大地是生生不息的母親    ---   毛利 (Maori) 諺

 

p 250  

 

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這幅隆伯格 (Jon Lomberg) 「火星上的第一位嬰兒」的繪畫顯示一位年輕人類正

在檢視火星的環境。火星天空的右上角可以看到地球與月球。

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第四部  在太陽系中尋找生命

 

p 251 

 

虛空國也,天地猶人也 •••• 謂天地之外,無復天地焉,豈通論耶?

 

            ─ 鄧牧 (十三世紀哲學家;譯注:本段出於「伯牙琴」一書)

 

太陽的九個行星、它們的衛星,以及彗星與隕石中更為原始的物質,提供很多我們可能找到生命(或起碼是生命之前的複雜分子)的地方。以前我們只能臆測除了地球之外,有哪些地方可能也有生命存在,而今我們能夠親自利用自動太空船去研究這些地方。雖然除了我們自己的行星外,我們尚未在別處發現確切的生命證據,然而我們在過去廿年已經得到大量有用的資料,在時機成熟時,將足以讓我們瞭解生命為何能夠在某些環境下出現,而在其他環境下又不能。假設我們的太陽系代表了典型的行星系統,那麼我們在鄰近地區的尋找,也提供了訊息,告訴我們在銀河系中以及太空更遠之處,還有多少地方生命可能存在。

 

p 253 

 

11     太陽系的起源與早期歷史

 

在你我這一生當中,尋找別的世界的生命已經認真展開了:配備有靈敏且精密儀

器的太空船拜訪過除了冥王星以外的所有行星;人類曾經在月球的表面漫步;我們的機器人也曾登陸火星及金星;我們曾經研究各姊妹行星,不單只是為了發現是否有生物居住,也是為了要知道它們現在的環境,看看因此能告訴我們多少地球過去的歷史。當我們檢視這些研究的結果時,應該集中注意在我們主要探索的問題上,那就是{在我們的太陽系裡,生命是如何開始的?而太陽系中又有多少個地方開始了呢?}

 

當我們轉而考慮在宇宙中尋找生命時,我們馬上面臨到另外一個問題:在所有的恆星(單獨的、成雙的、成群的)當中,有多少顆擁有行星呢?換句話說,在銀河系中,有多少個像我們這樣的太陽系呢?我們在第16章會回到這個問題做明確的討論,但是現在我們要專注探討我們所知道的行星。試圖解答這些行星的起源及歷史,可以幫助我們瞭解,在其他恆星周圍形成行星的可能性有多少,而在

這些行星上孕育某種生命的可能性又有多少。

 

我們研究太陽系中最原始、沒有被改變的部分,以試圖重組太陽系形成的歷史,這些是在太陽系形成後的46億間,變化最少的部分。我們的行星系統中,最容易研究的早期物體是「彗星」(以非常遠的距離繞行太陽而凍結了的骯髒冰團)、隕星體 (meteoroids) 及小行星(以類似行星的軌道繞行太陽的石塊或金屬物體)、木星(最大的行星),以及泰坦(Titan;土星最大的衛星)。水星與月球是太陽系內圍的兩個成員,它們的表面並未被化學、侵蝕、板塊運動等過程的影響,因此留下了行星形成最後階段的紀錄。

 

p 254

 

我們知道的早期太陽系的知識,大部分都是由這些物體提供的。雖然很不幸地,這些並不足以讓我們重新拼湊出整個形成的過程,但是卻足以描繪出一個合理的模型,此模型能夠解釋絕大部分我們到目前為止所發現的現象。在未來十年內,我們將利用自動探測艇研究木星大氣,另外還會送出一艘太空船繞行土星,然後釋出探測艇進入不斷發生化學變化的泰坦大氣層,因此我們預期會找到更多有關早期太陽系狀況的記錄。

 

<太陽系的形成>  (The Formation of the Solar System) 

 

地球、太陽,與所有的行星及其衛星的一生,都起源於星際之間凝聚的一團氣體與灰塵(圖11.1),當它以某種方式變得足夠濃密,便會因為本身的萬有引力而開始收縮(圖11.2)。所有我們現在看到聚集成為個體的天體,它們所包含的物質以前都只是飄盪在恆星之間的氣體與塵埃,直到後來經過漫長而複雜的過程後,才成為行星。

 

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11.1   獵戶座中的馬頭星雲乃是充滿灰塵的物質擋在高熱的氣體之前,所造成的影像投影效果。在這層黑暗的屏障後面,深埋的氣體與塵埃的雲氣裡,新恆星正在誕生,有些可能擁有行星。

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p 255

 

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11.2   當形成太陽系的氣體與塵埃雲開始收縮時,它會有些旋轉,而當雲氣愈變愈小時,它會轉得愈來愈快。旋轉會在垂直於旋轉軸的方向抵擋收縮,因此縮小後的旋轉雲會形成像薄餅般的形狀。在這個盤狀的結構中,行星各自吸積其周圍繞行太陽的物質。

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當形成太陽系的那團氣體當初開始收縮時,這團凝聚物必定帶著一點旋轉。起初旋轉緩慢,但是隨著雲氣縮小,會逐漸愈轉愈快,這和花式溜冰選手收起手臂會轉得比較快的原理是一樣的。原先雲氣的範圍不會比鄰近恆星之間的平均距離小太多,說不定有一光年,因為只有如此,雲氣才能包含足夠多的物質來製造恆星及其行星。對比之下,今日的太陽系大小等於地球軌道的40倍,只有一光年的1/2000。

 

p 256

 

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11.1  行星及其軌道的特性 

行星   直徑      質量      平均密度           軌道週期   和太陽的距離

   (地球=1)(地球=1)(每立方公分的克數) (年)     (地球=1)

水星

金星

地球

火星

(小行星)

木星

土星

天王星

海王星

冥王星

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唯有彗星的軌道提醒我們:產生太陽系的原始雲氣,其範圍相對而言非常巨大。大多數繞行太陽的彗星在軌道最遠的部分,離太陽非常遙遠,以致整個彗星家族呈球形分佈在太陽及行星的外圍,直徑達到三光年。這個「彗星球暈」常被稱為「歐特雲」 (Oort Cloud) ,因為天文學家歐特推測這團雲氣存在而得名,歐特雲才是今日太陽系真正的邊緣。我們將會看到,這個球暈可能是在太陽與行星形成以後才成型的。

 

