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8页ufo科普:对外星生物的一些猜想在宇宙大爆炸后,由根本粒子组成的高温高压的“粥”渐渐冷却,形成原子这个时候宇宙中的元素主要是氢,还有一些氦假如宇宙就这样匀称地膨胀下去,那么我们的宇宙就会只由氢和氦组成,根本不会有生命由于宇宙中物质分布的微小不匀称,浓度稍高的地方会把四周的物质吸引过来,使自己的质量增大这样又会吸引更多的物质向自己靠拢,使这些地方物质的浓度不断增大,最终形成星球但是假如仅是物质浓度增大,物质本身并不变化,那么这个世界仍旧会只是由氢和氦组成幸运的是,星球内部的高温高压能使原子核彼此融合,产生更大的原子核,形成新的化学元素,包扩碳、氮、氧、钾、钠、镁、钙、硫、铁等等地球型生物所需要的元素在超新星爆发时更猛烈的条件下,还可以产生比铁更重的元素,如铜、锌、银、金、铀等,其中有些元素(如铜、锌)也是为地球型的生命所需要的到目前为止,已经有118种元素被发觉或被人工合成,其中94种存在于地球上人工合成的元素原子序数(原子核中质子的数量)很高,而且半衰期很短(比方原子序数为112的元素半衰期只有280微秒),不行能长期存在,对生命也没有意义。
事实上,构成地球型生命的主要元素原子序数都很低,比方氢(1)、碳(6)、氮(7)、氧(8)、钠(11)、镁(12)、磷(15)、硫(16)、钾(19)、钙(20)、铁(26)等等原子序数大于碘(53)的元素已经和地球型的生命没有关系,比原子序数118更重的元素(即使能稳定存在)就更不用考虑了从原子序数1的氢到原子序数118的Ununoctium,周期表上的位置已经全部填满也就是说,已经没有人类尚不知道的,原子序数低于118的元素假如宇宙中全部的星球也都是由这些元素构成,那么外星生物也必需由这些元素构成我们现在的宇宙,在各个方向上是高度“各向同性”的,即宇宙的膨胀是向全部方向特别匀称地进展的,所以在宇宙别的地方,应当存在和太阳系里面同样的元素,而不会有周期表以外的元素虽然我们不能直接到别的星系去采样化验其中的元素,但是对遥远恒星的光谱分析证明,我们在其它星系里能够观看到的元素都是已知的,并不出周期表的范围既然如此,全部的外星生命,也只能由这些已知元素构成,在这些元素的根底上“玩把戏”而人类对周期表内元素的性质,已经有了特别具体的讨论和了解,从而可以知道哪些元素可以被用来建筑生物大分子,哪些不能。
地球上虽然有94种元素,但是能形成简单的生物大分子的元素特别有限在这94种元素中,第8主族(主族是元素周期表中“竖行”中的元素,它们的化学性质彼此类似)的6种元素(氦、氖、氩、氪、氙、氡)是惰性气体它们的外层电子已经完全排满,都以单原子状态存在,“独来独往”,不和其它元素发生关系,和生命更没有关系第7主族的“卤素”元素(氟、氯、溴、碘、砹)只能形成一个化学键,自然不能连成链,形成大分子第6主族的元素(氧、硫、硒、碲、钚)是二价的,也不能形成长链而且即使它们能形成某种构造(比方假设氧原子能够连成长链),由于它们的两个化学键已经“用完”,上面也无法再连上其它的功能基团全部第1主族的元素(锂、钠、钾、铷、铯、钫)和第2主族元素(铍、镁、钙、锶、钡、镭)都是金属第3主族元素(硼、铝、镓、铟、铊)中除硼以外也都是金属除主族元素以外,全部的副族元素(也叫做“过度元素”)也都是金属而金属元素由于简单丧失电子,根本上是在像盐这样的无机小分子中存在,不能形成生物大分子的骨架硼可以和氢形成“硼烷”硼烷分子遇氧会燃烧,生成氧化硼硼烷也会在水中分解,并且对人有剧毒硼烷的分子多为三角形构成的多面体,如笼状、网状、巢状构造,而不是形成长链或环状构造。
