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第8章 自然之谜(7)

地球生命奇观

研究根据地质学家研究,化学起源说中所模拟的原始生命产生的环境,只是一种臆测,所有合成生命化学过程的假设,只是在某种特定条件下产生的偶然现象,没有必然性。它面临的宇宙空间存在有机分子的事实,使它在近期内难于走出困境。当然,我们现在也不能去盲目相信宇宙生命假说。说地球上的生命来自宇宙,也需要找出更确切证据。再说,宇宙中严酷的环境,大气层的高温摩擦,又都使我们难以相信它具备能产生生命的条件。

地球上的生命究竟来自何方?人类现在还不能作出合理的解释。

生命起源研究史

据记载,亚里士多德可能是生命起源之谜最早的探索者。他在公元前300多年前提出了人的生命可以从非生命的物质中自然发生,这就是着名的生命自生论,它使不少学者都相信生命可以由非生命物质或他种生物直接而迅速地产生出来。这种观点统治生物界长达1000多年,直到13世纪,人们还相信羊可以从树上长出来。

17世纪初,比利时医生范·赫尔蒙特还提出渗透人汗的衬衫与小麦混合发酵可以生出老鼠来。17世纪中叶,意大利医生雷迪用实验的方法,发现了苍蝇等生物并不是自然生成的,而是由亲代产卵所生,从而否定了自生论,建立了生源论,认为一切生物皆来自同类生物。但自生论者仍坚持原来的观点,认为苍蝇虽不能自然产生,但微生物等简单生物可以自然发生。直到1864年,法国化学家、微生物学家巴斯德的着名无菌浸液实验和鹅颈瓶实验成果问世,证实了微生物也不能自然产生的观点以后,才彻底否定了自生论,确立了生源论。但是,地球上最初的生命来自何方呢?这个问题使人联想起鸡和蛋相争那个老掉牙的笑话。自生论与生源论同样是一个先有鸡后有蛋还是先有蛋后有鸡的问题。

19世纪后期,一些学者提出了生命来自宇宙的假说。认为地球上的生命是由宇宙空间的生命胚种落入地表而形成的。由于后来发现了太阳光中紫外线及宇宙射线具有扼杀生命的较强杀伤力,才使人们抛弃了对这种学说的信任。20世纪初,出现了生命起源于原始地表海洋的化学起源说,它的创始人是前苏联生物化学家奥巴林,他出版了许多论证这个学说的专着,阐述了生命由无机到有机、由简单到复杂的化学进化。美国学者来勒1953年在实验里曾成功地以无机物和简单有机物为原料,合成了多种氨基酸等生命有机分子,后来又相继合成了复杂的生命高分子,这些都为化学起源所提供了新的证据,使许多人毫不怀疑地接受了这种观点。

20世纪60年代,苏格兰格拉斯哥大学的化学家凯恩斯史密斯在化学起源说的基础上,提出了新的起源说——泥土说,认为生命是由颗粒细小的具有特殊结构的泥土产生的。最近,美国宇航局的科学家们也发现了普通泥土中含有的能量可使无机物合成有机物,甚至可以合成生命必需的基础有机物质。这个发现无疑是对泥土说的有力支持,也解释了像氨基酸这样的生命小分子合成蛋白质这样的生命高分子时的脱水问题。应该说,这种学说比化学起源说的观点进了一大步。20世纪60年代以后,射电天文学技术的应用使科学家在宇宙空间尤其是大的星云内部及其附近发现了大量有机分子,引发了人们对宇宙生命学说的重新思考。1980年前后,英国天文学家霍伊尔等提出了新宇宙生命说的观点。他在《智慧的宇宙》一书中提出,宇宙空间不仅存在生命胚种,而且地球生命可能与宇宙智慧生物有关,进一步强调地外生物在地球生命形成中的作用。

2、地球生命史奇观

如果从最早的猿人开始计算,人类已经有了二三百万年的历史。众所周知,如果把地球46亿年的演化史比做24小时的话,人类的出现则只有半分钟。早在人类出现之前,各种生命就出现了,它们诞生、死亡,一种动物灭绝,另一种动物形成,就这样新陈代谢,相互交替活跃在地球的舞台上。

生物化石的发现

地质学家在一些地方发现了它们死后留下的遗骨和遗迹,这就是古生物化石,根据化石可以推断古代生命的生成时间和当时的地球环境,因此这种石头被称为记载地球历史的特殊文字。地质学家最先在澳大利亚这样的石头中,发现埃迪卡拉动物群,后来又在前苏联发现了里菲生物群。我国的古生物学者也曾在陕南的化石中发现有生物活动的遗迹。通过对这些生物化石的年龄测定,确认它们是在距今5~6亿多年的寒武纪时代形成的。地质学家的研究结果证明,这些化石中的生物还不是最原始的生命,它们已经是较高阶段的生命代表了。

