TUhjnbcbe - 2023/9/13 20:02:00
地球的形成历史距今长达46亿年，看似非常漫长，但与无比浩瀚、无穷无尽宇宙的发展演化相比，也仅仅是其中非常微小的部分。而地球生命的诞生，离不开宇宙环境的孕育，也离不开地球自然环境变化的驱动，其中有生命形成的客观必然性，也具有不可复制的多种偶然性，这也决定了我们目前的科学技术水平无法合成一个生命，哪怕是一个单细胞生物。地球的诞生地球的形成历史，是与太阳的诞生密不可分。大约在46亿年以前，太阳所处的区域，还只是由一些气体物质和星际尘埃所“填充”，据推测，这些星际物质是由另外一颗历史更为悠久的恒星，在其生命历程结束之后，向外喷洒出其大部分的组成物质所形成的，其主要成分是氢和氦，还包括氮、碳、氧这些现在看来生命形成所必须的“生命元素”，以及微量的钾、钙、铁等金属元素。如果从时间跨度很长的大尺度来看，任何恒星从诞生、到发展、再到衰老死亡，也是各种物质和能量的循环演化、不断反复的一个过程，与生命的历程是何等的相似呀。这些星际物质受到外界巨大恒星引力波的影响不断地发生扰动，改变其原有相对静止的存在状态，持续发生着碰撞，一些固态物质逐渐发生聚合，体积和质量越来越大，同时在碰撞能量的输入下温度也缓慢增加，形成恒星的胚胎。当聚积的物质越来越多，就会按照动量守恒定律围绕核心开始转动，同时吸收更多的气体和尘埃物质，达到一定程度以后，就会触发氢元素的核聚变反应，按照质能转换定律，质量的亏损部分以能量的形式向外释放，于是太阳就诞生了。而在太阳引力不足于将星际物质吸入的外围区域，原来的星际物质也同时在进行着碰撞，在太阳辐射压力的推动下，质量较轻的气体元素被更多地推到较远的轨道，而质量较重的元素则保留在近日轨道，在这些近日轨道内，逐渐聚合成不同的固态岩质行星，它们又经过不断地碰撞、分离和重组，慢慢地形成能够清理出各自轨道内小型天体的能力，最终形成了四个固态行星，分别是水星、金星和地球。地球生命诞生的难以复制性这么多年来，科学家们对地外行星的探索持续深化，也发现了很多和地球状态相似的类地行星，其中一部分和地球与恒星的相对位置非常吻合，人们称之为“超级地球”，但是无一例外，这些星球上面至今还没有观察到任何生命迹象，只有一些生命形成所具备的若干条件，这也从侧面印证了地球上生命的诞生，是一个集客观条件和概率于一身的“完美组合”，离开了哪一样或者缺少了哪一个条件，地球的生命诞生之路必将变得非常困难。从碳基生命形成所依赖的必需条件来看，地球上之所以产生生命，必须拥有以下的基本条件：适宜的温度。处在太阳系的宜居带范围之内特别是宜居带的中心，温度不高也不低，保障了液态水的存在。初期的还原环境。地球在形成早期，虽然拥有浓密的大气层，但氧气含量非常低，为有机物的合成提供了完美的还原环境，有效避免了在宇宙辐射环境中有机物质发生氧化而变性或者分解。持续稳定的能量输入。地球早期大气层中，氧元素的稀少，还造成大气层中臭氧几乎不存在，太阳辐射特别是紫外线，可以不受任何阻挡照射到地表，这种能量的持续输入，为地球大气层中形成闪电激发有机物的合成创造了得天独厚的条件。以原始海洋为核心的稳定水汽循环。地球刚形成时，地表水分含量非常低。据科学家推测，后来在几亿年的漫长演化过程中，在大量彗星降落和地球火山喷发的影响下，带来了大量的水源，一方面逐渐冷却了地球的温度，另一方面又持续地进行着蒸发、凝结，在地势较低处逐渐聚集起来，形成了原始海洋，为生命的诞生提供了“温床”。适宜的地球磁场环境。由于地球内核的持续运动，内核大量液态物质随之进行周期性流动，在与固态岩层碰撞和摩擦过程中产生了稳定的磁场，将大部分宇宙射线和高能粒子从地球外围反弹出去或者引导到两极地区，避免了高强度的辐射对原始简单生命形成所造成的冲击和伤害。除此之外，木星和月球对地球也无时无刻地不在进行着保护，将原本向地球进发的、来自伊柯伯带和小行星带的大量小行星和彗星，吸引到它们的“怀抱”，为地球生命的诞生又增加了成功率。人工合成生命的难点先前有一些科学家，在实验室中模拟宇宙特别是地球的早期环境，为系统源源不断地提供各种参数的输入，但是也仅能创造出一些简单的有机物质，比如氨基酸等，始终无法合成生命形态哪怕是一个单细胞生物。我想，之所以出现这种情况，主要的原因有：一是为生命形成创造必要的环境与合成生命有本质的区别。刚才提到科学家们所做的实验，无非是模拟地球原始的各种环境，在能量输入、物质输入的前提下，给予一定的时间，让其自然发展和演化，这和动物的“散养”和“饲养”相类似，只是提供的环境不同而已，没有通过必要的科学技术手段，通过人工的方式合成生命形成所必备的结构和条件。二是人工难以合成生命的基本组成单元。无论是动物还是植物细胞，都具有明显的结构性组成，拿动物和植物的祖先原核生物来说，虽然是单细胞生物，但是我们还无法通过合成的手段，利用相应的元素和分子，创造出细胞质、细胞膜或者DNA片断中的任何一种结构。三是对于生命激发点的机理没有掌握。即使我们通过科学技术水平的提升，创造出了细胞质、细胞膜、DNA片断，也进行了组装，但是从物质形态到生命形态转变的激发点是什么、在什么条件下激发、通过什么手段激发，我们目前还无从知晓，这个量变到质变的过程，将是决定着我们能否人工合成生命最关键的地方，也是最大的难点。总结一下地球之所以能够形成生命，既有整个太阳系形成之后，各项客观条件综合作用的结果，也是很多保障性、支撑性条件综合作用之下多种偶然性叠加的结果。生命的诞生，正是在这种必然性和偶然性同时存在，又极难复制条件下的“幸运儿”。从目前情况看，我们可以模拟生命形成的条件，但却始终无法合成生命，这既有技术层面的因素，也有我们认知方面的缺陷，似乎总有一道无法逾越的“鸿沟”，这也是让众多科学家们为之兴奋和持续探索的源动力。