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最后更新:2023年10月5日

地球生命起源:白烟囱理论

地球生命起源:白烟囱理论
图片:Eifuku(埃夫库)上的白色烟囱和烟柱。埃夫库是位于北马里亚纳群岛太平洋中的两座海山。一个名为“香槟”的奇特热液喷口产生了液态二氧化碳液滴。图片来源:此图片属于公共领域。

生命是什么?

地球上生活着数百万种已被描述和分类的动物物种(约780万种)、数千种植物物种(约30万种)、数千种真菌物种(约60万种),更不用说单细胞真核生物和细菌了。我们发现,所有这些生物物种都适应其环境,它们生长、繁殖并死亡。人们还发现,它们都由有机物质(含碳分子)构成。这种有机物质由一组氨基酸构建而成。所有已知生物(除少数例外)都由22种不同的氨基酸组成。这些氨基酸按精确顺序结合,形成蛋白质——存在于所有活细胞中的生物大分子。我们还观察到,所有生物物种都含有携带指令的遗传物质(DNA)。无论代谢过程如何(呼吸作用、光合作用),它们都需要能量。它们都遵循随时间持续变化的过程(基因突变、多样性)。

这些共同特征证明,所有生物物种都通过亲缘关系纽带——一个共同的祖先——联系在一起。

关于地球生命起源的主要假说分为两类: - 早期地球假说认为,最早的生命形式出现在地球历史初期(约45.4亿年前)的环境中。 - 泛种论假说认为,生命存在于宇宙中,并通过陨石、彗星或星际尘埃从太空传播到地球。

什么是白烟囱理论?

白烟囱理论是关于生命起源的众多假说之一。 生命很可能诞生于海洋深处,在至今仍存在的条件下。根据这一理论,地球上最早的生命形式出现在海底,环绕着喷发富含矿物质热液的深海热泉。 白烟囱周围的环境可能促进了生命的诞生。事实上,热液源提供了生命启动所需的所有要素(能量、水、复杂有机分子)。 这三种必要条件可能在数百万年间存在于一个稳定、恒定且不变的环境中。热液喷口持续供应的矿物质,以及水流运动不断更新的分子混合,可能共同推动了生命的出现。

生命可能始于偶然、意外、随机的分子组合,这些组合在紫外线和宇宙辐射的庇护下形成。 在白色烟囱提供的稳定环境中,经过数百万年,越来越复杂的有机分子最终产生了氨基酸——生命的基石。 随后,同样通过偶然、意外和随机的方式,各种原始细胞得以形成,直到通过自然选择演变为细胞,进而发展为微生物。

总之,白烟囱(热液喷口)是稳定的环境,富含水分、活性化学物质、碳、氮和磷等营养物质,且这些物质不断得到补充。此外,它们以热量和流体运动的形式提供持续的能量来源。白烟囱的pH值呈碱性,介于9至10之间,温度在40至75摄氏度之间;而黑烟囱的pH值呈酸性,介于1至3之间,温度在350至400摄氏度之间。正是基于这些原因,白烟囱生命起源理论成为科学界广泛接受的假说。

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