萬物之始：地球生命的起源 (上) / 講者：吳嘉偉、丘澄峰（星匯點委員）
18:32 Share

文学 历史 哲学 商业 工程 艺术 音乐 随时随地穿梭大学电台 捕捉智慧光芒大家好 欢迎星期日晚留在香港电台第一台收听由文教组制作的节目《大学堂》我是李秋婷

近代的演化科學可以追溯至 1800 年代中期由達爾文所發表的演化論開始時至今日科學家仍然一直致力探索生物演化的過程希望找到世間萬物共同的祖先從而了解所有物種的起源甚至重新發掘出已經滅絕又或者未知的物種

今天我們來到香港太空館參加由星會點委員吳嘉偉和邱承峰主講的講座漫密之恥地球生命的起源和大家一起深入淺出地探討多種有關生物演化的假說浩瀚的宇宙之中為何會有地球的出現眾多的星體之中是否只有地球有生命存在呢

為了解答這個謎題科學家不斷探索太空尋找適合人類居住的星球在 2012 年一度發射了火星探測車「浩奇號」

分析火星的岩石和環境看看火星是否曾經適合人類居住有著力研究有著大量液態水的木星衛星歐羅巴更計劃在 2027 年發射歐羅巴著陸器探索它的表面有沒有生命跡象不過到底一個星球有什麼條件才可以孕育出生命呢

不如我們先由處於太陽系的地球出發慢慢展開它生命搖籃的故事原來地球距離現在已經有 46 億年歷史它能夠為不同動植物提供棲息環境有賴適合的溫度、空氣、水、陽光以及運作系統

我們身處的這火星球處於太陽系的式居帶水亦能以液體形式存在令各種生物可以進行不同的化學反應

水滋養萬物人類生存主要依靠淡水不過地球上的水資源只有少於 2.5%是淡水其餘的都是鹹水我們之所以有足夠的水源維持生命全因為一個混然天成的水循環系統

不僅是海洋就連冰川、冰山和雪都是水循環的一部分而冰川更是地球上淡水資源最豐富的地方如果全部融化我們就要完全依賴雨水將海洋的水帶回陸地才能維持淡水供應在講座中邱晴峰就這樣說

水循環在現在地球上是一個很重要的循環系統因為你可以想像如果水蒸發變成雲然後逃出變成外太空我們就不會有雨水

沒有水的話淡水資源就越來越少雖然有地下水也有湖泊河流但它一直向海洋流的話就會慢慢變成鹹水如果我們沒有了水循環的話它就永遠都用不回我們的水而水循環很多時候大家被人忽略的其中一環就是一些冰罐

其實冰棺或是冰山、雪都算是水循環的同一部分而冰棺是淡水資源最豐富的地方如果它全部融化,全部掉進海裡地球上可以運用的淡水資源就會很少因為我們全部都會變成依賴下雨的過程將水從海洋帶回陸地

除了水 地球也提供其他各種人類的必需品你又知不知道我們無時無刻都需要空氣當中有 78%是氮氣 21%是氧氣其餘少量的是水氣和二氧化碳雖然大家近年因為全球暖化現象而非常關注大氣中的二氧化碳濃度上升引致進一步的溫室效應

但其實溫室效應都有它的作用地球需要溫室效應和大氣層才可以保持適合孕育生命的溫度否則地球就會冷到你和我都無法生存聽聽吳嘉偉怎麼說假如地球沒有了大氣層科學家計算過地球的表面溫度只會剩下-18 度大家有沒有去過-18 度很冷的地方

也有的大家可能去完-18 度的地方都還能生存但這裡是說平均溫度-18 度有時候是比-18 度冷也不是說很適合生存

其實二氧化碳是怎樣令到我們的地球在一個合適的溫度夠暖讓我們去生存呢?就是原來當太陽光射入地球弄暖了地球的時候地球會發放一些紅外線出來而這些紅外線如果有大氣層在外面包著地球的話二氧化碳會將紅外線吸收了

