地球是孤獨的(Rare Earth:Why Complex Life is Uncommon in the Universe)

by byronyen

本書的作者是兩位華盛頓大學教授,Peter Ward是地質學教授,而Donald Brownlee則是天文學教授。他們主張簡單生命形式確實廣泛存在於宇宙中,但地球上的高等生命卻是一連串複雜環境交互作用下的偶然產物,所以地球的演化歷程很可能是宇宙中絕無僅有的。


1.在我們的銀河系甚至是宇宙中,生命並非是稀有的,微生物或等同於微生物的生命型態,在宇宙中非常普遍。然而複雜的生命,即動物和高等植物,可能遠少於一般假設的數量。簡單生命普遍、複雜生命稀少,這兩種推測形成了地球殊異假說(Rare Earth hypothesis)。


2.天體生物學(Astrobiology,舊稱外空生物學(Xenobiology,Xenos意思是陌生人)是生物學的一種,內容不只涵蓋地球上的生命,還包括地球外的生命。天體生物學斬斷了傳統生物學的束縛,將每顆行星視為獨立的生態系統。此外天體生物學牽涉多個不同的科學領域,也消除了許多學科間的界線。


天體生物學的中心問題是:宇宙中生命有多普遍?哪裡有生物生存?有留下化石紀錄嗎?


3.1980年代初期的一項新發現:有些微生物活在海底和地底下極高溫和高壓的地方。這讓科學家思考,假如生命能存在於地球上這種惡劣環境下,那麼在其他行星、太陽系中的其他星體、遙遠恆星旁的行星和衛星上,或其內部,為何生命無法生存?


例如地底深處冰冷的玄武岩、海冰、溫泉和強酸性的池水裡,都有發現生物的蹤跡。這些生活在惡劣環境裡的微生物稱為「嗜極生物」(Extremophile),許多嗜極生物不需要光,而能透過分解化合物,如硫化氫和甲烷來得到能量,幫助新陳代謝。大部分嗜極生物屬於古菌。


4.化石紀錄顯示地球生命大約出現在40億年前,也就是說,在假設可存活條件產生時,生命幾乎就出現了。這表示初始生命本身成形,也就是自無生命物質合成似乎頗容易。那麼生命或許能在任何行星上生成,只要行星上的溫度冷卻至某個程度,讓胺基酸(構成蛋白質的基本單位)和蛋白質能形成,並透過穩定的化學鍵結合就成了。


5.雖然生命可能存在環境最嚴苛的行星和衛星上,但是複雜的生命呢?例如動物需要氧氣,但地球花了大約20億年才製造出足夠所有動物生存的氧氣。在這麼長的時間裡(或之後),太陽能量釋放變化太大,動物進化的機會就會很渺茫。有的行星因為繞行能量釋放較不穩定的恆星,其動物出現的機會極小。


地球的大小適中,化學組成和與太陽之間的距離都適宜生物生存。動物所居住的行星和所繞行的恆星間,必須有適當的距離,因為這決定行星上的水是否能維持液態。因為液態水是動物生存的必要條件,大多數行星距其恆星太近或太遠,以致液態水無法存在於星球表面。


地球上高等生物能夠出現和存活,還有一個因素,那就是地球較少有小行星或彗星撞擊。小行星和彗星撞擊行星可能會造成生物大滅絕。

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