主题：野狐禅 之 生命简介（一）前言 (修改稿) -- 水风

那么宇宙太空里面的有机物是如何形成的呢？阿齐瓦和谢尔伍德（Akiva Bar-Nun and Sherwood Chang, 1986）利用改进了的米勒试验作出了一些探索，他们利用能释放出高能射线的灯光替代了放电装置，以来模拟太阳光的能量，结果是出人意料的。他们不仅获得了跟米勒试验接近的结果，即使在改变多种空气成分之后，他们依然获得了很多重要的有机物质。其中甲醛（就是福尔马林的有效成分）的发现，尤为重要，因为现在已经知道，在水溶液中，甲醛可以自发地合成几乎所有的五碳和六碳的单糖。而五碳和六碳的单糖不仅是极其重要的能量物质，也是极其重要的结构物质。像前面提到的核酸，就是由核苷碱基与磷酸集团以及一个五碳糖结合在一起形成的。

在外太空中，这种高能射线无处不在。但是，因为太空中的物质极端稀疏，加上碳元素在外太空中的含量极低，所以，宇宙中的有机物很可能不是形成在太空中，而是在行星的表面。地球因为地球磁场的存在，将绝大多数的高能辐射挡在了外边，即使这样，在地球大气外层的色温层，这种高能辐射参与的能量都可以将绝大多数的物质给电离，从而将大气的那一部分形成了一个高度电离的部分。极光就是电离层的可见的一个例子。正是这电离层进一步吸收了外层空间的高能辐射，才使得地球表面只是充斥着可见光等弱能量辐射，从而让地球上的生命存在成为可能。

但是还有一个问题，这些脆弱的有机物能否承受得住流星撞击地球时所经历的高温？如果经受不住，那么我们得到的，只不过是在大气的成分中增加了一点二氧化碳和水蒸气而已。

在过去的几年中，科学家们利用各种仪器工具来模拟彗星撞击地球时的过程，其中包括一杆长达15英尺的枪，可以来发射汽水罐大小的子弹。1999年，以斯坦福大学的克里斯托佛（Christopher Chyba et al. 1999）为首的研究小组发布了他们研究的成果，他们认为如果一颗流星的原始直径超过一公里（也就是说地面的遗留物直径会超过一米，），核心部位的绝大多数的氨基酸可以经受得住这种流星的直接撞击。（虽然大多数的流星是以小角度入射地球的，但是总会有些剩下的不是。）研究撞击的一个附带的发现是，流星撞击地球的过程中，由于高温作用，会在这个过程中形成一些有机物。这些有机物的种类包括氨基酸，氰和氨等等。虽然这种方式产生的有机物在目前是微不足道的，但是考虑到早期地球大气开始形成时候，还比较稀薄，那时有更多的流星可以冲击到地面，留下大量的残留，并且在这个过程中顺便产生许多有用的副产品有机物。其中的一个研究小组甚至发现了类似原始细胞的结构（见下图），给大家带来了惊喜之余，也带来了更多的悬念，是否，这种类似原始细胞的机构就是地球生命开始的原始形态？是否这种形态只能由外来冲击而形成？更多的谜团期待着大家去解开。

在放眼宇宙太空的同时，有些科学家将目光投向了地球本身。火山，作为地球早期大气的创造者，（具体请见附录1，太阳，空气和水）本身拥有了合成有机产物的各种最初产物，加上早期地球极度活跃的火山运动，使得火山很有可能就是有机物质的主要生产者。过去几十年中，观察火山的科学家们都注意到了一个奇怪的现象，就是在火山熔岩冷却或者爆发物沉降之后，在这些岩石的表面往往会有一层很薄的有机质。关于这些有机质的来源，大家众说纷纭。曾经有人提出地幔的主要成分中就含有大量的有机物。但是随着米勒试验的成功，有越来越多的科学家们相信，这层有机物就是火山爆发的直接产物。当火山爆发的时候，喷出的气体跟地球早期的大气极其相似，在熔岩表面高温的直接作用下（或许是在熔岩冷却过程中），火山气体形成了有机物，然后被吸附在了火山熔岩那多孔的表面。佐罗托弗和邵克（Mikhail Y. Zolotov and Everett L. Shock 2000）用数学方法模拟了这个过程，最终得出了在冷却到150到300摄氏度的时候，是有机物质，尤其是高度还原性的碳氢化合物合成的最佳时节。火山作为有机物质形成的一个主要场所，已经开始得到了科学家们的认可。这样产生的有机物在所有有机物中所占的比例，还需要进一步的研究才能确认。

