生命起源於火星,人類是火星人?這種大膽的假說在科學界引起討論

2022年06月28日12:20:17 科學 1574

生命是如何產生的呢?現如今關於生命從何而來的觀點五花八門,美國加利福尼亞理工學院教授約瑟夫·卡什賓克卻認為:「太古的生命不是在地球上誕生的,而是從火星來的。」

生命起源於火星,人類是火星人?這種大膽的假說在科學界引起討論 - 天天要聞

40億年前的地球

加州理工學院的約瑟夫·卡什賓克在格陵蘭島上發現了一種38億年前的岩石,被稱為「黑色頁岩」。

卡什賓克說到:「當你看黑色頁岩時,你會看到一層美麗的薄層。這些岩石能夠避開水面上的洶湧波濤,這意味着它們是在海洋中更深的地方形成的。事實上,我們看到的幾乎所有40億年前的岩石都表明,地球是一個只有海洋的世界。」

40億年前,地球與今天的情況相差甚遠,是一個幾乎沒有陸地,只有海洋的星球。許多科學家認為,地球上巨大的「大陸」形成於大約27億年前,或者更晚,這得益於當時火山活動的增加。

卡什賓克接著說到:「為了形成生命,你需要用有機物製造大分子,而要做到這一點並不容易,因為40億年前,地球上沒有陸地,全部被海洋覆蓋。如果有太多的水,反應就無法進行。另一方面,火星有陸地以及海洋,所以如果你比較40億年前的兩顆行星就會發現,火星會更適合生命的存在。」

生命起源於火星,人類是火星人?這種大膽的假說在科學界引起討論 - 天天要聞

死亡谷的生命誕生過程

卡什賓克認為,了解40億年前火星環境的最佳地點在加利福尼亞州的死亡谷。

死亡谷每年的降水量僅為50毫米,這是一個乾燥的大地綿延的地區。卡什賓克來到了該地區的中心——巴德沃特。

死亡谷地區中心的巴德沃特,這裡的區域被白色的晶體包圍,一種奇怪的景象蔓延開來。卡什賓克拿起一撮大約2厘米厚的某種晶體,舔了舔,隨後說到:「鹹的。」這是天然鹽。

「這些是曾經存在的大湖泊蒸發後留下的鹽漬。死亡谷是北美大陸上海拔最低的地方,大量的水流入其中。在一段時間過後,這裡的水蒸發了,裏面的元素濃縮了,它們成為了這些晶體。在這裡你可以看到以前湖泊的痕迹。」

卡什賓克隨後指了指幾百米外的一個懸崖,懸崖上有一條微弱的黑線。那是以前的水面。海浪襲來,削去了岩石。

這裡曾經是一個湖。但是隨着乾燥,水中的成分濃縮了。卡什賓克認為,正是這種乾燥的陸地,才是生命誕生的理想選擇。死亡谷的形成就是生命誕生的過程。

生命起源於火星,人類是火星人?這種大膽的假說在科學界引起討論 - 天天要聞

為什麼水對有機生命來說是必要的?

所有生命都有由兩條鏈組成的「DNA」(脫氧核糖核酸)。DNA原本被認為是由一條鏈「RNA」(核糖核酸)產生的。

RNA是一條被稱為「核苷酸」的有機材料長鏈。 核苷酸也是由稱為「鹼基」、「脫氧核糖」和「磷酸」的連接部分組成。

從鹼基、脫氧核糖和磷酸到DNA的過程涉及幾個關口。

第一道關口是核苷酸的合成。為了連接這些部件,需要去除水分子。水太多的話是很難發生反應的。

生命起源於火星,人類是火星人?這種大膽的假說在科學界引起討論 - 天天要聞

解決這個問題的環境就在死亡谷。

卡什賓克說,到處滾動的小岩石表明了這一點。岩石乍一看沒有什麼變化,但仔細一看,就知道是一塊大岩石裂縫形成的。

「一下雨,鹽就會融化成水,然後進入岩石的縫隙。不久乾燥後,水蒸發後,鹽就會在岩石中形成結晶。形成這個結晶的時候,岩石就會因為膨脹的力量而裂開。」

裂縫的岩石的存在,說明了在死亡谷中水的流入和乾燥反覆發生了好幾次。

「要產生生命,必須從單純的有機物中形成複雜的DNA,最適合這個環境的一個是乾燥的地方。因為生命是通過去除水分子連接有機物而產生的,所以需要乾燥的環境。」

在合成核苷酸時,在陸地上,而且反覆水的流入和乾燥的環境才是理想的。而且從最新的探測中,我們知道了在太古的火星上存在着同樣的環境。

作為證據的岩石,在火星探測車奧布丘尼蒂(Opportunity)着陸的梅里迪亞尼平原(Meridiani)上被發現。在那塊岩石上,有好幾個細長的裂縫,可以認為是與在死亡谷看到的破碎的岩石相同的構造而產生的。