由于这些缘由,硼不大可能是组成生物分子骨架的元素,特殊是在有水的环境中在余下的元素中,只有第4族的碳和硅(其它三个元素为锗、锡、铅),第5族的氮、磷、砷(其余两个是锑和铋)是非金属在这5种非金属元素中,只有碳和硅这两种元素的原子可以彼此相连,形成长链或环状化合物地球上全部的生物大分子的“构件”,包括氨基酸、脂肪酸、葡萄糖,都是碳原子彼此相连形成骨架的由于碳原子是四价的,所以除彼此相连用去两个或三个共价键以外,还可以有“多余”的键来和功能基团相连,形成具有生物功能的分子而核苷酸中的碱基和核糖也是以碳原子为主,加上氮原子或氧原子形成的环状化合物所以地球上的生命是以碳为根底的硅原子也可以彼此相连,形成长链或环状化合物由于硅也是四价元素,硅链或硅环上也可以连上功能基团所以在理论上,以硅为根底的生命或许是可能的但是由硅和氢组成的化合物(硅烷)在水中是不稳定的,因此以硅为根底的生命不能以水为介质由此可见,外星上虽然也可以有地球上的94种元素,但是能够用来建筑生物大分子骨架的元素也特别有限,多半不出碳和硅或许有人要问,用地球上的元素不是可以生产出各式各样具有特异性质的物质吗?比方超导体、光电材料、特别合金、碳纤维,隐形材料、半导体、尼龙等等,都是用地球上的元素构成的。
为什么外星生命不能用这种方法来建筑自己的身体呢?但是不要遗忘,这些特别物质是人先把元素提纯或先造出根本构造单位,再用特别工艺制造出来的,所以是“人造物质”而在生命形成时,是没有“人”来帮助的,只能由现成的原始材料,在当时的物理化学环境中“自己”生成形成地球型生物的原始材料早已在地球上消逝(被后来形成的生物“吃”掉了),但是陨石和彗星却含有行星形成以前太空中所含的物质这些物质可以被陨石和彗星带到地球上,作为生命发生的原料检查陨石和彗星中的有机物质,可以得到一些有用的启发从陨石和彗星中所含的有机物来看,根本上是以碳为根底的化合物比方美国的“星际尘埃使命”(Stardust Mission)收集了从彗星81P/WILD 2来的微粒,在里面发觉了大量的“芳香化合物”(由碳原子和氢原子组成的环状化合物)和脂肪类化合物(由碳原子连成的长链,上面再连上氢原子),以及甲基和羰基这样的含碳功能基团1969年9月28日落于澳大利亚的墨其森陨石(Murchison Meteorite,以陨石降落地Murchison命名)总重超过100公斤,含有15种氨基酸,包括组成我们蛋白质的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸,以及含有两个氨基的氨基酸(我们身体里的天冬氨酸、谷氨酰胺、赖氨酸也是含有两个氨基的氨基酸)。
在从陨石中取样时最简单被污染的丝氨酸和苏氨酸反而没有被测出,说明那15种氨基酸确实来自太空而且这些氨基酸是“消旋”(没有旋光性)的,即两种镜面对称的分子都有,说明它们是非生物来源的,很可能是碳、氢、氧、氮等元素的化合物被高能射线照耀,发生化学反响而形成的这个想法和美国科学家米勒(Stanley Miller)1953年在芝加哥大学所进展的的放电试验结果全都米勒对甲烷、氨、氢和水蒸气的混合物进展放电,制造出了多种有机化合物,包括氨基酸 