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探寻地球之外的水和外星生命

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发表于 2015-5-5 15:19:07 | 显示全部楼层 |阅读模式

什么是生命?

生命的定义繁多,《中国大百科全书》认为:“生命是由核酸和蛋白质等物质组成的多分子体系,它具有不断自我更新、繁殖后代以及对外界产生反应的能力。”诺贝尔奖获得者杰克·佐斯达克认为生命“能够从外部摄取营养物质并把它们转化为能量,能够繁衍后代”。恩格斯的《反杜林论》指出:“生命是蛋白体的存在形式,这个存在形式的基本因素在于和它周围外部自然界不断地新陈代谢。”看来,生命具有遗传复制自己繁衍后代的能力,具有新陈代谢功能。

生命的宜居带

探寻地球之外的水和外星生命73 / 作者:伤我心太深 / 帖子ID:19755,54375


广袤的宇宙由难以计数的星系、恒星系统、行星系统和各类星际物质组成,天文学家发现了上千个太阳系外的“行星”或“地球”,激励着人类去探寻地外的生命和地外文明。

如何评估太阳系外的“地球”是否有生命?是否有适宜生命生存的环境?科学家们需要综合生命的诞生、繁衍和生存的主要因素来进行评估。比如,是否有液态水?水是生命之源,生存之本;行星的大小及其与主恒星的距离,制约了行星表面的温度、大气层的浓度、液态水体的发育、行星的内部能量与行星内部物理场的特征和行星的寿命;主恒星的大小与质量,制约了恒星的寿命和能量等。

探寻地球之外的水和外星生命2 / 作者:伤我心太深 / 帖子ID:19755,54375


在太阳系中,只有地球在太阳系的宜居带内,火星比较靠近宜居带。太阳的寿命大约100亿年,太阳现今的年龄约50亿年。地球的年龄约为46亿年,地球诞生8亿年后才出现简单的生命。因此,恒星的寿命要大于宜居带的寿命,才能使宜居带内的行星诞生和繁衍生命,甚至出现高等智慧的生物。中心恒星的质量过大,寿命比较短,行星不足以演化出比较复杂的生命;中心恒星过小,行星距离恒星过近,生存条件险恶,生命难以生存和繁衍。

探寻地球之外的水和外星生命47 / 作者:伤我心太深 / 帖子ID:19755,54375


太阳系中最有可能孕育和繁衍生命的地外天体—火星

火星是太阳系由内往外数的第4颗行星,是地球的近邻,直径约为地球的1/2。火星绕日公转一周的时间为687天,接近地球的两年。火星自转轴的倾角25.2°,也和地球自转轴的倾角(23.5°)相近,火星在一年中也有春夏秋冬的季节变化。火星是太阳系中与地球最为相似的行星。

探寻地球之外的水和外星生命59 / 作者:伤我心太深 / 帖子ID:19755,54375

人类共开展了45次火星探测活动。1975年美国发射的海盗1号和海盗2号探测器软着陆火星,基于对地球生命新陈代谢活动的认识,对火星样品开展生命检测。三项生物实验均未获得火星存在生命的确凿证据。特别是从1996年的火星全球勘探者号开始到2008年的凤凰号着陆器,获得了火星上河流侵蚀地貌、古湖泊河流沉积物、浅表层水冰分布、极地冰盖、大气中水蒸气组分等一系列反映火星上有液态水活动的证据,表明火星的过去或现在存在适宜生命繁衍的环境。

探寻地球之外的水和外星生命43 / 作者:伤我心太深 / 帖子ID:19755,54375

火星表面分布着干枯的河道、湖泊和北半球的海洋盆地。根据不同研究者的模型计算,火星曾经有过水体,大约可以全部覆盖火星表面深达100米。火星地下水探测的成果还表明,火星的地下蕴藏有丰富的地下水,成为地下埋藏的冰层。火星表面在过去有过大量水体的活动,气候温暖和潮湿,并有厚厚的大气层,具有可能维持生命的环境。

2014年,火星生命的探测取得了令人鼓舞的突破性进展。12月2日,中国学者林杨挺的研究团队在国际著名学术刊物上发表文章,他们对新近降落在摩洛哥沙漠中的提森特(Tissint)火星陨石进行了精细研究,发现陨石内细脉里的碳颗粒属于有机碳,证实火星曾经有过生命的活动。12月16日,美国航空航天局(NASA)举行新闻发布会宣布,好奇号火星车在火星的样品中发现了有机碳,表明火星曾经存在过生命。

探寻地球之外的水和外星生命29 / 作者:伤我心太深 / 帖子ID:19755,54375


太阳系的其他天体有生命吗?

