在40亿多年前,太阳系刚形成后,那时的太阳系与现在大不相同。 当时的太阳质量比现在稍微高一些,但光度或辐射功率只有现在的五分之四,恒星随着年龄的增长而变热。 在接近太阳的4颗岩质行星中,3个世界看起来很相似。 当时,金星、地球、火星上有稀薄的大气层,表面有液体的水和生命的有机成分。
虽然还不知道生命是否出现在金星和火星上,但是我们知道地球仅在2亿6千万年间地球表面存在着生命。 之后经过数十亿年的进化,地球不仅成为生命存在的地方,也成为生命繁荣的地方。 那么,生命在地球上开始的时候是怎样的呢?
地球上的生命都是碳系生命,基本上依赖液体水。 生命具有以下四个共同特征: (1)生命具有新陈代谢,生命从外部获得能量和资源用于自己;(2)生命对外界环境的刺激作出反应,相应地改变自己的行为;(3)生命成长,适应其环境,或者从它们的现在形态进化为另一种形态;(4)生命是后代
这四个特征必须同时存在,被认为是生命。 雪和结晶可以生长繁殖,但是由于没有新陈代谢,无法分类为生物体。 蛋白质有新陈代谢和繁殖能力,但不会对外界的刺激产生反应,也不会根据情况改变行为。 另外,病毒是否是生命,只能通过感染其他细胞来繁殖,因此是最具争议性的。
许多有机物质,如糖、氨基酸、甲酸乙酯等化合物,多环芳烃等复杂的化合物,存在于星际空间、小行星中,在早期的地球上非常丰富。 但是,没有证据表明在地球形成之前出现了生命。
地球由这些原始成分组成,核苷酸在当时的地球上可能很常见,蛋白质和蛋白质片段可能已经预先组装好,脂质层和脂质二分子层可能在水环境中自发形成。 但是,要想从生命前体进化为生命,科学家相信那个需要适当的环境。
金星,地球和火星最初可能具有适当的表面重力、稀薄的大气、液体水、生化驱体分子,但地球上没有其他两个行星,或者没有长期,即月亮。 这三颗行星可能有机会孕育生命,但月亮给了我们其他行星可能没有的机会。
最初存在于这些行星上的水量,可能足以形成海、湖、河流,但不足以完全用液体水复盖其表面。 这意味着有大陆和海洋,两者的边界有潮汐池。 潮间带的水洼中,水稳定地存在于陆地上,受到各种能量梯度的影响。
太阳光、蒸发和冷凝循环、矿物存在时多孔流体的流动和水的运动梯度,可能使分子以新的方式结合在一起。 地球上的潮汐作用在月球的引力作用下增强,金星和火星上也有潮汐是因为太阳的引力作用。 但是,地球上有可能促进地球生命起源的追加能源,这种能源在金星和火星上可能没有地球那么多。
的研究表明,地球内部的热活动对生命的起源有促进作用。 在海底,深海热水喷口是地质的热点,这是培育生命的优秀候选地。 在如今的地球上,这些地方依然是极其生物的家。
深海热液喷口含有巨大的能量和化学梯度,其中具有形成生命的适宜条件。 正因为如此,科学家们推测,隐藏在现在的欧罗巴表面下面的液体的水海中有可能存在着生命。
另外,地球上也有非常适合培育生命-陆地热水场的地方。 火山活动不仅发生在海底,也发生在陆地上。 在淡水中,火山活动提供了多馀的化学物质和能源。 同时,在太阳光的照射下,这些地区可能会积蓄生命所必需的物质。
在地球上,潮汐池、热水喷出口和热水场很常见。 前体分子起源于地球之外,但只有在地球这样的环境下,才能自发地从非生命变为生命。
随着时间的推移,地球发生了很大的变化,生命也发生了很大的变化。 虽然不知道生命是否多次出现在不同的地方,但是现在已知的情况下,重建地球上存在的生物的进化树,可以追溯到共同的祖先,地球生命的最后的共同祖先( LUCA )。 那些生活在距今约38亿~35亿年前。
通过研究现有生物体的基因组,生物学家可以认识到最后的共同祖先。 地球诞生不到十亿年,生命已经具有在DNA、RNA和蛋白质之间转录和翻译信息的能力,这些机制存在于今天的所有生物体中。
地质过程常常掩盖过去的生命化石记录,但古生物学家已经可以追溯到很远的生命起源。 在可追溯到35亿年前的砂岩中发现了微生物化石,在可追溯到38亿年前的变质沉积岩中发现了生命痕迹。
火星进化的想象图
在更早、更极端的时期,岩石中的晶体沉积似乎来源于生物过程,地球在43亿年前可能已经生长出生命,当时地球形成仅有2亿多年。 现在所知,地球上有生命的历史,和地球本身存在的时间差不多很长。
金星和火星也许有像地球一样孕育生命的机会,金星大气的急剧变化,在它形成2亿年后变成了灼热的温室世界。 火星的磁场消失,大气剥离,其表面的液体水基本消失了。 彗星与小行星的碰撞可能会给生命带来必要的有机物,但所有证据都表明地球上的生命起源于地球,而不是来自太阳系或银河系的其他地方。