30: 宇宙中的生命
- Page ID
- 202105
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)随着我们对宇宙的了解越来越多，我们自然想知道那里是否还有其他形式的生命。 古老的问题是：“我们在宇宙中孤独吗？” 将我们与前几代人类联系起来。 过去，这个问题属于哲学或科幻小说领域，但今天我们有办法通过科学探究来寻找答案。 在本章中，我们将考虑地球上的生命是如何开始的，同样的过程是否可能导致其他世界的生命，以及我们如何寻找其他地方的生命证据。 这是天体生物学的科学。
在其他星球上寻找生命与寻找智慧生命不同，后者（如果存在的话）肯定要少得多。 更多地了解地球上生命的起源、演变和特性有助于我们寻找地球上其他各种生命的证据。
- 30.1: 生命的宇宙背景
- 地球上的生命基于一种称为有机分子的关键单位的存在，这种分子含有碳，尤其是复杂的碳氢化合物。 大约50亿年前，我们的太阳系是由几代恒星中产生的较重元素富集的气体和尘埃云形成的。 生命是由恒星构成的这些元素的化学组合组成的。 哥白尼原理表明，我们在宇宙中的位置没有什么特别之处。
- 30.2: 天体生物学
- 对宇宙生命包括其起源的研究被称为天体生物学。 在猛烈轰炸结束后的4亿年内，如果不是更快的话，生命似乎已经传播到我们的星球上。 生命的真正起源——从化学到生物学的过程——尚未完全理解。 生命一旦扎根，它就会进化为使用多种能源，首先包括一系列不同的化学物质，然后是光，并在各种环境条件下实现多样化。
- 30.3: 寻找地球以外的生命
- 寻找地球以外的生命提供了几个有趣的目标。 火星在早期历史上似乎比现在更像地球，有证据表明其古老的表面甚至现在在地下都有液态水。 这为直接检查古代和现代样本以寻找生命证据提供了令人兴奋的潜力。 最近对系外行星的研究使我们相信，银河系中可能有数十亿个可居住的行星。
- 30.4: 寻找外星情报
- 一些天文学家正在寻找外星智能生命（SETI）。 由于其他行星系统距离太远，因此前往恒星要么非常缓慢，要么非常昂贵（就所需的能量而言）。 尽管有许多不明飞行物的报道和媒体的大量宣传，但没有证据表明其中任何报道与外星访问有关。 如果有一天我们能找到信号，那么决定是否回答、回答什么可能是人类将面临的两个最大挑战。
缩略图：在这部由 NASA 艺术家制作的奇特蒙太奇中，我们看到了探索宇宙生命的路线图。 更多地了解地球上生命的起源、演变和特性有助于我们寻找地球以外生命的证据。 数十亿年前，我们的邻居世界火星的天气更温暖、更潮湿，这可能有助于那里的生命开始了。 在更远的地方，木星的卫星欧罗巴代表着外太阳系的冰冷卫星。 在他们的固体冰壳之下可能有巨大的液态水海洋，这些液态水可以支持生物学。 太阳系之外还有拥有自己的行星的恒星，其中一些行星在支撑地球表面的液态水和繁荣的生物圈的能力方面可能与地球相似。 研究正在积极朝着所有这些方向推进，目的是证明 “我们孤独吗？” 这个问题的科学答案 （来源：美国宇航局对作品的修改）。