既然宇宙是从零开始的,为什么还会存在很多有机分子?

如题所述

生命的出现完全是一个时间尺度的问题,百年难得一遇的事情,可能在一亿年的时间里就会变得那么平常。”——卡尔·萨根

科学家为什么一直致力于寻找地外生命,包括2020年各个国家计划往火星发射的探测器中,都有寻找火星生命的科学项目!因为从科学的角度来说,宇宙锻造出生命基石(有机分子)是一件很普遍的事!而且我们现在也知道水这中生命必须品也不是地球独有的!

那么我们的宇宙是如何从零开始创造生命的? 下面又是一部老生常谈的宇宙故事!

恒星的诞生,一切的开始

宇宙的故事,我们每个人或多或少都知道那么一点!每次一提到宇宙,第一句话就是:在很久以前或者在宇宙还很年轻的时候,宇宙是非常炙热和稠密,是一片温度极高的等离子体海洋,过高的辐射能量不允许任何中性原子的形成!这一点我们很好理解,太阳内部目前就是这样,高温和高压会让中性原子发生再电离!

由于快速的膨胀导致了宇宙的快速冷却,到宇宙诞生仅4分钟的时候,宇宙的大小和温度,已经无法继续融合元素了,这也解释了宇宙一开始为何没有锻造出更重的元素,因为来不及!

这时的宇宙(按原子数量计算)由92%的氢,8%的氦,以及少于0.0000001%的其他物质。在这之后宇宙会继续膨胀、冷却,在数百万年之后宇宙物质组成的大尺度结构在慢慢的显现出来!下图左边可以很清楚地看到,宇宙空间的黑暗,充满了大量的气体分子云,一些小的结构慢慢在显现,直到有图出现了恒星、星团、星系,照亮了黑暗的宇宙空间。

这个过程花费了很长的时间!因为引力需要足够的时间才能把原始气体拉到足够稠密的区域,经过漫长的积聚和坍缩,宇宙诞生了第一批恒星!

恒星加工厂——生命元素的开始

恒星通过将轻元素融合成更重的元素来获得能量。如果我们质量最大的恒星,我们会发现什么?

大量的氢和氦已经被融合成更重的元素,包括碳、氮、氧、磷、硅、硫和铁,这些都是构成生命的元素!

我们知道恒星并不永恒,也有生老病死!如果一颗恒星的质量是太阳的四倍,当它耗尽燃料时,就会以一种非常壮观的景象把大部分外层的物质喷发到星际空间中,形成一个行星状星云。

如果一颗恒星的质量是太阳质量的数百倍,恒星死亡时就会爆炸,在几秒钟内将恒星撕裂,这就是我们常说的超新星!

不管是哪种方式,在死亡恒星周围的整个空间区域存在“丰富”重元素。所以宇宙不再只是氢和氦,还有碳,氮,氧,很多其他的元素。

我们的宇宙已经有138亿年的历史,而这些超大质量恒星的寿命往往很短,几百万年已经算长寿的了,所以宇宙有足够的时间在各处发生超新星爆炸,抛洒形成生命的元素。也就是大约46亿年前,一团富含气体和尘埃的云团(主要是氢气),但也含有大量其他元素,坍塌形成了我们的太阳系。这个过程在宇宙真的很常见!

米勒-尤列实验——实验室创造出了有机物

当引力把一堆元素聚集在一起,它们不只是简单坍缩成卫星、行星和恒星。引力也创造了宇宙中最大的化学装置。

这个化学装置里面有碳、氮、氧和氢,再加一些微量元素和一些能量,我们也可以通过这个方法模拟、重现数十亿年前地球上可能发生的事情。

这种装置实验被称为米勒-尤列实验,它能产生糖和氨基酸等物质。换句话说,就是有机分子,生命的基石!

关于这个实验的研究已经深入到可以产生像腺嘌呤这样的分子,腺嘌呤是DNA和RNA的基石之一。

从天而降的证据——有机物在宇宙中无处不在

你可能会问:对!实验室里确实把不相干的元素合成了有机分子,那么我们有什么证据证明宇宙能独立完场这么复杂的过程。

我们都知道想揭开一个谜团,需要艰难的寻找证据,但是这个证据确实从天而降的!

这块默奇森陨石于1969年在澳大利亚坠落,重达100多公斤。在这块陨石中发现了超过14000个有机分子,其中包括70多种地球上没有发现的氨基酸,惊讶吧!

换句话说,在一个典型的恒星系统中,就会存在不同的生命基石!宇宙,通过恒星工厂中元素的简单化学反应,就可以创造出生命所需的所有成分。

真的,在宇宙中生命的基石无处不在,如果以后我们没有在银河系的其他地方发现生命,我自己都接受不了这个事实。

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