吸收完之後它就會向著四方八面將紅外線發放出來發射出來當中有部分會發射到地球裏面弄暖了地球於是就令到我們有一個合適的溫度就可以居住到生存島大家都有聽過地球是圍著太陽轉的這個運動就稱為公轉

根據開普勒第一定律所有行星的運行軌道都是橢圓形所以地球也不例外一直沿著橢圓形的軌道圍繞太陽轉不過原來地球的軌道必須是接近圓形的橢圓才可以保持一個穩定的溫度範圍

其實地球的軌道是不可以太過橢圓的如果不是的話會發生什麼事情呢首先第一件事就是如果地球有時候很接近太陽然後有時候又很遠離太陽的話其實它會一時很熱 一時就很冷溫差這麼大的話其實大家是會很難適應到的所以這件事就不太理想

其次就是如果地球的軌道是很橢圓的話當它靠近太陽的時候有機會地球會被太陽拉扯得很厲害就會變得很扁平

当它远离太阳的时候又可能会回复原状回复一个像球体的形状如果它一路兜圈围着太阳转的时候它一路被初圆按扁的话其实慢慢会越来越热

如果地球越來越熱會發生什麼事呢?就是它的火山活動會十分之猛烈經常都有火山爆發你想想如果遍地都是這個熔岩大家都很難生存到

當地球圍著太陽轉的時候同時它自己都好像一個在跳芭蕾舞的人不停地在轉圈又稱為自轉運動地球的自轉軸傾斜二十多度令到部分地區在一年當中會有太陽照射的角度不同又或照射時間有長短差異因此就出現了溫度不同的四季

無論是接近圓形的橢圓的軌道還是自轉軸的擺位兩者都既微妙又相當重要但原來不是每一個懂得自轉的行星都可以孕育生命

举个例子就是我们太阳系里面的天王星因为天王星的自转轴是很特别的它的自转轴是打横躺着的于是当它一直围住太阳转的时候其实它好像一个车胎在轮動

向前滾動的那種運動有什麼問題呢?就是你會看到有一邊長期被太陽照著另一邊長期沒有太陽照著其中一邊長期都很熱另一邊長期都很冷這些極端的環境又是引入不到生命的

要知道一個行星是否適宜居住單看軌道的距離還未夠還要看它從屬的行星是一顆怎樣的行星到底行星要符合甚麼條件才叫做適合呢?根據哈佛分類法行星可以分為 O 型、B 型、A 型、F 型

F 型 G 型 K 型 和 M 型 一共七種 O 型恆星是最熱最光的而 M 型恆星就是最暗最冷的如果地球圍繞著一個 O 型 B 型或者 A 型恆星轉這一類恆星會釋放大量的紫外光對人類來說照射到太多紫外光會致癌

對於早期生命更是非常致命因為紫外光可以破壞生物分子令生命難以形成除此之外行星圍繞著的行星必須得一個而太陽就是一個 G 型行星地球之所以能夠成為一個適合人類居住的地方太陽扮演著一個很重要的角色

原來在外太空很多行星都不是單獨存在通常它們是兩顆、三顆甚至是一堆我們稱為星團存在

如果你是围着一堆星团转的话其实你收到的光线会很多其实你的地表应该都很热都是生存不了这样的其实两颗都很极端的因为如果大家有看过星球大战的话可能都有见过两个太阳日落的情景在星球大战里面男主角居住的那个行星正正就是围绕着两个太阳转的