當氣體與塵埃雲收縮到目前太陽系的大小時,雲氣的旋轉會在垂直於旋轉軸的方向撐住雲氣(圖11.2)。換句話說,重力在{沿著}旋轉軸的方向,會比在{垂直}的方向,更容易把物質拉向雲氣的中心。這個事實使得雲氣在收縮的最後階段,也就是當雲氣中的物質開始更頻繁地碰撞,而以新的軌道繞行恆星中心的時候,會成為薄餅的形狀。天文學家稱這個階段的雲氣為「太陽星雲」 (solar nebula)。

 

收縮與旋轉合成的結果是個自轉的盤狀太陽星雲,在其中氣體與塵埃的密度,要比收縮開始之前來得大。星雲最濃密之處在其中心,在那裡原始太陽開始進行其最後的凝聚。當太陽的密度濃到足以在內部引發核融合反應時,薄餅狀的雲氣已經在離中心不同距離處,開始形成各個節塊。行星軌道間的距離看起來似乎蠻有規律(表11.1),這顯然反映了盤狀結構中物質凝結的方式。

 

p 257 

 

行星軌道的形狀也是形成過程一項自然的結果:九個行星都已近乎圓形的軌道繞行太陽,同時除了水星與冥王星以外,所有行星軌道都非常接近相同的平面(再次參見圖2.1)。太陽占了太陽系百分之99.9的物質,四個巨大行星(木星居其首)則只占了剩下百分之0.1的物質。地球是四個內行星中最大的一個,質量卻只有木星的1/318,也就是說只有太陽質量的1/329,000。

 

四個巨大行星與四個內行星(水星、金星、地球、火星)最大的差別是大小與組成的成分。{巨大行星體積很大、由氣體組成、密度稀薄,而充滿氫氣;而內行星則體積小、多岩石、密度大,而缺少氫氣}。因為巨大行星主要由氫與氦組成,它們和整個宇宙非常類似。內行星則完全不同:雖然宇宙富含氫氣,地球卻非如此。

 

四個巨大行星與四個內行星之間之所以有極大差異,有個相當簡單的解釋。45億年前,在太陽內部深處開始進行核融合反應時,離太陽比較近的塵埃與氣體,要比距離遠的部分溫暖得多,這個結果對於是哪些種物質能夠凝結聚集成「微行星」 (planetesimals;彼此碰撞而形成行星的小物體) 有深遠的影響。

 

在靠近太陽的距離 --- 小於地球與太陽距離的5倍(5個天文單位,也稱為A.U.) --- 太陽的熱使冰霜無法形成。這有重要的影響,因為{冰可能是宇宙中含量最豐富的固體}。我們可能對這個陳述感到意外,因為我們住在一個由岩石組成的行星上,但是再看一次表7.1就會發現這是真的。正如該表所示,{氧的豐度是矽的20倍,而矽在製造岩石的成分當中,是豐度最高的元素}。當矽與氧結合而形成岩石時 --- 在地球上這個比例約略是三個氧原子對一個矽原子 --- 任何物體皆能夠輕易消耗掉矽,但卻仍有許多氧剩下來,與氫結合形成冰。

 

我們從表7.1學到的是,如果想要從太陽星雲般的宇宙元素的混合物中,收集到大量的固體物質,那麼在能夠製造冰霜以及岩石的區域,機會會比較大。在太陽系形成的時期,顯然是遵守了這個法則,因為我們只在距離太陽超過5 A.U. 的地方 --- 也就是冰霜能夠凝固的地方 --- 發現巨大行星。因此,我們認為四個內行星是由岩石微行星碰撞而製造,形成我們今日看到的體積小、密度大的物體。但是在太陽系靠外的區域,微行星是由岩石和{冰}組成的,這些構成了巨大行星的大型核心,這些核心接著從周圍的雲氣吸引氫氣與氦氣。我們今日看到的小行星,可能與太陽系內圍的微行星類似,而彗星則與冰體微行星相吻合,它們富含有機化合物,又摻雜了矽化物塵埃,而構成巨大行星的核心。

 

p 258

 

成型中的行星其最後質量的不同,對它們往後的發展有決定性的影響。內行星就一直沒能變大到足以吸引並保有氫氣與氦氣,而這兩種氣體是太陽系中 --- 以及宇宙中 --- 含量最豐富的成分。因此這些內行星的體積就都很小(圖11.3)。它們在形成時所釋放出的氣體,以及日後由於地質演化所釋放的氣體,發展出「第二代大氣」 (secondary atmosphere) 。但是在太陽系外部,由冰體物質構成的大質量核心,由於能夠攫獲周圍太陽星雲內的氫氣與氦氣(還有其他所有的東西!),因此它們逐漸愈變愈大,而成為今日我們看到的巨大行星,它們的「原始大氣」 (primative atmosphere) 中滿是氫氣與氦氣。

 

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11.3   在太陽星雲早期的發展時期,靠近太陽的部分因為溫度高,使得只有岩石凝固,這些岩石吸聚成為體積小、密度大的內行星。在星雲外部比較冷的區域,水能夠凝固成為冰,因此岩石與冰兩者都能用來製造巨大行星的大質量核心。這些核心於是能夠從雲氣裡攫取氫氣與氦氣,來製造我們今日在這些行星上所看到的厚重大氣。

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p 259

 

假如今天我們把木星移到地球的位置,也就是只有其實際與太陽距離的五分之一,那麼由於木星的質量是地球的318倍,因此有大得多的萬有引力,所以木星仍然能夠保有它的氫氣與氦氣。但是只有在5倍於地球與太陽距離的地方(也就是木星實際所在的地方),木星才有可{長大}到這個質量。像是我們的地球,是在1 A.U. 處形成的行星,就永遠也無法獲得那麼巨大的質量。如果我們把失去的氫氣與氦氣加回給地球,使得地球上這些輕氣體與製造岩石的矽化物的比例,和太陽的比例一樣,我們會製造出一顆質量相當於土星的行星。這個習題清楚地描繪出內太陽系與外外太陽系的基本差異。我們活在有如宇宙灰燼的環境裡,其中絕大多數宇宙最豐富的揮發性元素都不見了。

 

即使是天王星與海王星這樣的大型行星,它們的質量分別「只有」地球質量的 15倍與17倍,它們氫氣與氦氣的含量也不如木星(地球質量的318倍)與土星(地球質量的95倍)。這表示在天王星與海王星如此遙遠的距離,它們無法從周圍的雲氣裡,獲得如太陽一般含量的氫與氦。我們尚不明瞭造成這個現象的原因。或許在靠近太陽星雲外部邊緣的地帶根本太稀薄,無法充分供應所需要的氣體,來製造如木星與土星般的厚重大氣。

 

