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生命是如何在地球上 丰富的金凤花环境下 萌生的呢?

时间:2021-12-30 20:35:01

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生命是如何在地球上 丰富的金凤花环境下 萌生的呢?

达尔文当初有所不知的是:类似的自然选择机制,即本地规则滤掉随机变化的机制,在大起大落的无生命世界同样适用。只要存在复杂的化学元素混合物,且有足够的自由能,分子团很自然地就会萌生其他分子,并最终创造出反应初始意图得到的分子。这可谓是一种自催化循环(autocatalytic cycle),也就是说,参与反应的元素会促使,或催化(catalyze),循环中其他元素的生成,包括原初的质料,故而实现循环往复。

这种循环一旦启动,就会制造出越来越多的组件并汲取更多的食物能量,当然其结果是:其他不甚成功的反应会因食物能源短缺而被迫终止。成功的循环甚至还会伴随新事物的出现修正自身的运行机制。

这种循环已经很貌似最成功的化学反应最终胜出的模式,而且有些接近生命的特性,也就是说一旦能够持续下去并通过从周围环境汲取能量实现自我复制的话。“在实现成功复制之前,”丹尼尔·丹尼特这样写道,“一定要能坚持不懈,就是说要有足够的稳定性,直到有一天能够形成自我修正的结构”。这一化学进化的观念有助于说明,至少在一般意义上,生命在年轻地球上诞生所必需的前提条件。

化学进化是有环境要求的,即该环境必须元素丰富多样且能容许反复实验。由此可以想见,这种环境非常罕见。那么,化学实验所需的金凤花条件有哪些呢?为什么说年轻的地球具备这如许多的条件呢?

第一,太阳系处于银河系中一个恰到好处的位置。处于银河系外围的恒星通常有薄薄的一层化学元素团,虽然那时的元素还不是很多。恒星太靠近星系的核心,就会遭到来自中心黑洞冲击波的猛烈冲击,而我们的太阳系处于一个非常适宜的位置:太阳轨道位于距离银河系半径三分之二开外的地带,也就是我们常说的银河系中的“生命适宜带”

第二,化学反应比较适合在低温环境下进行。早期宇宙太过炽热,所以原子根本无力合成分子。恒星的中心处也如是。丰富多样的化学反应一般只在相对低温的环境中才有可能,比如在距离恒星不近也不太远的生命适宜带。地球的轨道恰好处于太阳系生命适宜带的正中央附近。金星和火星轨道分别处于太阳系生命适宜带的内外边缘处。不过我们还了解到,远离太阳的某些卫星,比如拱卫土星的土卫二(Enceladus)也可能有萌发生命所需的火炉和多种化学元素。,科学家发现土卫二上面的海洋产生出氢气,而这正是地球上的早期生命赖以为生的气体。

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