除此之外,探測車還發現了一種叫做黃鉀鐵礬(Jarosite)的礦物。在地球上,這是在水乾涸的地方可以看到的礦物。根據這些證據,卡什賓克認為,在太古的火星上,與死亡谷一樣,水的流入和乾燥是反覆的。

在40億年前,火星上有一個全是水的地球所沒有的環境。這種環境下,能夠誕生出生命的條件。

生命起源於火星,人類是火星人?這種大膽的假說在科學界引起討論 - 天天要聞

掌握生命誕生關鍵的物質

有海洋和陸地的火星可以說為生命締結DNA的第一步——核苷酸的合成具備了理想的環境。那麼下一步,RNA的合成又如何實現呢?

當核苷酸存在於水中時,它們不會像現在這樣結合。這是因為它們會隨着時間的推移而分解。30年來,從實驗中不斷探索生命誕生過程的美國倫塞勒理工學院教授詹姆斯·費利斯(2016年去世)找到了解決這個問題的關鍵。

費利斯生前接受訪問時說道:「我們正在研究粘土礦物,發現了一種被稱為蒙脫石的粘土,這很重要,因為它有促進化學反應的力量,在進行RNA合成時使用蒙脫石,反應會一氣呵成。」

實際上,費利斯等人用蒙脫石做了相關的實驗。在試管中加入少量蒙脫石和活化的核苷酸溶液並攪拌。經過3天後,用測定器測定,核苷酸最長連接了15個。僅僅3天的時間就有15個核苷酸連接產生。

實際上,蒙脫石從微觀上看是帶電的層。通過電的力量,核苷酸被吸引到層之間。每個分子在特定方向上整齊地排列在粘土上。其結果是,結合效率很高。

費利斯興奮的說道:「這一發現非常重要,有了蒙脫石,你就可以排起一長串分子,我們過去連過50個,也就是說只要有蒙脫石,生命誕生的可能性就很高。」

可能掌握生命誕生關鍵的蒙脫石。這種神奇的粘土在火星上也有發現。2009年,探測器MRO在梅里迪亞尼平原的一部分發現了被認為是蒙脫石的粘土。

也就是說,火星上存在生命必備的DNA與RNA產生的兩個條件,即反覆水的流入和乾燥的環境,還有蒙脫石。

生命起源於火星,人類是火星人?這種大膽的假說在科學界引起討論 - 天天要聞

「我們的母星是火星!」

卡什賓克指出,40億年前的火星比只有大海的地球對生命的誕生更有利。

「生命是在哪裡誕生的?我想不是40億年前的滿是水的地球。那個時候的火星上有海,也有乾燥的陸地。隕石坑的凹陷變成了湖泊,在那裡水的流入和蒸發反覆。太古火星的環境,有可能與生命的誕生相連。我們的母親行星是火星,我認為我們是火星人。「

如果說生命誕生於火星,那麼又是怎麼來到地球的呢?

針對這個疑惑,卡什賓克說,從火星到地球的移動,有一艘非常合適的「宇宙飛船」。那就是隕石

根據卡什賓克的構想,40億年前,生命的先祖誕生於火星之上,隨後又「乘坐」着一艘名為隕石的小宇宙飛船來到了地球。

那麼,隕石又是如何從火星飛到地球的呢?

卡什賓克思考的劇本是這樣的。40億年前,火星上產生的微生物也生活在岩石中。有一天,小行星撞擊墜落在火星上,無數的碎片飛出宇宙空間,經過漫長的太空旅行,其中一些微生物到達地球,生存下來的微生物成了我們的祖先。

生命起源於火星,人類是火星人?這種大膽的假說在科學界引起討論 - 天天要聞

微生物能忍受長時間的宇宙旅行嗎?