如果我們的太陽系是以某種標準的方式形成,那麼在{任何}行星系統內,便應該有一種密度高的岩石內行星,另外還有一種稀薄的氣體行星。在我們討論木星的衛星時(第15章),將會找到支持這個說法的證據,因為這個巨大行星的內層衛星要比外層衛星密度高。木星的質量非常大,因此在形成時會使周圍空間變暖,製造出如太陽周遭般,岩石與冰體分離的情形。儘管我們連另外一個能用來當作檢驗的行星系統(見第16章)都還沒有找到,我們預期其他行星系統也應該有相同的效應,。

 

<彗星>  (Comets)

 

彗星這種小物體最能代表原始的太陽系,它們非常狹長的軌道沒有向太陽系盤面集中的趨勢,而是呈球狀分佈在太陽的四周。我們仍然不清楚彗星到底如何成為這樣的分佈。時下最流行的說法是,彗星在太陽系靠外部的區域,與現今的巨大行星一起形成,後來因為與正在形成的行星相遇,而被拋到它們現在的軌道上。從蘇俄、歐洲,以及日本的太空船在1986年對哈雷彗星的觀測,我們現在知道該彗星的核心是一團形狀不規則、直徑約16公里的冰塊。大部分的彗星核大小都不超過曼哈頓島 (island of Manhattan) ,但是有一些大得多,差不多相當於丹麥或是荷蘭的大小。可能還有更大的彗星存在。冥王星與特萊頓 (Triton;海王星最大的衛星) 就和彗星極為相像(第??頁)。

 

p 260

 

彗星的組成約在40年前就被惠波 (Fred Whipple) 成功預測出,他發展出一套「骯髒雪球」 (dirty snowball) 的模型,對彗星的行為提出極佳的解釋。彗星中所謂的「雪」大多是由一般的水冰組成,另外再加上固態的二氧化碳、酒精,以及其他一些未知的冰凍氣體,可能還包括更複雜的化合物,像是甲醛 (formaldehyde) 和氰乙炔 (??cyanoacetylene) 等。彗星「骯髒」的部分由不同大小的有機物與岩石顆粒組成,因為它們仍埋在彗星冰體之內,所以似乎沒有經過融化或其他變形的過程。天文學家因而認為彗星保留了最初形成太陽系的物質原始風貌,而密封在冰雪內部的,可能是星際物質當中,未經歷變化的灰塵顆粒與分子。

 

幾乎在彗星雪球的整個一生當中,它都以非常遙遠的距離(起碼比凍結的冥王星還要遠上一千倍;圖11.4)緩慢地繞行太陽。遠離了太陽的溫熱,雪球處在宇宙深處、溫度只有絕對零度以上幾度的冰冷之中。有億萬個甚至上兆個彗星繞著太陽運轉,但是除非其中某一個或許因為鄰近恆星的萬有引力,使它恰好進入新的軌道而跑進太陽系的內圍,否則我們對這些彗星完全不瞭解。

 

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11.4  大多數的彗星軌道極為狹長,使得它們比所有的行星軌道都還遠上千百倍,在此圖的尺度中,行星軌道小到根本看不到。半人馬座α星是距離太陽最近的恆星,它的距離只有彗星歐特雲延伸範圍的數倍之遙。

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p 261 

 

在這樣的情形之下,彗星不會有什麼變化,但是當彗星與太陽的距離差不多相當於土星與太陽的距離時,一些冰塊開始蒸發,從雪球核心釋放出來的氣體與塵埃到處散灑,而形成朦朧的包層,稱為「彗髮」(coma) 。當彗星愈來愈接近太陽,就會有愈來愈多的氣體與塵埃被釋放出來,而跟隨在核心後面形成壯觀的彗尾,常常迆邐好幾百萬公里,為彗星的美麗封冠(圖11.5)。有一些分子會吸收來自太陽的高能紫外光子而失去電子,因此彗尾氣體部分所發出的光,主要是來自CO+ 離子。至於其他像是H2O分子,會從彗核昇華,而被這些紫外輻射分離,所以我們在彗髮中會找到H及OH,而在彗尾中則會發現H2O+。在此階段,彗髮中的氫原子延伸到太空的範圍非常龐大,因而在彗核周圍產生一團雲氣,其直徑比太陽的直徑還大。由是,太陽的熱將黑暗而醜陋的彗核蛹脫胎成為迷人的薄翼彩蝶,一時之間成為太陽系中最大的天體。

 

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11.5  莫寇司 (Mrkos) 彗星因其發現者而命名,出現在1957年。飄灑在彗星核之後的是一條直長的游離氣體尾巴,以及一條彎曲的塵埃顆粒尾巴。

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p 262

 

有些彗星有兩條尾巴,其中一條由塵埃組成,另一條則是氣體,偶爾有些彗星則可能每一種尾巴分裂成數條。太陽以及巨大行星的萬有引力,在彗星進入太陽系行星的區域時,對彗星造成嚴重的破壞。天文學家曾經看到一些彗星在接近太陽時,在原來的彗星軌道上分裂成兩塊以上明顯的碎片。有時候來自其中某個巨大行星的萬有引力會使彗星轉向,進入比原來小得多的軌道。這些「短週期」彗星(我們大概知道數十個)繞行太陽一圈只要數年,相比之下,原來的「長週期」彗星則需要百萬年。最有名的哈雷彗星,每隔76年規律地前來拜訪,屬於長、短週期之間的類型,其軌道最遠超過海王星,但是仍遠比長週期彗星近得多(圖11.6)。

 

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11.6  彗星不像行星,彗星的軌道可以有各種傾角。舉例來說,這裡所畫的哈雷彗星,其繞行太陽的方向與眾行星相反,也就是說,哈雷彗星的軌道和行星軌道的交角超過90度。

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p 263

 

彗星讓我們有機會研究原始的太陽系物質,這些物質來自製造太陽系的氣體與塵埃,它們在過去的45億年裡沒有太多的變化。彗星甚至還幫我們個忙,當長週期彗星(說不定是第一次接近太陽)以離地球不到數百萬公里的距離通過時,會帶來保存完整的太古物質。即使是一顆皮厚、已經繞行數百次的彗星,在彗核深處也仍含有尚未被高溫、紫外輻射,以及宇宙射線撞擊所破壞的物質,這些比內太陽系任何物質都還要原始。為了這個原因,科學家殷切希望在上次1986年哈雷彗星接近太陽時,發射太空船前往探測。

 