现在我们再来看一下，目前生命存在所需要的四大类主要物质，蛋白质，核酸，糖类和脂类。蛋白质的组建模块氨基酸；核酸的组建模块核苷酸，就是核苷，磷酸和五碳糖；以及主要的能量物质和重要的结构物质，糖类；都可以由无机物质在自然环境中直接生成。由间接的证据表明，或许脂类可以由火山爆发时顺带产生出来，但是目前，这还只是一个假说。不管如何，这些低级的有机物质，完全可以在地球的早期被产生，并逐渐积累起来。为高级有机物质结构的形成奠定了基础。

• 生之初1（二）

睡美人既然提出了生命存在的条件问题，妖道就在这里顺便说一说。也多谢大家硬着头皮看妖道写的这么晦涩的东西。顺便给大家放松一下，瞎聊一回。

其实，生命存在的条件是能量（能量的来源可以多种多样，包括太阳，海底火山口，化学能量，如硫化物，等等，只要是能够把这些能量转化为生物能量，就可能存在着生物），空气和水。（当然，还要有颗行星，要不然哪里有空气和水啊，你再打岔，我放神仙驴咬你）

[IMGA]http://images.google.com/images?q=tbn:zTMvhnV9wo4J:web.syr.edu/~iotz/Eolie%[/IMGA]

万物生长靠太阳，太阳不仅仅是生物主要的能量来源，更重要的是，让行星上的温度，保持在一个适当的范围内。生物可以在某些极端的环境下存在，比如说几乎滚开的温泉，

但是，生物能够存在的温度还是有一个限度的，生物的结构决定了生物可以长期生存的温度只能是在几度到十几度的范畴内。超出了这个限度，生物会很快的被消灭掉。（我们的巴斯的消毒法的原理）作为可以让生物生存的恒星，其质量和寿命方面的要求是非常苛刻的。要想当太阳，恒星本身的质量不能太大，太大，使得太阳的内部反应太剧烈，一方面，使得太阳周围行星上的温度太高，另外，大质量恒星会逐步把周围的行星给吞噬掉，即使吃不了地球，时不时给地球上的生物来一阵高能辐射雨可是要死人的。当然，也不能太小，太小的质量使得这颗恒星没有足够的密度来燃烧，使的周围的温度太低。而小质量的恒星一般会逐渐塌陷，形成一个高密度的中子星或者脉冲星。这种恒星只能是杀人星，绝对不会养活什么生物的。作为一颗红太阳，这颗恒星不能太年轻，（年轻则爱冲动，一发脾气，周围的生命立马玩完），因为年轻的恒星还是不太稳定。也不能太老，太老的恒星由于燃烧了太多的质量，一般会根据质量或成为红巨星，或成为中子星或脉冲星甚至黑洞，或者直接爆掉，成为一颗超新星，而众多的生物也只能作为陪葬品，陪着这颗曾经辉煌过得太阳走完自己最后的历程。

我们的太阳，不大不小，不小不老，正正好，而且太阳的最大辐射的峰值在可见光里面。这就使我们这些生物不用时刻担心这些辐射的能量会随时打断我们可怜的脆弱的DNA.(紫外线杀毒大法的工作原理之一)

讲完了这个太阳的重要性，我们接下来要说的是空气了。

现在认为，地球在太阳系开始形成的时候，已经开始搜罗了一些气体。这些气体跟太阳的主要成分是一样的，就是氢和氦。这些气体在地球最终成形之后，形成了最早的大气。随着地球结构的逐步稳定，内部的核心和地幔都形成之后，地壳开始硬化，火山开始喷发（不喷不行啊，那么薄薄的地壳，老太太吃柿子还专拣软的捏呢，不趁机闹一吧真是对不起人民对不起党，对不起老师和家长，阿，倒是忘了，我现在就已经是老师和家长了）。大量的火山气体被喷了出来，这些气体估计跟今天的火山气体几乎完全一致，包括甲烷，二氧化碳，一氧化碳，氮气，氯气（看看这些东西，真是杀人灭口，搞恐怖袭击必不可少的阿）氨气，氢气，水蒸气以及多种硫化物，主要是硫化氢等。从地球开始形成开始，大约在10亿年里面，这些气体构成了地球大气的主体。硫化物在当时的条件下并不稳定，更多的是以硫磺的形态被沉寂下来。