卡什賓克的劇本看上去非常合理, 但是,這個劇本要成立有三個條件。

第一個是隕石到達地球的「旅行時間」問題。

第二個是在太空中飛行的「輻射」問題。

第三個問題是隕石進入地球大氣層時的「熱量」問題。

首先,讓我們考慮「旅行時間」。如果時間太長,甚至微生物也會在途中死亡。英屬哥倫比亞大學的教授布雷特-格拉德曼計算了旅行時間。

「你可能會驚訝,一塊石頭首先會從火星來到地球。因為在廣闊的宇宙中,地球只是一個小小的存在。」

格拉德曼先生用計算機計算了多長時間在太空中旅行,才能到達地球。當小行星撞擊火星時,碎片會向各個方向飛出,但根據飛出的方向和地球的位置關係,到地球的移動時間會發生變化。

計算結果顯示,如果一塊碎片以每秒3.3公里的速度射入太空,大約1%的碎片會在一百萬年內到達地球,0.1%的碎片會在10萬年內到達地球,0.00001%的碎片會在10年內到達地球。

「一次大的撞擊有時可以噴射出數以億計的碎片,所以即使在10年的條件下,也會有十幾個碎片到達地球。你可能對旅行時間之短感到驚訝,但這是射出的碎片數量之多的自然結果。」

隕石到達地球所需的旅行時間似乎並不那麼難以實現。

生命起源於火星,人類是火星人?這種大膽的假說在科學界引起討論 - 天天要聞

會有不受輻射影響的生物嗎?

那麼,第二種情況,即空間輻射呢?

對於生活在岩石中的微生物來說,宇宙輻射也是一個主要的威脅,因為它的能量含量高,而且能夠滲透到岩石內部。微生物能在輻射下生存嗎?

日本原子能機構(JAEA)高崎高級輻射研究所的鳴海一成利用細菌測試了這個問題。

放射性球菌被稱為對輻射有強烈抵抗力的細菌。鳴海一成將1000萬個脫氧核糖核酸和大腸桿菌分別放在培養皿中,並將它們暴露在高能輻射下,即所謂的重粒子輻射。

結果便是,大腸桿菌被殺死了,但脫氧核糖核酸菌卻存活下來並繁殖了。從這個實驗來看,人們認為脫氧核糖核酸可以在宇宙輻射中生存10年。

為什麼脫氧核糖核酸能夠在高能輻射下生存呢? 這是因為該細菌有一種蛋白質,可以加速DNA修復。這意味着,即使DNA的雙螺旋被輻射完全切斷,它仍然可以被修復並存活。

這樣看來,在宇宙中隨處可見的輻射問題似乎也能夠解決。

生命起源於火星,人類是火星人?這種大膽的假說在科學界引起討論 - 天天要聞

從火星飛來的隕石上殘留的證據

但是最後留下了一個很大的問題,這便是岩石進入地球大氣層時暴露的「熱量」問題。

從大氣層落下時隕石的表面溫度達到數千攝氏度。微生物能突破這個極限狀況嗎?

卡什賓克先生決定用實際來自火星的隕石來驗證這個問題。為此使用的是在南極發現的被稱為ALH84001的隕石。

這顆隕石40億年前在火星的岩漿堆中結晶,飛到了地球。卡什賓克利用可以測量岩石微小磁場的「磁顯微鏡」,從隕石的磁場中,調查了隕石是否在高溫下被加熱。

從磁場中可以知道過去的熱量的數據,岩石冷卻凝固時,數據記錄著隕石的磁場方向。另外,由於地殼的變動等形狀歪斜,在隕石中也留下了記錄。

卡什賓克調查了一些較大的火星隕石,發現靠近隕石表面的部分磁場方向不齊,參差不齊。磁場被複位,是經歷了高熱的部分。

另一方面,隕石的內側,磁場的方向保持均勻。這表明磁場沒有複位。

「隕石經過地球大氣層時,被強烈加熱,消除了外側約3毫米的磁場。也就是說,熱量只到達了那裡。3毫米以上的內側,沒有加熱到很高的溫度。」

進一步調查了發生磁場複位的溫度,結果為40℃。也就是說,原來的磁場殘留的隕石的內側被保持在40℃以下。

「如果在40℃以內,細菌就不用說了,動物的卵也能存活下來。我們的祖先就是這樣的宇宙飛船,來到地球的吧。」

生命起源於火星,人類是火星人?這種大膽的假說在科學界引起討論 - 天天要聞

微生物能夠在太空中旅行

看來,微生物可以在進入大氣層的高溫下生存。火星上的生命通過隕石來到地球,成為我們的祖先。卡什賓克的理論正變得越來越合理。

今天,火星是一個極其寒冷的沙漠。 但是40億年前,人們發現火星是一個比地球更適合生命的星球,有海洋和陸地。

火星真的是所有生命的家園嗎?科學家們探索生命根源的挑戰將繼續下去。

科學分類資訊推薦

研究發現消失的尼羅河支流 或助解開金字塔建造之謎 - 天天要聞

研究發現消失的尼羅河支流 或助解開金字塔建造之謎

新華社北京5月21日電 研究人員日前繪製出尼羅河一條現已乾涸的支流地圖,認為它可能幫助古埃及人建造了31座金字塔,包括著名的吉薩金字塔群。研究成果由最新一期英國《通訊-地球與環境》雜誌刊載。 埃及金字塔最集中的地區是自吉薩市向南至利什特村之間的一片沙漠。那裡距離尼羅河有數十公里遠,但發現了港口遺迹。埃及學家...
2023年重慶長江幹流監測到魚類93種 珍稀特有魚類出現頻率增加 - 天天要聞