透過彗星反射光線的光譜分析,以及利用電波望遠鏡偵測彗星氣體發出的微波輻

射,天文學家已經在彗星上找到一些簡單的分子,也包括一些更複雜的物質。由

於一般相信彗星是在早期太陽系形成時凝結而成,我們預期在它們當中會找到在星際雲氣中指認出的一些分子(見表4.1)。果然,在彗星中找到的水、一氧化碳、氰化氫、甲醇(酒精),以及甲基氰,確認了我們認為這些冰凍天體與星際雲氣之間的關連(表11.2)。

 

最近在星際物質裡發現到的二氧化碳 (CO2) 也是一樣,因為我們很早就在彗星裡發現這種氣體。從地面上以及太空裡觀測到的光譜資料也顯示有一群發射譜線的存在,這些譜線來自某(些)種包含碳氫鍵的物質,但是我們還不知道確實是哪一種物質。這種物質在所有測試過的彗星中都存在,包括哈雷彗星。類似(但是不盡相同)的譜線也出現在星際雲氣的光譜中。

 

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11.2  在彗星中偵測到的分子

         彗髮            彗尾

H20     CN   NH2      H2O+    N2+

HCN    CH   C3        CO2+    CO+

CH3CN  OH   CO2               CH+

NH3     NH                     OH+

H2S     C2

CH3OH  CS

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p 264

 

為了檢驗彗星是否真的含有未經改變的星際物質,我們還需要做更多的研究。舉

例而言,我們想要知道C3的「上一代」是哪一種分子,會是C4H2,還是HC5N

呢?還有,米勒─尤瑞實驗中產生的簡單胺基酸又如何呢?彗核當中會不會存

有這些胺基酸呢?這些種種的可能都能經由一系列的太空任務來探討,這些任務首先要採集冰凍彗核附近的氣體,最後帶回來一些彗星的碎片,以供地面的實驗室研究。那時我們就會知道,這些冰凍的信差為早期的地球表面帶來哪些化合物,它們或許助長了大氣的形成,或許甚至直接引發了導致生命起源的一些化學反應(見第8章)。

 

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11.7   哈雷彗星核心的大小約是曼哈頓的兩倍大。這張照片來自60幅「喬陶號」 (Giotto) 太空船在1986年三月所拍攝的影像。最精密的細節只有60公尺大小。造成彗星壯觀尾巴的塵埃與氣體噴流,至少從彗核左方(向陽面)的三個區域冒出來。

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p 265

 

很不幸地,1986年造訪哈雷彗星的各個任務,對提供這些特定問題的答案沒有太大的幫助。太空船的觀測證實在彗星的中央有固態的冰凍核心,也發現彗核被暗黑的物質所覆蓋,而這些物質最有可能富含有機化合物(圖11.7)。沒有任何東西比哈雷彗星的表面還要暗!當太空船的儀器分析出彗髮中的塵埃顆粒,有些經證實的確是矽化物,而有些則完全由有機物組成。但是這些任務所送出去的太空船,並未配置能夠進行詳細化學分析的儀器,以回答我們提出的問題。針對這一點,我們必須期待稱之為CRAF (Comet Rendezvous Asteroid Flyby) 的新任務,CRAF太空船預計在2006年造訪另外一顆短週期的彗星。正如任務的名字所顯示,CRAF太空船將與彗星核「約會」,在彗星接近太陽時,監測其增強的活動。除了遙測彗核,以及研究彗髮的氣體與塵埃的組成外,科學家正在思考如何利用CRAF太空船直接探查彗核本身的性質(圖11.8)。

 

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11.8   CRAF太空船必須沿著複雜的軌跡,才能在和彗星「約會」後,在彗星軌道上與其「廝守」。不幸的是這個任務已經被取消了。

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p 266

 

<小行星、隕星體,及隕石>   (Asteroids, Meteoroids, and Meteorites) 

 

彗星窮其一生冰鎖在太陽系邊緣的太空深處,這是我們相對來說容易取得而保留最完整的原始物質。另外一種不那麼原始的物質,存在稱之為「小行星」 (asteroids) 與「隕星體」 (meteoroids) 的殘塊裡,它們和短週期彗星一樣,以狹長的軌道繞行太陽,但是一直和太陽距離相當接近(再次見圖2.1)。除了有幾個小行星大小約數百公里外,其他有上百萬個小行星的大小不到一公里,它們在火星與木星之間繞行太陽。一般認為小行星是沒能做成行星剩下來的殘塊,而由於木星的重力,使得物質未能聚集成一個單一的物體。大部分這些物質早就已經不在了 --- 有的撞向木星,有的被拋出很遠,有的則撞向內行星 --- 因為剩下來的小行星加起來的總質量,還不到月球質量的十分之一。這些存活的微行星是有價值的化石,因為它們來自45億年前,當時眾行星正在成型,但是尚未長大到現在的規模。

 

地面上的光譜觀測顯示小行星的組成有各式各樣的成分 --- 有些主要是鐵,有些則由在早期歷史中熔解的岩石物質所組成,有些則是暗黑色的多碳物質(很像火星的衛星;圖13.16)。我們第一次近距離觀看小行星是在1991年,當時「伽利略號」太空船在前往木星(圖11.9)的途中,飛經葛司帕拉 (Gaspra;為岩石質小行星),遙測其表面的組成與物理性質。 但是我們對小行星物質的認識,最佳來源可能還是隕石 (meteorites),也就是在地球表面找到的小行星碎塊。

 

隕星體基本上是小型的小行星,天文學家之所以有所區分,只是因為隕星體比較

小,同時它們的軌道穿過地球的軌道,因此如果彼此軌道相交,隕星體便有機會撞擊到地球。當一個小的隕星體撞擊到地球大氣層時,它和地球的相對速度會很快(因為彼此軌道的差異),所以便會在地球高層大氣摩擦生熱。這些熱會磨損掉任何小型的隕星體,而造成我們看到的流星 (shooting star; meteor) 現象。如果某個隕星體原來擁有足夠的質量,在摩擦經過大氣層後仍能存留,剩下來的便落到地面,稱為「隕石」。

 

p 267

 

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11.9   伽利略號太空船在1991年10月29日以16,200公里的距離經過「葛司帕拉」小行星,向地球傳回這張照片。被照亮部分的大小約為16公里乘以12公里,而我們可看到最小的一些隕石坑直徑約為300公尺。

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<對內行星的轟擊:對生命的威脅?>  (Bombardment of the Inner Planets: A

Threat to Life?)