所以它接收到的太阳光是很多令到整个恒星都很热整个恒星的表面都是沙漠它要住在地底才可以所以大家看到一个恒星的重要性太阳的角色也很重要

因為太陽其實是負責了我們地球上很多重要的事件例如光合作用植物會用太陽光製造糖分為我們提供食物以及它會釋出氧氣

又或者是海水或者是河流里面的水分蒸发变成这个云然后再下雨这个水循环其实当中都是要靠太阳的热力当然这个太阳的热力不可以太猛烈不可以一下子就蒸干了一个海洋的

地球最初是如何誕生的呢?要知道這件事就要追溯太陽系是如何形成的十八世紀兩位哲學家提出星雲假雪成為了現代太陽系形成理論的基礎

大概 46 億年前一舊巨大的星際塵雲因為重力收縮開始旋轉中心越壓越熱變成太陽周圍的塵埃和氣體就慢慢撞在一起形成行星、衛星、小行星

哲學家康德和拉普拉斯在 1796 年做了一個星雲假說大家猜猜太陽其實是來自一堆很高溫的分子雲而這堆分子雲是一直在旋轉

而在外太空的星體全部都有萬有引力這樣集中一些地方它就會將附近的星體都拉近自己我們說在其中某個位置就發生了引力塔束即是所有東西就堆在一起就好像蘋果跌到地球的表面一樣

而這個分子雲會自己不停地轉動越轉越快然後很多東西會走向中間 向裡面走到最後就會形成太陽

而剩下的就是太阳外面有一个碟子这个碟子叫做原限星盘这个原限星盘里面如果有些地方密一些有些地方疏一些又会在密一些的地方形成这个限星八大行星正正都是这样走出来的其实我们都很相信八大行星是用这个原限星盘去演化出来的

在地球剛剛形成的時候表面像一個火球一樣完全不適合生命存在加上周圍環境極度惡劣經常有隕石小行星飛來飛去碰撞非常頻密隨時可能撞過來這個時期的地球不斷吸收周圍的物質慢慢變大直至一火小行星真的撞到地球形成了我們今天看到的月球

剛才提到八大行星是如何形成的剛剛形成的時候周圍都在發光周圍的環境還很惡劣不停有東西在飛來飛去可能隨時會撞到地球上這個環境完全不適合孕育生命

当地球遇到周围的小石的时候其实都不是小石 可能很大一块会发生什么事呢?就会好像贪食蛇一样可能会吸了人家的石头然后自己变大了

當太陽剛形成 地球剛形成的時候其實這些碰撞是非常頻密的經常會有石仔撞到地球而其中比較嚴重的一次是發生什麼事呢有一顆小行星叫做西亞它就撞向地球撞到地球之後就形成了我們的月球

月球是怎樣來的呢?人們估計是由這個小行星撞向地球而成而這個小行星絕對不細小,也有火星那麼大這些碰撞不單止形成了月球,還改變了地球的命運隨後隕石不斷帶來碰撞造就了適合人類生存的大氣環境為日後生命的誕生創造了條件

我們在很早期的地球中稱為冥古咒是一個時間的概念是一個很早期的概念這個名字來自於冥界之神哈底斯剛才提到星體的碰撞令星體很熱像岩漿一樣火球

那些岩漿因為受到潮汐效應的影響就會像一個熔岩的火海般在這裡捲來捲去因為早期的時候地球很熱所以火山是不斷噴氣體出來其中包括一些水氣會把地底的一些水分噴出來又或者一些比較重型的甚至是有毒的氣體也可能會噴出來

而這些物質很喜歡搶大氣的氧氣你會見到絕大部分物質上

都是很少氧氣的你見到基本上是沒有 O2 的存在 H2O CO CO2 都會被其他元素捉住了所以比較少一些氧氣可以被它運用去演化成為一些生命基石一開始的時候

雖然說好像很難去演化成為一些生命但是其實如果大家細心一看的話我們剛才說人類其實都是由碳和水去組成的所以其實都是有齊人類或者是生命需要的一些元素可以日後支援到生命

生命的起源是一個充滿謎團的課題但科學家通過不斷的探索和研究正進一步揭開這個神秘面紗無論是地球的生命還是宇宙中其他可能存在的生命都值得我們繼續深入研究今集大學堂的時間來到這裡約定大家下星期日晚上 8 時香港電台第一台的大學堂再見