经过不断地改良试验条件,米勒及其同事能够合成33种氨基酸,其中10种是地球型生物所使用的氨基酸除氨基酸以外,墨其森陨石还含有嘌呤和嘧啶,即地球型生物中遗传物质脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的组成局部该陨石还含有大量芳香型(环状)碳氢化合物、直链型碳氢化合物、醇类化合物、羧酸(含有“羧基”的碳氢化合物)以及富勒烯(Fullerens,完全由碳原子彼此相连构成的中空的球体、管状物或平面),说明在太空中的有机物质中,由碳原子彼此相连形成骨架的分子占绝大多数假如我们再考虑到水在外星空间广泛存在,使得硅氢化合物难以保存和进展,彗星和陨石中所含的有机物种类剧烈地示意,外星生命很可能也是以碳为根底的,而且有可能使用类似蛋白和核酸那样的生物大分子(由于其原料在太空中已经存在)。
固然以碳为根底的生命不肯定要和地球型的生命完全一样比方含有两个氨基的氨基酸,假如上面再连上碱基(嘌呤和嘧啶),在自然条件下就可以形成“肽核酸”(peptide nucleic acid)虽然它不像DNA中那样由磷酸和核糖相连形成长链,而是以蛋白质分子中那样的酰胺键连成长链,却也可以实现像DNA双螺旋那样的碱基配对,而且构造比DNA更稳定,可以担当遗传物质的角色有人认为地球上早期的生命就是由肽核酸充当遗传物质的,我们也没有理由认为外星生命不会使用这样的物质它们所使用的蛋白质类型的生物大分子或许和地球型的蛋白质有所不同不过实际情形究竟如何,要见到外星生命的实物才能知道除了推想外星生命很可能也是以碳为根底外,我们还可以依据地球上生物的进化过程,推想外星生命形成和进展很可能走的途径细胞构造原始生命要形成,首要条件是要和环境分开,所以一个限制物质自由运动的“墙壁”是必需的,也就是必需有原始的“细胞”由于分子集中是一个比拟缓慢的过程,要准时实现细胞内外的物质交换,细胞不行能太大(在地球上是微米级)在以水为介质的生命中,这个“墙壁”必需是不溶于水的,必需由“亲脂”的化合物来担当在地球型的生命中,这个“墙壁”是由磷脂组成的细胞膜。
在地球上,体型较大的生物是由多个细胞组成的,每个细胞的大小仍旧是微米级外星生命有可能也实行这样的方式,由于它们所面临的物理和化学规律和地球上是一样的自养和异养生物最初的外星生命只能是自养,由于没有别的生物可“吃”随着生命的进化,“拿”其它生物现成的“零件”来组装自己的生物(即“异养生物”)很可能消失所以外星生物很可能也有自养和异养之分假如有外星才智生物,很可能也是异养的生殖方式有性生殖能使不同生物体之间交换和共享遗传物质,使自己后代的遗传物质更具多样性,能更好地适应环境的变化外星生命是否也分性,是个好玩的问题外星生物也很可能有各种疾病,包括遗传引起的疾病和微生物引起的疾病生存竞争地球上的生物都要为资源而彼此竞争,优胜劣汰外星生物很可能也避开不了这种命运假如外星的才智生物也是通过生存竞争而进展起来的,它们对地球上的生命就有可能是不友好的 把我们当食物“吃”倒不太可能,由于组成我们身体的“零件”很可能和外星人的不同,它们无法利用但是外星人有可能和我们争夺自然资源就像英国科学家霍金(Stephen William Hawking)所警告的那样,和外星人接触可能有风险总之,外星生物虽然很可能和地球型生物不一样,但是它们也是由和地球上同样的化学元素所组成,物质之间相互作用的客观规律也一样,所以外星生命也会受到这些化学元素性质的限制,外星生命的形成和进展也不能违反一些根本的规律,其中的很多和地球型生命面临的一样。
所以外星生命也不能是任意的上面说的是我们对于外星生命的一些猜测,但是这些猜测只有在见到真正的外星生命甚至外星人之时,才能知道这些猜测是否正确这正是地球人急迫地盼望了解外星生命的缘由,尽管与外星人接触有风险。