 

成千上萬的隕石坑星羅棋佈在水星、金星、火星,以及月球的表面,很多這些隕石坑是在太陽系形成之後的數億年間出現的。在那段時期,必定有數以百萬計的隕星體如雨般落在所有靠太陽系內部的行星上,它們是最後一批落在新形成行星表面上的物質。這個早期的轟擊包括了彗星,以及比較大型、我們通常稱之為小行星的物體,其中有一些可能和火星一般大。早期的轟擊基本上在35億年前就停止了。我們自己的行星只有少數幾個大型的隕石坑(圖11.10),相對而言這些隕石坑是最近的撞擊所造成的。雖然地球一定沒能逃過這陣恐怖的降雨,但是我們最初幾億年的地質記錄,由於侵蝕以及板塊運動都已經消失了。

 

1972年8月10日,一個明亮的隕星體劃過懷俄明州的天空,一路燃燒通過大

氣,與地面以58公里的距離擦身而過(圖11.11),讓我們感覺一下太初時期必定常常發生的事件。這個物體只有四公尺寬,但是重達一千公噸,因此要是撞擊到地球必定帶來毀滅性的災難。另外一個與此相關的天體 --- 可能是顆彗星 --- 則的確在1908年撞到西伯利亞,砍倒方圓數公里之內的樹木。1972年的那顆隕星體雖然小,但是它所釋放出來的能量卻會相當於毀滅廣島的原子彈。

 

p 268 

 

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11.10  位於美國亞利桑那州的隕石坑,直徑超過一公里,於20,000年前由質量數千公噸的隕石所造成。該次撞擊所釋放的能量相當於2千萬公噸氫彈的能量。

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11.11  在1972年8月幾乎撞擊到地球的隕星體,在穿過懷俄明州的高空大氣

時,與地球的相對時速達每秒15公里。這裡它以一道光痕劃過 「大梯騰山脈」

(Grand Teton mountains) 的上方。

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p 269 

 

警覺性高的讀者或許此時會問,為什麼近代的隕星體一定都是小的呢?有沒有什麼原因,使得一般大小的小行星不會偶爾撞到地球呢?答案是:沒有!比較小的殘塊數量上就是比較多,但是很多大型的子彈確實也在早期撞到了地球(月球表面就是類似這種轟擊的結果),而現在我們有不錯的證據顯示,一顆直徑大約10公里的小行星在差不多6千5百萬年前撞到了地球。

 

這個驚人的想法是阿法瑞茲 (WalterAlvarez) 以及他的同伴所提出的,他們注意到在6千5百萬年前淤積的沈積岩中,銥元素有不尋常的高含量。這個時期介於地質歷史的白堊紀 (Cretaceous) 與第三紀 (Tertiary)之間。因為銥元素是重元素,絕大多數在地球還年輕、也比較熱的時期,都已經沈澱到地心,所以在地球表面的含量很少。因此在某個時期形成的岩石(不管是在哪個地方找到的;圖11.12)中若是發現高含量的銥元素(仍然只是全部元素含量的極小部分),就表示在那個時間發生了某個特殊事件,提高了地球表面銥元素的含量。某顆銥元素含量豐富的小行星所產生的撞擊,便可以達到這個效果,而針對隕石所做的分析顯示,這種小行星一定是存在的。

 

這件事和我們特別有關係的原因是:{從白堊紀過渡到第三紀,是全部動植物物種大滅絕的時期}。當時存在的物種,在很短的期間內(以地質學上的時間尺度而言)有一半消失掉。對於這些「大滅絕」 --- 也包括了有名的恐龍 --- 的現象人們已經知道好多年了,但是卻不知道其成因。雖然對銥元素含量的解讀還有一些爭議,現在看起來似乎有可能是來自一顆小行星的撞擊,或許因此造成數以噸計的塵土揚入大氣之中,也或許因為遍地的火災,造成短時期嚴重的氣候改變,而引發全球性大規模的災難。

 

白堊紀末期的那次大滅絕,只不過是十幾次類似大滅絕事件中的一次,由生物化石記錄顯示,這些事件的間隔大約是3千萬年。雖然只有白堊紀到第三紀的這次大滅絕,由於有銥元素含量增加的證據,使得我們認為它和地球受到撞擊有關,但是有可能所有(或幾乎所有)的大滅絕都導因於與地球的巨大撞擊。

 

因此,我們在討論地球上或是任何其他行星生命起源時,必須考慮一項重要的因素:來自外太空的轟擊。很顯然在大部分的轟擊完成之前,我們不預期生命會有所發展,而即使大量轟擊已經結束,生命仍有偶爾被10公里或更大的小行星撞擊的危險。此外,{說不定}正因為大滅絕一再「清除雜草」,而使得新物種不斷形成,反而讓演化得以加速進行,其演化的速度要比那些沒有發生大滅絕的行星要快許多。一顆行星要有生命居住的先決條件,或許是在早期就已經清除以狹長軌道運行的碎塊(也就是會與內行星撞擊的碎塊)。而一顆行星能夠比較快速演化出智慧生物的先決條件,則可能是隔一段長時期,真的發生撞擊,湮滅掉大多數的生物,而後由新的物種代替。

 

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11.12  一層數英吋厚的泥土記錄了白堊紀(K)與第三紀(T)的邊界。此

處我們看到科羅拉多州「特利尼達」 (Trinidad) 地方一處峭壁暴露出的泥土層。

這層泥土沈積時,正是地球上各式生物大量滅絕之時。這層泥土蘊含豐富的銥元

素以及其他金屬,顯示這些物質的一部分來自地球以外。

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p 271

 

<隕石>  (Meteorites) 

 

經由檢視地球上找到的所有隕石,科學家根據它們的化學與礦物組成,發展出一

般分類的方法。大部分發現的隕石為「岩石性」,基本上就是石頭;有一小部分

為「鐵石性」,有富含金屬的含有物;另外有一些則幾乎全是由鐵、鎳,及其他金屬所組成。放射性定年測定最老的隕石年齡為45億年,確定了太陽系本身的年紀。最有意思的一類石隕石稱為「粒隕石」 (chondrites) ,包含有稱之為「球粒」 (chondrules) 的球狀含有物,這些含有物和其他部分的物質迥然不同。而粒隕石中最重要的是「碳粒隕石」 (carbonaceous chondrites),它們可以有百分之5的質量是由各式的碳化合物組成。由於這些天體顯示絕少受到熱的改變,因此它們是最原始的隕石。

 

最原始的碳粒隕石中所含的碳、氮、水的比例,是隕石中最高的。有些科學家相信這些原始的碳粒隕石,可能是年老彗星的碎塊,而不是來自小行星帶的碎渣。不管這是否屬實,我們都不需要等到未來某個太空任務取回彗星的樣品,才來研究太空中於生物出現之前的有機化學。我們其實可以就各種碳粒隕石中找到的化合物開始研究,而這樣的研究已經有了重要的結果。