[IMGA]http://web.syr.edu/~iotz/ Eolie%20Sulfur%20trench.jpg[/IMGA]

所以，空气中的主要成分就是水蒸气，甲烷，氮气，氢气，氨气和二氧化碳等高度还原性或者惰性的气体成分。这个观点最初是被哈罗德，犹瑞（Harold C. Urey）在上世纪四十年代提出来的（听着这个名字耳熟吧，就是米勒试验里面那个导师阿）。一开始，大家都认为那个环境是对生物存在比较友好的一个环境。但是到1961年，这个观点开始被怀疑，现在我们已经知道，由于火山气体中含有微量的氧气和氯气以及硫化物，所以，并不是高度还原性的。后来的研究进一步证实了火山气体对于现存生物高度的杀伤性（远比恐龙要大得多。如果硬要把火山气体做个比较的话，那么也许地狱里面的味道也许差不多。）

于是，就在这么一个烟雾弥漫，伸手不见五指，（因为空气中大量的硫化物和水蒸气的存在，还有一个原因就是光线太弱。因为当时太阳的活动远没有现在这么强，火星的温度倒是跟我们这里差不多，地球整个就是一个冰球了）处处是冰火九重天（空气的温度应该很低，但是从火山中喷出的大量热量把这个星球给加热得热火朝天，不对，那个时候空气中没有氧气，绝对烧不起来。）的环境中。作为生命存在最重要的一个场景开始准备登场了。

（灯光，音像，场记，摄影，各部门注意，小强 阿磕准备登场）

因为火山活动的逐渐减弱，地球表面的温度终于降低到了沸点以下（呵呵，即使这样，把肉放进去，也可以做蒙古烤肉的）。水蒸气终于开始凝结了，并形成降水落到了地表。地表的温度随着降水进一步降低，终于，地表的温度已经降到了（铁板烤肉）100摄氏度以下的时候，地表开始积水。终于，（妖道连说了三个终于，终于终于到了点子上了）原始海洋开始形成了。

水是一种很奇妙的物质，（萨苏说，水的存在就是为了生命的存在。三丰子说，所以，水就是拿来喝的。花老乔说，不对，水是用来灌的。神游说，错了，花才是用来灌的。铁手说，我记起了当年一个关于水的故事……不爱吱声说，水是一个难题，我们可以从力学的角度来分析……非说，水，是什么东西？阿磕说，水不是东西。）也许没有原始海洋的存在，就永远没有生命的产生。因为水的弱极性，可以作为大多数物质的良好溶剂，所以各种物质在这个原始海洋中得到了富集。（富集的作用就是将反应的速度大大的加快，打个比方，就是把速度从286提高到了奔9 40G加1000G内存的一千个并行高级智能处理器的程度，阿磕说，你还是别瞎吹了，还是让我给你好好上一堂磕学科吧）富集之后，地球上面的第一批沉积物开始出现，这批沉积物表面可以吸附大量的其他物质，本身作为富集的产物和触媒（你克我服评论这个词说，真是暧昧），大大加速了各种反应的速度。原始海洋的出现的另外一个作用就是将许多在空气中不可产生的物质成功的生产了出来（比如说甲醛，还记得糖类的产生吧，这个反应并不是只能在水溶液中进行，但是在水中产生的速度要快了若干倍）。水的另外一个作用就是提供了一个厚厚的保护层，在当时大气中氧含量极低的情况下，没有臭氧层的保护，数百倍到数千倍现在地面强度的紫外线直射而下，可以杀死一切生物。但是几米厚的水面就可以将这一切挡在外面。水的高热容给所有脆弱的有机物质和结构提供了一个良好的温度缓冲空间，使得这些物质可以更长时间的被保存下来。

• 野狐禅 之 生命简介（一）前言 (修改稿)