2023年重慶長江幹流監測到魚類93種 珍稀特有魚類出現頻率增加

封面新聞記者 李茂佳在國際生物多樣性日來臨之際,5月21日,重慶市生態環境局舉行重慶市生物多樣性保護情況新聞發佈會。2023年,重慶長江幹流監測到魚類93種,較禁捕前增加47種。長江鱘從禁捕前監測到的7尾增加到249尾,珍稀特有魚類出現頻率增加,出現範圍擴大。新聞發佈會現場。重慶市生態環境局黨組成員、副局長陳衛表示...
全球首台!我國量子測量領域取得重要突破 - 天天要聞

全球首台!我國量子測量領域取得重要突破

5月21日,全國首屆量子精密測量賦能產業發展大會,在安徽合肥舉辦。會上,全球首台商用低溫版量子鑽石原子力顯微鏡正式亮相。該顯微鏡由國儀量子技術(合肥)股份有限公司(以下簡稱「國儀量子」)自主研製,這標誌着我國量子精密測量技術的產業化發展,取得重要突破。△低溫版量子鑽石原子力顯微鏡。圖片來源:國儀量子國...
世界首次:科學家成功對 μ 子實行「冷卻」加速,約達光速 4% - 天天要聞

世界首次:科學家成功對 μ 子實行「冷卻」加速,約達光速 4%

IT之家 5 月 21 日消息,日本 J-PARC 研究中心、日本高能加速器研究機構聯合發佈公報,宣布完成了業內首次對 μ 子進行「冷卻」和加速的操作,朝着實現世界首個 μ 子(渺子)加速器邁出了一大步。據介紹,研究團隊在 J-PARC 中心使帶一顆正電荷的正 μ 子減速到幾乎停止(光速的 0.002%)的狀態,並使正 μ 子的方向和速度...
氣象水文部門預測:今年「龍舟水」水情較往年略偏重 - 天天要聞

氣象水文部門預測:今年「龍舟水」水情較往年略偏重

5月20日迎來「小滿」節氣,民諺有雲「小滿小滿,江河漸滿」。進入「小滿」節氣,雨水豐盈,江河的水逐漸增多。根據廣州市水文氣象數據統計,5月20日廣州市降暴雨,其中白雲、花都、增城等區降大暴雨,全市平均日雨量74.0毫米。豆大雨點落在地面,濺起水花。圖/廣州日報新花城記者:吳子良受強降雨影響,5月20日全市江河水位...
值得收藏!《常州市野生鳥類圖冊》發佈 - 天天要聞

值得收藏!《常州市野生鳥類圖冊》發佈

現代快報訊(記者 陸文傑)鳥類是生物多樣性的重要指示類群,是評價生態系統健康狀況的關鍵性指標。隨着生態環境的改善,常州鳥類生境狀況大幅提升,越來越多的野生鳥類翱翔在青山綠水間,野外鳥類記錄不斷刷新,珍稀鳥類頻頻亮相。它們用翅膀為生態環境投票,實名認證了常州生物多樣性工作的豐碩成果。在5·22國際生物多樣...
馬斯克豪言:30年內火星城市崛起,人類新家園即將誕生! - 天天要聞

馬斯克豪言:30年內火星城市崛起,人類新家園即將誕生!

埃隆·馬斯克,這個科技界的狂人,他總是有着讓人震驚的想法和計劃。這不,他又在火星上動起了腦筋。他旗下的SpaceX公司,一直在研究怎麼把人送上火星,還在想方設法要在那上面建個城市。圖片來自網絡馬斯克在社交媒體上可是挺活躍的,他就在那兒說,未來30年,火星上肯定會有人類城市。
研究發現英國 AI 聊天機械人的安全措施容易被繞過 - 天天要聞

研究發現英國 AI 聊天機械人的安全措施容易被繞過

劃重點:- ️  英國政府研究人員發現,防止 AI 聊天機械人發出非法、有毒或露骨回應的保護措施可以被簡單的技術繞過。-   通過測試,研究人員發現五個系統 「極易受到攻擊」,甚至在沒有有針對性地繞過保護措施的情況下,也能產生有害回應。-   安全防護可以通過 「相當簡單」 的攻擊繞過,例如指示系統以 「當然,...