 

<隕石中的胺基酸>  (Amino Acids in Meteorites) 

 

檢視隕石上面是否存有地球之外製造的有機化合物,總要等上很長的時間,也就是隕石落到地面後,直到隕石被發現之間的漫長時間。原來可能是原始的有機分子有可能在很多污染的過程中,加入地球製造的有機分子。還好,幸虧科學家偶爾能夠找到剛落下不久的碳粒隕石,其中第一個是1972年落在澳洲的默奇森

(Murchison) 隕石,部份碎塊在第二天早晨就被發現了(圖11.13)。

 

在對默奇森隕石詳細分析後,發現它存有74種胺基酸(建構蛋白質的基本物質),其中8種也出現在地球上的活體蛋白質中,另外11種在地球生物學上也扮演了某種角色,其餘的55種則顯然來自外太空。由於地球上的生命一般只包含少數幾種胺基酸,這表示該隕石並沒有受到污染。兩項進一步的測試證實了這個結論。首先,默奇森隕石的胺基酸具有同樣數量的左旋與右旋分子,而地球活體生物所製造的胺基酸則幾乎全部都是左旋的(見圖7.2),只有在數十萬年沒有干擾的情況下,才會成為等數量的左旋與右旋分子。其次,測量隕石中碳12與碳13同位素的比例,顯示碳12的含量是碳13的88.5倍。而地球活體生物中這兩種同位素的豐度比例為90到92,雖然只和88.5有一點差別,卻足以證明默奇森隕石中胺基酸的碳來自外太空。

 

p 272

 

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11.13   默奇森隕石的碎片在1972年落下後不久就被拾獲,其中包含74種不

同的胺基酸、全部的5種核甘??酸,以及其他很多生物化學上感興趣的有機化合

物。

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這些胺基酸的發現後來也在類似的穆瑞 (Murray) 隕石中得到證實,這表示早期太陽系能在相當惡劣的環境中(行星間嚴寒的茫茫太空),從基本的材料中製

造出胺基酸。這種形成胺基酸的方式驗證了我們對地球生命源起的基本概念,也

就是製造這些蛋白質的先驅物質,來自這個行星上普遍存在的天然材料。進一步的證實來自彭南培如瑪 (Cyril Ponnamperuma) 發現的鳥嘌呤 (guanine)、腺嘌呤 (adenine) 、尿嘧啶 (uracil)、胞嘧啶 (cytosine),以及胸腺嘧啶 (thymine) --- 全部5種DNA與RNA分子的交換基,也都在默奇森隕石上找到。脂肪酸以及其他「與生命有關」的分子也曾在碳粒隕石中發現,因此製造生命源起的重要化合物的化學過程,似乎能在不同的天然環境中進行,而我們能夠預期這些過程普遍發生在宇宙的每個角落。

 

p 273

 

彗星同樣也可能包含與生命有關的分子,而這個可能性引起了非常具爭議性的想

法,認為彗星可能在通過地球附近時,留下一些紀念品(見第??頁)。延續這種

想法比較合理的猜測是,隕石及彗星的物質(這些必定會落在早期的地球上)有可能提供某些現成的有機分子,與地球本身原始環境所製造出來的分子加在一起。這些有機化合物以及暫時的還原條件,是否因此提供生命源起的契機,正如我們在第8章所猜測的呢?在這個劇烈轟擊的時期,在我們行星的表面上到底發生了什麼事情呢?

 

<水星與月球>  (Mercury and the Moon)

 

我們前面已經提到,由於火山活動、氣候侵蝕,以及地殼板塊的緩慢移動,我們

行星最初7億年的歷史已經消失了。因此想要重組那段歷史,看看我們的行星在

形成的末期,是遭受到哪一種小行星與彗星的轟擊,我們就必須仰賴微小的天

體,它們小到不致有內部的地質活動,也沒有大氣。在內太陽系,這種天體最好的例子就是水星以及月球。我們將會看到,我們的衛星在地球生命源起及持續存在方面,另有額外的重要性。

 

我們預期在月球上及水星上的岩石,因為缺少侵蝕,以及相對而言缺少火山、地表噴柱,以及板塊運動等等所造成的表面變動,會比地球上的岩石更原始。這些地質過程是熔岩流動的徵候,需要有大規模的熱源,也就是需要體積相當大的行星,才能長期藉由放射性岩石釋放出足夠的熱量,來使這些過程發生。即使是比水星或月球都還大的火星,也都沒有像地球或金星如此活躍的地質活動,因為放射能很快地傳導至表面,然後迅速漏向太空。因此這些小型的行星仍然保留了大片原始的地殼,而在其表面顯示了早期的轟擊效應,同樣的效應必定也影響了早期的地球。

 

然而在生命方面,我們對水星及月球的研究顯示,它們是沒有希望的。水星因為

靠近太陽,使得該行星的溫度在白天超過300C,同時承受了其他行星無法比擬

的紫外輻射。月球雖然離太陽比較遠,但是也有類似的問題。

 

p 274

 

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11.14   由「水手10號」太空船在1974年拍攝而合成的水星表面照片,顯示水星像月球一般,擁有崎嶇的表面。

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水星的表面類似我們的衛星被大量隕石撞擊的區域(圖11.14),同時也像月球

岩石一般反射光線,這表示水星表面和月球表面是由差不多的物質所組成。水星

59天自轉週期,和它的88天公轉週期以微妙的共振相互鎖住,造成水星每繞

行太陽2圈,也恰好自轉3圈。因此行星表面的每一部份遲早都會面對太陽的熾

熱,然後進入漫長的黑夜,溫度降到只有零下150C!想要登陸水星研究原始岩

石的探險家,必須保護自己免於異熱與酷寒的侵襲,才能停留幾個月的時間。

 

<地球與月球的早期歷史>  (The Early History of the Earth and the Moon)

 

將近四個世紀以前,偉大的義大利天文學家伽利略首先發現我們的衛星擁有粗糙

的表面。當時他以為在月球上所看到的是山巒與窪谷,但是天文學家不久發現這些其實主要是隕石坑以及其殘留物。天文學家與地質學家對於月球表面坑洞的來源,爭論了超過三個世紀。它們是月球火山爆發的結果嗎?還是熔岩釋出的氣泡冒出月球表面呢?或者它們是飛來的岩石撞擊後,所留下的疤痕呢?伽利略發現月球比較明亮、稱為「高地」(uplands) 的區域,其坑洞的數量比黑暗的區域來得多。伽利略稱黑暗的區域為「海洋」 (maria;拉丁文海洋之意),因為他(以及其他早期的天文學家)誤認為這些黑暗的區域有如地球上的海洋(圖11.15)。

