我們在電影、電視上看到的外星人,雖奇形怪狀,但有一點(diǎn)不可否認(rèn),它們看起來都有點(diǎn)像人。比如說,它們都有頭,頭上有一雙眼睛,都有手,手指說不定也正好是10根。
其實(shí),地球上進(jìn)化出人類這個(gè)模樣,完全是個(gè)巧合,我們實(shí)在沒理由指望另一星球上的外星人也擁有與我們相似的外表。沒錯(cuò),我們有10根手指,但這并非為了讓我們在孩提時(shí)可以掰著指頭從1數(shù)到10,而僅僅是因?yàn)槟菞l最先爬到陸上的魚,兩片鰭上剛好各有5根骨頭。兩只眼睛一左一右,也并非為了方便我們“左顧右盼”,而僅僅因?yàn)樽钤缒芨杏X光線的動(dòng)物身上,兩個(gè)感光細(xì)胞距離正好相近。就對提高生存能力而言,其實(shí),眼睛一只長在額頭,另一只長在后腦勺上,好處還要大一些哩。
而10根手指也好,眼睛一左一右也好,這些特征都是由一時(shí)偶然的因素所塑造出來的。不要說在外星環(huán)境中難以形成這些特征,就是讓地球生命退回遠(yuǎn)古重新進(jìn)化一次,人類也可能完全變成是另一副模樣。因?yàn)榈厍颦h(huán)境的演化,也充滿了偶然。
過去的太陽更冷 生命能有今天這個(gè)樣子,完全是巧合。巧上加巧的是,地球上這個(gè)適合生命棲居的大好環(huán)境,似乎也是一系列巧事湊到一塊的結(jié)果。你可不要以為,只要在太陽系選定某個(gè)位置,放上一顆行星,澆上一盆水,然后說“生命,請”,生命就會必然產(chǎn)生。沒有這些巧事湊到一起,不論你怎么“請”,生命都是不會來的。
早在1960年代,當(dāng)天體物理學(xué)家在電腦上模擬太陽演化的時(shí)候,他們就發(fā)現(xiàn),在太陽的早年,能量輸出比今天要少25%~30%。按照目前地球上這個(gè)環(huán)境,假如太陽能量輸出減少25%~30%,將導(dǎo)致地球的平均氣溫比現(xiàn)在下降20℃左右,考慮到目前全球年平均氣溫差不多為10℃,那么平均氣溫將降至零下10℃。
這就是說,按照理論推算,45億年前幾乎與太陽同時(shí)誕生的地球,在它最初的大約20億年里,可能是個(gè)通體硬邦邦的冰球,并不適合生命生存。
但是地球早年的沉積物表明,在其誕生后不到10億年,地球就是一顆適宜生命棲居的星球了,不僅存在液態(tài)水,還已經(jīng)存在細(xì)菌這樣的簡單生物。
這個(gè)理論與實(shí)際的不相符,就是所謂的“弱陽佯謬”:因早年太陽比較暗淡,按理說地球應(yīng)該會凍成一個(gè)冰球,但實(shí)際上地球那個(gè)時(shí)候就已經(jīng)生機(jī)勃勃。
對于這個(gè)佯謬,目前科學(xué)家已經(jīng)提出多種解釋。雖然沒有定論,但有一點(diǎn)卻也相當(dāng)明顯:地球上產(chǎn)生生命的這個(gè)環(huán)境,本身就是一個(gè)難得的巧合造就的。
第一個(gè)解釋:溫室氣體 對于弱陽佯謬,最早提出、至今也最流行的一個(gè)解釋是:盡管當(dāng)時(shí)太陽要暗淡些,但地球大氣層中溫室氣體的濃度要遠(yuǎn)高于現(xiàn)在,所以也就補(bǔ)償了損失。這就好比說,雖然那個(gè)時(shí)候太陽不怎么熱,但地球穿的“衣服”厚一些,所以就沒有凍壞。
這個(gè)觀點(diǎn)不難理解,不過確定這種溫室氣體到底是什么,卻很棘手。
