和介导。

RELATED STORIES:

—Life as we know it may have its roots in an old, cold cosmic cloud

—Meteorites and volcanoes may have helped jump-start life on Earth

—Scientists mimic possible origins of life in a lab 

可能性能变得甚至更诡异。一些物理学家已经假设在大爆炸的最初时刻，自然的力是如此极端和如此异域以至于它们可能已经支持了复杂结构的生长。例如，这些结构可能一直是宇宙弦，它们是空时中的褶皱，被磁单极子锚定。以充足的复杂性，这些结构可能已经存储信息。可能会一直有很多能量运转着，而这些结构可能已经自我复制，使达尔文的进化成为可能。

任何存在于这种条件中的生物会已经在一个眨眼间生死，它们的整个历史持续不到一秒钟------但对它们这将一直是一生。