 

p 275

 

解答月球坑洞謎題的線索,在於我們瞭解到高地與海洋坑洞密度的差別,或許是

因為這些區域不同年齡的結果。如果坑洞是撞擊造成的,同時撞來物體的數量隨

時間減少,那麼{如果}坑洞比較多的高地比海洋來得年老,我們就能解釋坑洞的

差別了,海洋可能已經在月球形成後被新的岩漿所覆蓋住。結果證實這些說法都是正確的。

 

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11.15  月球明亮的高地所擁有的坑洞數量,遠比黑暗的海洋來得多。我們知道這些「海洋」是早期的岩漿填滿了廣闊的撞擊窪地而形成的。

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p 276

 

月球和水星一樣,體積太小而無法維持大氣,或是在表面產生足夠規模的板塊

運動,以除去早期的地殼。因此我們能夠再一次藉著研究月球的景色與岩石,

研判早期太陽系發生的事件。我們發現月球的景觀和水星一樣,都有數不清的坑洞,這些都是由數不清的物體(直徑從幾個微米到數十公里)撞擊所留下的遺跡。這些小行星及彗星的動能使得它們在撞擊時會發生爆炸,因此不論撞擊的角度為何,都會造成圓形的坑洞。擁有大量隕石坑的月球表面證明它的地殼一定是在太陽系早期的時候形成的。但是月球形成時離地球近嗎?

 

月球是否在形成後,才被擄獲至現在的軌道呢?抑或月球是從地球分出去的呢?

如果上述其中一種可能的確發生過,地球表面必定會有一些災難性的效應,而這對生命可能的起源一定有戲劇性的後果。很多科學家認為有關月球從哪裡來的爭論,在1969年7月到1972年12月之間對月球表面進行詳細的勘查之後,一定可以得到確切的答案。

 

<人類對月球的探查>  (Human Exploration of the Moon)

 

人類文化遺產的一部份似乎是探查月球的慾望,同時猜想會在那裡找到什麼東

西。在1960年代,當儀器飛到月球看不到的那一邊、在月面登陸,同時做了實驗性質的化學分析後,就一直蔓延著各式論點,不單是關於月球的起源,還進一步認為(雖然機會不大)從月球返回的太空人可能會攜回某種奇怪的月球微生物,有可能讓地球感染未知的疾病。

 

大多數的科學家認為月球上不可能有生物存在,但是一批由沙岡 (Carl Sagan) 所領導的少數派,則強烈指出月球可能和地球擁有相同的早期歷史,這可能包括了原始的大氣以及大量的水,同時指出大自然似乎非常擅於在宇宙各角落起碼踏出通往生命的第一步。(證諸後來在星際雲氣裡發現複雜的分子,以及在默奇森與穆瑞隕石裡找到胺基酸,沙岡的論點看起來是有道理的)。相反的論點則認為,

月球微弱的重力不足以長期抓住易揮發的化合物(例如水),以利生命發展;

而即使生命以某種方式演化,且在月球表面之下以芽胞的形式存活下來,那種生命也無法和地球上的生物來往,因為彼此化學結構不同。在一個值得紀念的公

開場合,隕石專家安德斯 (Edward Anders) 提出他願意吃下從月球帶回來的第一批塵土,以宣示他認為月球表面是無菌的不毛之地。

 

p 277

 

儘管如此,沒有人{知道}月球上到底有沒有生命,也沒有人能證明若是把這些生命攜回地球,會帶來怎樣的後果,所以人們還是採取謹慎的預防措施來保護太空人與地球上的生命。這段插曲不只是在過去才有意義,因為現在對於來自火星與彗星的樣品,我們面對了與過去全然相同的爭論。而在遙遠的將來,當我們與外星文明第一次親身接觸時,我們必然會懷疑它們的空氣與土壤是否含有疾病,或是否對我們有毒,或者我們也要考慮我們的空氣與土壤是否對它們有害。

 

1957年(當時發射了第一枚人造衛星)到1972年(當時最後一艘載人太空船

離開月球)的15年間,有50艘以上的太空船接近或者在月球表面登陸。來自我

們行星的12位太空人曾在月球表面漫步,收集了超過800磅的月球岩石與塵埃,也放置了實驗儀器,這些儀器在我們的探險家離開之後,仍長期持續地收集資料(圖11.16)。檢視月球岩石樣品的最初發現之一,也是最重要的一項,就是月球黑暗海洋的岩石和地球的玄武岩(彩圖10)非常類似。這個事實顯示月球並

非一直是冰冷的,或者更確切的說,月球有一度曾經熱到足以產生岩漿(也就是融化的岩石),然後凝固成玄武岩。在地球實驗室中對月球岩石所做的研究顯示,來自月球各地海洋的岩石與來自月球高地的岩石,具有不同的化學組成,並且這些岩石{全都}和地球上的岩石截然不同。尤其特別的是,月球岩石中易揮發元素(在較低的溫度沸騰的元素)的含量,比地球玄武岩當中的含量少了數百倍。

 

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11.16  人類在1970年代初期親身對月球的探測,讓我們能夠詳細勘查我們的衛星,這是上一代的人連作夢都想不到的事,而今日我們也再無法達到相同的詳細程度。

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這個差別有重大的意義。地球與巨大行星及恆星比起來,易揮發元素已經明顯的

不足,這些元素包括氫、碳,以及氮,這些都是我們目前知道的生命型態所必需的元素。月球所含有的易揮發性元素更少,這似乎排除了以這些元素為基底的生命在月球上存在的可能性。此外,證據顯示月球自形成以來,就一直非常缺乏易揮發元素,所以月球早期的環境,也不可能讓生命出現之前的化學反應蓬勃發展。很顯然地,只要不要吞太大口,吃月球塵土{是}安全的!

 

比較月球岩石與地球岩石另外一項重要的結論是,月球絕對不會是沒有經過改變

的地球的一部份,因為不同的化學組成排除了這個可能。雖然月球乃是地球拋出去的假說已經不成立,但是月球專家們已逐漸達到共識,認為月球是在太陽系形成後的1億年間,地球與如火星般大小的一個天體相撞,由地球的碎塊殘渣組成的。計算顯示這麼大的微行星的確能在太陽星雲內形成,而撞擊到正在長大的行星,因此支持了這個看起來大膽的假設。這樣的撞擊能夠有效地把拋向太空殘渣中的易揮發元素驅散掉,因此巧妙地解釋了地球與月球化學組成的差異。對這個想法的進一步推敲與測試,是月球地質學家與行星科學家目前正著手進行的主要研究課題。

 

所以,月球並不能提供我們原始的太陽系物質,而只是冷漠地掛在天空,沒有生

命,也沒有任何大氣層,在兩個星期的月球白晝裡熾熱達125C,在接下來的兩個星期的月球黑夜裡則冰冷到-125C。那麼,除了在滿月時期啟發某些地球生物的求愛活動以外,月球對於生命到底有什麼用途呢?