一提起溫室氣體,我們一般想到的是 。經(jīng)過科學(xué)家考察,在距今38億年前到25億年前,地質(zhì)史上稱為“太古代”的這段時(shí)期,地球大氣中 的濃度的確很高,最高時(shí)可達(dá)現(xiàn)在的30多倍。但問題是,在太陽比較暗淡,供熱不足的情況下,要想讓海洋里的水保持液態(tài),的這個(gè)濃度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,差不多比需要的低了10倍(也就是需要比現(xiàn)在高出300多倍才成)。這說明,當(dāng)初那條給地球保暖的、性能良好的“毯子”,并非全由 “編織”而成,肯定還有其他成分存在。
一位美國科學(xué)家提議,另外的成分很可能是氨和甲烷。它們都是比 還要厲害的溫室氣體。比如,同濃度的甲烷,其保暖效果是 的 的20多倍。
但這也有問題。早期地球沒有臭氧層,在紫外線照射下,氨是非常不穩(wěn)定的,即使在較為暗淡的太陽光下,它也很容易被摧毀。而甲烷在大氣中超過一定濃度,會形成有機(jī)霧霾。這個(gè)霧霾雖然吸收陽光,但又通過紅外線輻射把大多數(shù)熱量返還給宇宙空間。所以,太多的甲烷非但起不到保暖的作用,反而有制冷的效果,天文學(xué)家在土星的衛(wèi)星――泰坦星上已經(jīng)看到了這一現(xiàn)象。
第二個(gè)解釋:地表的反射率 既然單純的溫室氣體解釋不了弱陽佯謬,有科學(xué)家就開始尋找別的因素。
其中之一是地球自轉(zhuǎn)。由于受月球引力的影響,自誕生之日起,地球的自轉(zhuǎn)就一直在減速。這個(gè)減速肯定會改變熱量從赤道到兩極的傳輸模式,由此改變地表冰雪覆蓋的范圍。
比如,當(dāng)初地球自轉(zhuǎn)快,所以熱量從赤道傳輸?shù)絻蓸O的速度也快,兩極的冰雪覆蓋率可能比現(xiàn)在要低,而我們知道,冰雪對陽光的反射是很厲害的。假如冰雪覆蓋面積少了,對陽光的反射少了,更多的熱量就留在了地球上,這相當(dāng)于給地球保溫。
此外,整個(gè)地球的反射率還深受海、陸分布等因素的影響。海洋比起陸地,同等面積下會吸收更多的熱量,所以海洋的反射率比陸地低;不過海洋一旦結(jié)冰,那么反射率又會高于陸地。
由于地球表面的板塊無休止地運(yùn)動(dòng),在遠(yuǎn)古的時(shí)候,地球反射率肯定跟現(xiàn)在是很不一樣的,但我們對早期地球的反射率一無所知。一位丹麥科學(xué)家證明,如果設(shè)想地球早期陸地覆蓋面積較少,再考慮云層對地表反射光的“攔截”,就可以把地球的反射率降低到足夠低的程度,不需要更多的溫室氣體,用反射率就能解釋弱陽佯謬。
第三個(gè)解釋:地球離太陽更近 與此同時(shí),一些天文學(xué)家還把懷疑的目光投向地球在太陽系中的位置。
2009年,一位法國天文學(xué)家通過電腦模擬發(fā)現(xiàn),內(nèi)太陽系的行星軌道并非能一直穩(wěn)定地存在下去。受外太陽系木星等巨行星引力的作用,在今后大約35億年內(nèi),水星將偏離軌道。在偏離過程中,有可能跟金星、地球和火星中的某顆行星相撞。
受此啟發(fā),一位天文學(xué)家認(rèn)為,將來發(fā)生的事情過去可能已經(jīng)發(fā)生過。他設(shè)想,如果過去地球離太陽更近,后來才移到目前這個(gè)位置,那就能很漂亮地解決弱陽佯謬。