30亿年前的生物遗迹

后来,人们把一些留有生物遗迹的化石送到电子显微镜下观察,在一些“年龄”为二三十亿年的化石中发现了更为原始的生命遗迹。1940年,麦克格雷尔在津巴布韦的石灰岩中,发现了可能是藻类留下的碳质遗迹,岩石年龄为27亿年。1966年,巴洪和肖夫在南非德特兰士瓦的浅隧石中,发现了0.24×0.56微米的棒状细菌结构物,年龄确定为31亿年。两年之后,恩格尔也在南非年龄为32亿年的前浮瓦乞系的堆积岩中,发现了直径为10微米的球状体,并认为是一种微生物化石。20世纪60年代以后,巴洪等人终于又在距今34亿年的斯威士兰系的古老堆积物中,用显微镜发现了200多个直径约为2.5微米的椭圆形古细胞化石,其中有1/4的古细胞处于分裂状态。这个发现为证明30多亿年前的生物遗迹的存在,提供了有力的证据。

生命化石

美洲的古老化石最初发现于加拿大安在略的肯弗特的黑色线凝燧石中。这些微化石的形态同蓝藻相似,经岩石年龄测定为19亿年,显然不是最老的生物化石。后来又在美国明尼苏达州的苏堂页岩中的黄铁矿中,发现了0.1~1.5微米的椭圆状细菌结构物,据推测,其年龄大约为27亿年。

最古老的生命化石

在已发现的古老化石中,年代最久远的还是1980年左右在澳大利亚西部发现的细菌化石,据测定,它的年代约在35亿年之前。它们中有一半呈深灰色球状,也有的呈椭球状、空心球状等形态。这些发现足以证明,35亿年前不仅生命早已存在,而且已开始有了不同种类的分化。前几年,美国科学家对38亿年的古老岩石进行详细的碳、硫等元素的测定,发现这些岩石中含有机碳。他们根据这种同生命密切相关的有机碳的发现,提出了38亿年前就已有生命存在的新观点。地球上生命的出现会不会早于38亿年呢?生命起源的时间之谜,还有待人类的进一步探索。

3、地球转动奇观

众所周知,地球在一个椭圆形轨道上围绕太阳公转,同时又绕地轴自转。因为这种不停的公转和自转,地球上才有了季节变化和昼夜交替。然而,是什么力量驱使地球这样永不停息地运动呢?地球运动的过去、现在、将来又是怎样的呢?

地球自转的变化

人们最容易产生的错觉,是认为地球的运动是一种标准的匀速运动,否则,一日的长短就会改变。伟大的牛顿就是这样认为的。他将整个宇宙天体的运动,看成是像上好发条的机械一样,准确无误。

其实,地球的运动是在变化着,而且极不稳定。根据“古生物钟”的研究发现,地球的自转速度在逐年变慢。如在4.4亿年的晚奥陶纪,地球公转一周要412天;到4.2亿年前的中志留纪,每年只有400天;3.7亿前年的中泥盆纪,一年为398天。

到了亿年前的晚石炭纪,每年约为385天;6500万年前的白垩纪,每年约为376天;而现在一年只有365.25天。天体物理学的计算,也就证明了地球自转正在变慢。科学家将此现象解释为是由于月球和太阳对地球的潮汐作用的结果。

石英钟的发明,使人们能更准确地测量和记录时间。通过石英钟记时观测日地的相对运动,发现在一年内地球自转存在着时快时慢的周期性变化:春季自转变慢,秋季加快。

科学家经过长期观测认为,引起这种周期性变化,与地球上的大气和冰的季节性变化有关。此外,地球内部物质的运动,如重元素下沉,向地心集中,轻元素上浮、岩浆喷发等,都会影响地球的自转速度。

地球公转的变化

除了地球的自转外,地球的公转也不是匀速运动。这是因为地球公转的轨道是一椭圆,最远点与最近点相差约500万千米。当地球远日点向近日点运动时,离太阳越近,受太阳引力的作用越强,速度越快。由近日点到远日点时则相反,运行速度减慢。

还有,地球自转轴与公转轨道并不垂直;地轴也并不稳定,而是像一个陀螺在地球轨道面上作圆锥形的旋转。地轴的两端并非始终如一地指向天空中的某一个方向,如北极点,而是围绕着这个点不规则地画着圆圈。地轴指向的这种不规则,是地球的运动所造成的。