地球的卫星月球以及太阳系的水星、金星、木星、土星、天王星和海王星,根据已有的月球探测和行星探测器对这些行星的探测结果,这些行星生态环境恶劣,不可能具备产生生命的条件,也没有生命得以生存与繁衍的环境。

科学家对于太阳系的其他天体是否有生命的探寻,聚焦在太阳系众多的卫星和矮行星身上。他们优选出一批巨行星的卫星和矮行星,探寻生命的踪迹。典型的例子如木卫二、土卫六和小行星带内的谷神星——矮行星。

探寻地球之外的水和外星生命61 / 作者:伤我心太深 / 帖子ID:19755,54375


中国将开展木星系统的探测,通过木星系统环绕探测, 获取木星的磁层结构、大气环流等探测数据,研究太阳风与木星磁场的相互作用、大气环流模式与动力学机制。

探寻地球之外的水和外星生命27 / 作者:伤我心太深 / 帖子ID:19755,54375

木星有60多个卫星,木卫二表面覆盖一层8~16km厚的冰层,表面发育褐色网状裂缝,长达1500km,可能是冰层受潮汐挤压形成的地形。冰层下为海洋,海水深50~80km。褐色网状裂缝,可能是有机物。木卫二洋底发现火山,提供海洋热能,在地下海洋中含有足够的氧气来维持30亿kg的微生命存在。水、有机物和热能,表明木卫二有可能存在原始的生命活动。冰层下方3km处存在一个巨大的咸水湖泊,其水量大致相当于北美的五大湖的水量总和。有些咸水湖泊上方的冰层厚度仅有数十米。我国将探测木卫二空间环境和表面冰层形貌,研究冰层厚度分布特性、木星潮汐作用对木卫二地下海洋的加热效应,查明木卫二地下湖泊的大小与分布,并探测生命的信息。

探寻地球之外的水和外星生命42 / 作者:伤我心太深 / 帖子ID:19755,54375

1944年天文学家杰拉德·柯伊伯利用望远镜的光谱分析仪,发现土卫六上存在甲烷。旅行者1号和旅行者2号对土卫六飞掠探测,发现其大气的主要成分是氮气,其他成分为氩(占6%)、甲烷(占2%~3%)、氢(占0.6%)。2004年年末,卡西尼号将惠更斯探测器投射到土卫六表面,探测土卫六表面是否存在生命活动的信息。土卫六的表面广泛分布着液态甲烷为主要成分的河流、湖泊和海洋。土卫六表面液态甲烷与乙烷(CH4,C2H6)的资源量高达16万亿~160万亿吨碳, 为地球上已知石油和天然气储量的数10倍;土卫六的似干酪根的资源量高达160万亿~640万亿吨,为地球上已知煤储量的数百倍。已有的研究证明,土卫六的甲烷等各种有机化合物并不是生物成因,而是典型的非生物成因的有机化合物。

矮行星谷神星,直径大约950km,整体密度约2.09g/cm3,表明谷神星内部含有大量水。谷神星具有岩石质内核,地幔层包含大量冰水物质,初步推测水占谷神星体积的40%。发现谷神星有水蒸气喷射,可能也存在次表层海洋。谷神星还能通过太阳能获得能量,谷神星羽状喷射物或多或少地证实内部储藏有热量。谷神星是探寻地外生命活动的优选对象。黎明号于2015年3月进入绕谷神星运行的轨道,期望能有新的发现。

探寻地球之外的水和外星生命47 / 作者:伤我心太深 / 帖子ID:19755,54375


绝大多数小行星和彗星是太阳星云分馏、凝聚形成的最原始的产物。在小行星和彗星中检测出大量复杂的有机化合物和丰富的水含量。其中,复杂的有机化合物不是生命活动的产物,而是非生物作用形成。由于小行星与彗星个体较小,内部能量早已耗尽,所以几乎没有内力产生的地质构造运动和火山岩浆活动,保存了原始的物质组成;由于个体太小,不存在内禀磁场和大气层,所以长期遭受宇宙射线和微陨石撞击。一般认为其自身不可能演化出生命或者支持生物的生存与繁衍。

地外生命与水的探寻,一直激励着人类排除万难,坚持求索。虽然探寻的目标艰巨而任重道远,人类将以坚定而扎实的步伐勇往直前,践行追求与梦想!


发表于 2015-8-15 16:50:27 | 显示全部楼层
沙发
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