這個(gè)設(shè)想并不離譜。我們只需要把今天的日地距離減小百分之幾即可。至于為什么過去的日地距離會比現(xiàn)在小百分之幾呢?科學(xué)家設(shè)想,大約25億年前,兩顆行星相撞,這個(gè)事件改變了太陽系原先的格局,把地球輕輕朝外推了一把,于是就推到了現(xiàn)在這個(gè)位置。 這就好比地球在跟太陽“躲貓貓”:當(dāng)太陽較為暗淡的時(shí)候,地球因距離太陽較近,所以沒有凍成冰球;當(dāng)太陽燃燒旺起來的時(shí)候,地球又因此時(shí)離太陽較遠(yuǎn),所以沒有被太陽烤焦。
我們已經(jīng)為弱陽佯謬找出了這么多解釋,不過上述任何一種目前都不占絕對優(yōu)勢。多數(shù)科學(xué)家傾向于認(rèn)為,這些解釋可能都對,都對地球的保暖做出了貢獻(xiàn)。這就是說,早期地球之所以沒變成一個(gè)冰球,要?dú)w功于一系列的巧合,比如那時(shí)溫室氣體濃度恰好比現(xiàn)在要高得多,其中甲烷的濃度又剛好適中;地球自轉(zhuǎn)要比現(xiàn)在快;陸地面積恰好比現(xiàn)在少;云層比現(xiàn)在厚;地球離太陽的距離比現(xiàn)在小……沒有這一系列的巧合,那么在頭320億年,地球可能就是一個(gè)了無生機(jī)的冰球。
既然在一個(gè)現(xiàn)成的、適宜的“襁褓”中,生命的誕生尚且仍需要一系列的巧合(這在很多文章中已做過說明);現(xiàn)在我們又證明了,單為了準(zhǔn)備這么一個(gè)“襁褓”,都需要這么多的巧合;所以,你現(xiàn)在該明白生命的出現(xiàn)有多難!我們實(shí)在沒理由對外星生命的存在表示樂觀。
宇宙如此廣袤,生命又如此罕見,我們找不到外星人,不是很正常的事嗎?
生命導(dǎo)演的
地球冷暖周期
太古代是從地球初始到距今25億年前的古老時(shí)代,證據(jù)表明,太古代時(shí)期比太陽演化模型所預(yù)言的地球氣候要暖和得多。雖然對于這一現(xiàn)象如何解釋,還眾說紛紜,但對于這個(gè)暖和時(shí)期是怎么結(jié)束的,卻不存在爭議:地球很快就冷卻進(jìn)入了它的首個(gè)冰期。這是地球史上最長、最冷的一個(gè)冰期,而這一冰期正好發(fā)生在太陽逐漸轉(zhuǎn)暖的時(shí)候,這不是很奇怪嗎?
導(dǎo)演這一事件的主角是地球上剛開始繁盛的生命,尤其是地球上最早的光合作用細(xì)菌。它們釋放出氧氣,氧氣破壞了大氣中的甲烷,在紫外線作用下,甲烷和氧氣發(fā)生反應(yīng),生成 和水。而甲烷是比 強(qiáng)20多倍的溫室氣體。 在氧氣濃度升高之前,甲烷能在大氣層中穩(wěn)定存在1萬年左右,自有了氧氣之后,平均一個(gè)甲烷分子的壽命只有10年左右了。甲烷濃度急劇下降,所以地球就變冷了。
那么,地球后來又是如何走出冰期的呢?答案需要到地球上 的循環(huán)規(guī)律上去找。
大氣中的 溶解在雨水中并被帶入土壤,形成了碳酸鹽礦物,而后碳酸鹽礦物又通過地質(zhì)運(yùn)動(dòng)鉆入地下深處。經(jīng)過數(shù)百萬年之后,隨著火山噴發(fā),這些埋到地下的 回到大氣中,從而完成一個(gè)循環(huán)。
當(dāng)冰期開始,氣溫下降的時(shí)候,水更多的以冰雪的形式降到地表,冰雪是不會溶解 的,所以溶解到雨水中、并帶入地下的 也少了。但火山活動(dòng)卻不受冰期的影響,繼續(xù)噴發(fā)出原先埋在地下的 。這樣大氣中 越積越多,由于溫室效應(yīng),氣溫就開始回升,導(dǎo)致冰期結(jié)束。