科学家还发现,地球运动时地轴向天空划的圆圈并不规则。就是说地轴在天空上的点迹根本就不是在圆周上的移动,而是在圆周内外作周期性的摆动,摆幅为9。

由此可以看出,地球的公转和自转是许多复杂运动的组合,而不是简单的线速或角速运动。地球就像一个年老体弱的病人,一边时快时慢、摇摇摆摆地绕日运动着,一边又颤颤巍巍地自己旋转着。

地球还随太阳系一起围绕银河系运动,并随着银河系在宇宙中飞驰。地球在宇宙中运动不息,这种奔波可能自它形成时起便开始了。

就现在地球在太阳系中的运动而言,其加速减速都离不开太阳,月亮及太阳系其他行星的引力。人们一定会问,地球最初是如何运动起来的呢?未来将如何运动下去,其自转速度会一直变慢吗?

也许,人们还会问,地球运动需要消耗能量吗?若是这样,空消耗的能量又是从何而来?它若不需消耗能量,那它是“水动机”吗?最初又是什么使它开始运动的呢?存在着所谓第一推动力吗?

第一推动力至今还只是一种推断,

地球转动之谜

牛顿在总结发现的三大运动定律和万有引力定律之后,曾尽其后半生精力来研究、探索第一推动力。他的研究结论是:上帝设计并塑造了这完美的宇宙运动机制,且给予了第一次动力,使它们运动起来。而现代科学的回答是否定的。那么,地球乃至整个宇宙的运动之谜的谜底究竟是什么呢?人类渴望早日找到破解地球转动之谜的密码。

4、难以预料的“横祸”

从古至今,对雪块现象的记述为数不少,但比较可怕的故事则发生在1968年的春季。据西德一家报纸记载,这天,西德肯普腾城的一位木匠正在一间房屋顶上干活。春季,阳光明媚,晴空万里。他干了一会儿活后,有些疲倦,于是便伸了个懒腰,在房顶上歇了一会儿。他正准备下房去喝点汽水,万里无云的天空突然落下一个大雪块,大雪块长1.8米,直径15厘米,砸在他的头上。这位木匠未叫一声便倒在房顶上死去了。

天外飞雪

在雪块现象中,美国一个城市发生的事例更吸引人。这是佐治亚州的一座小城市,名叫“提姆巴尔菲尔”。维拉伯尔特·卡尔兹先生的家坐落在这个小城中的一个角上,平日十分清静。1976年3月7日,卡尔兹先生儿子的女朋友来到未来的公公家中做客,小小的家庭立即沉浸在一片欢乐的气氛中。卡尔兹先生乐呵呵地为未来的儿媳妇做了晚餐。三人又说又笑,吃完了晚餐后,便坐在彩色电视机前,观看电视连续剧《600万富翁》。此时,突然发生了一件意料不到的事情。佐治亚州地方报纸事后也详细报道了他们三人的回忆。

我们正在看电视,突然听到一声巨大的轰鸣,犹似一颗巨型炸弹落到地面上,此后,一团亮晶晶的东西从房顶上落了下来,在屋子中间四下迸开。我们惊得跳了起来,仔细一看,原来是一些奶白色的雪块,雪块在地上四散开来,溅到旁边两个房间内。我们本能地向上望去,只见房顶出现了一个大洞,透过洞口,可以看到夜空晴朗,风清月高,满天星斗。

除他们三人的叙述外,佐治亚州地方报纸还找到了另一个证人,即卡尔兹先生的邻居朱尼·布朗先生。雪块落下来的时候,他正站在他家的院子里,因此直接目击了雪块坠落时的情景。

一块很大的雪块突然从空中落下来,撞到卡尔兹先生的屋顶上,发出大炮般的轰鸣。我当时吃了一惊,赶忙四下观看,过了几秒钟,天上又落下一块雪块,掉在公路中央。几分钟后,警察卡尔·胡坦吉尔上士和一群警察,赶到了出事现场。大家忙碌着。卡尔兹先生从地上扫起雪块、雪沫,并不时观看着房顶上那直径约有1.5米的窟窿,考虑着怎样修补。警察们则忙着收集雪块样品,他们将雪块放到小桶里,准备带到试验室去化验。卡尔兹先生估计,落下的雪块约有篮球大小。当时在场的人都可以证实,雪块的颜色为白色,十分松软,用手可以将它压成一团。

部分雪块样品很快被送到附近的梅肯学院化验室。该院自然科学系主任罗伯尔特·利曼教授带着两个化学系学生,立即对雪块样品进行了化验。与此同时,另一些雪块样品则被送到警察局化验室去化验。不久,科学鉴定公布了,证实这块雪块中没有任何放射性物质。利曼教授补充说:“雪块只不过是一些普通的水凝聚而成的。”

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