 

很有意思的是,在地球生命的發展上,月球可能扮演了關鍵的角色。月球有兩項

重要的貢獻。首先,它繞行地球的軌道幫助穩定地球自轉軸在太空中的方向。要不是有月球,這個自轉軸從一個世紀到下一個世紀晃動的程度,會比現在大得多,而在百萬年間,產生長期的氣候變遷,因此毀滅掉在其他情形下發展出來的生命。火星就沒有大型的衛星,因此其自轉軸的方向曾經改變,其程度明顯地影響了行星表面的情況。

 

p 279

 

其次,月球造成地球上大規模的潮汐。月球施加在地球靠近它的那一面的萬有引

力,大於施加在地球中心的引力,而施加在中心的引力又大於施加在比較遠離月

球的那一面(圖11.17)。地球上的海洋比陸地更容易對這些引力差別做出反應,因此相對於陸地而言,海洋以一天兩次的潮汐循環流動。在地球早期,潮汐洋流

對複雜分子的形成與交互作用可能非常重要。我們已經看到,潮汐可能有效提供

了第一批原始生物細胞。四十億年前,月球繞地球的軌道比現在近,因此撩起比現在更高的潮汐,所以潮汐運動的影響也相對的比較大。如果當時的平均潮差是2公尺,而不是現在的半公尺,那麼一天兩次的漲潮、流空,然後又漲潮,其所帶來的影響就會比現在更廣泛。

 

如果地球生命起源的條件,非要有月球不可,那麼別的行星是否一定也需要類似的衛星生命才能發生呢?對這個問題,我們沒有答案,除非我們找到另外一個有生命的行星,並且看看它的居民是否會稱讚一個本身沒有生命,但卻提供生命契機的隨伴天體。

 

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11.17  來自月球(以及太陽)的萬有引力{差}造成地面上的潮汐。由於這些

差別,地球會在面向以及背向月球的方向鼓起。太陽引發潮汐的能力只有月球的

40%,它有可能會加強月球所引起的潮汐,但也有可能會抵銷。

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p 280

 

<結語>

 

彗星、隕星體,以及小行星代表了太陽系自45億年前形成以來,幾乎沒有改變

的物質。尤其是彗星,它們可能包含了太陽系最原始的物質,因為大多數的彗星

都以非常狹長的軌道繞行太陽,因而比任何行星都遠離太陽。在這樣遠離中央

恆星的地方,沒有任何熱源會破壞凝聚物質的原始狀態。

 

個別彗星的核心直徑通常只有數公里,由冰凍的「雪球」(成分為水、二氧化

碳及其他的氣體、矽化塵埃,和包括有機化合物在內更複雜的分子)所組成。

在接近太陽時,部分彗星的冰會蒸發,而在核心周圍產生如薄紗般的彗髮,以及一條背指向太陽、迆邐達百萬公里的稀薄尾巴。隕星體基本上是小的小行星,它們繞行太陽的軌道和地球的軌道重疊。我們大氣所產生的熱接著蒸發掉物體很大的一部份,而產生流星。大一點的隕星體可以撐過這個加熱過程,而落到地面成為隕石。一個10公里大小的物體與地球撞擊說不定造成了白堊紀與第三紀過渡期前後(約6千5百萬年前),化石記錄所顯示、曾經發生的物種大滅絕。這個可能性使我們又添了一項自然現象影響地球生物演化的力量。

 

碳粒隕石是一種稀有而重要的隕石,它們有部分的質量屬於碳化合物,這和多數

的隕石是由鐵、鐵鎳、岩石等混合組成相當不同。有些碳粒隕石含有74種不同

的胺基酸(蛋白質的基本單位),以及RNA與DNA的5種全部交叉結合基。

由於這些單體是在無生物的過程中形成的,它們的存在表示我們這種生命的必備成分,蠻容易在太陽系形成的過程中製造出來。

 

沒有受過大氣侵蝕的水星,表面有大量坑洞,這些是在行星最初的幾億年當中,由隕星體轟擊的結果。月球表面也是瘡疤累累,同樣也是早期轟擊的結果。地球上沒有這種隕石坑,因為板塊運動以及侵蝕作用在很早已前,就將這段早期歷史給抹擦掉了。如果月球真的如很多科學家猜測那般,是從一個巨大撞擊後的殘渣中所形成,那麼月球本身倒是可以作為那段時期的紀錄。

 

因為月球穩定了地球自轉軸的晃動,同時因為月球引發潮汐,我們這個行星上之所以有生命存在,至少部份得歸功於我們這個相對來說質量蠻大的衛星。月球讓我們免於致命的氣候變遷,也提供了一天兩次的潮汐,一而再地把充滿生機的潮汐塘填滿又清除,以致化合物得以集中,而經由聚合作用促進了更複雜的演化。

 

 

問題:

 

1. 為何我們認為彗星是太陽系最原始的成員呢?

 

2. 流星形成的原因為何? 為什麼大多數的流星不會落到地面?

 

3. 當彗星接近太陽時,為什麼會產生壯觀的尾巴? 彗星的核心包含了彗星絕

大部分的質量,彗核有多大呢?

 

4. 彗星的組成成分為何? 這和原始太陽系的組成有何關連?

 

5. 為什麼在碳粒隕石中的胺基酸,對於地球生命起源的理論而言,是重要的發 現?

 

6. 水星與我們的月球有哪些相似的地方?

 

7. 為何水星與月球的表面有這麼多坑洞?這對月球最初幾億年的地質紀錄有

何影響?

 

8. 為什麼有些科學家會猜想月球的塵土可能含有微生物? 月球沒有空氣,也沒

有水,它怎麼可能會有生命呢?

 

9. 月球岩石和地球上類似的岩石相比,其組成相同嗎? 在月球與地球的起源方面,這告訴了我們什麼呢?

 

10. 就哪些方面而言,月球的存在對地球生命的起源與發展有所幫助?

 

11. 根據大部分有關生命如何起源的理論,為什麼潮汐對於地球生命的起源很重

要?

 

<進階參考資料>