主题：【科普】人类出现在地球上,真的不容易 -- 电子赵括
家园 【科普】人类出现在地球上,真的不容易 这个短篇是在看了一个有关地球的科普电视片后有感而发,仅凭记忆整理,难免不完整充分.欢迎各位朋友补充指正.
在浩如烟海的宇宙中是否还存在着象人类一样的智能生物,一直是个有争议的话题.至少到目前,尽管做了多方面的努力,我们还没有找到任何确凿的证据.那么首先回过头来看看,在一个什么样的星球上才能有人类一样高智能生物的出现.
一,生命的出现
1 温度
生命的出现,首先需要一个合适的温度.因此,恒星是不行了,那里到处是原子弹;距离恒星太近也不行,以太阳系为例,水星金星,表面温度超过200摄氏度;太远也不行,木星以外的行星表面温度都太低.太阳系里面能够满足温度这一条件的,只有地球和火星.
2 大小
火星本身由于太小,只能维持住一个稀薄的大气层.大气对于行星的意义,首先在于保温.没有大气的水星,面向太阳的一面温度超过摄氏200度,背向太阳的一面则为零下100多.这么大的温差显然对于生命来讲过于苛刻.因此,太小的行星上虽然说不是完全不可能出现生命,至少要困难得多.
那么太大行不行?至少对于我们人类来讲,也不行.大气产生并被维持住后,还要看它的化学成分.大家都知道,地球大气中大约80%为氮,20%为氧,正是这20%的氧给了地球万物的生存基础.反过来,宇宙中最多的元素是氢,为什么它在地球大气中的比例会微不足道?
大家都知道,温度代表着分子的平均动能,在相同的温度下分子量小的有更大的速度.氧的分子量为32,氢为2,就是说相同的温度下氢分子的运动速度几乎是氧分子的4倍.虽然这只是个统计规律,但整体上氢比氧更容易逃逸出地球,因此与其说地球上只有氮和氧,不如说地球的大小引力恰好驱逐了氢和氦而留住了氮和氧.相反,如果在地球同样的位置上出现了一个和木星一样大的星球,那么它的大气很可能是80%的氢和20%的氦.质量越小的星球它的气体越"重",这一点在其他星球上是有验证的.金星虽然有大气,成分主要是分子量为44,比氧气大的二氧化碳;火星上大气的主要成分也是二氧化碳,占全体的95%.火星上一度曾经有过水,如今已经找不到了.个人的看法,水的分子量为18,应当有在漫长的宇宙岁月中挥发到了太空这一因素.否则,以火星的位置和适合的温度(白天摄氏二十多度,晚上零下十度左右)还是有可能成为另一个地球的.
二,生命的进化
生命起源后,当然面临着进化的问题.出去地球上生物自身的遗传变异外,生物的进化实际上和整个宇宙息息相关.
1 地球的保卫者 - 大行星
在地球的外侧,除了火星和冥王星以外,木星,火星,天王星和海王星都是体积质量大大超过地球的大行星.其中尤其是木星,它的质量超过其他行星总和的2倍.恐龙的灭绝的原因,地球受到外来陨石打击造成气候突变的说法相当流行.而这些天外的不速之客在奔向地球的过程中有不少已经被木星等的巨大引力所吸引坠落到了它们的身上,最后能够到达地球的实际上仅仅是很小的一部分.陨石撞击给地球造成的影响,以墨西哥湾为例.墨西哥湾实际上就是几千万年前被天外来客撞出的一个大坑.对那里的地层进行采样分析的结果,发现自陨石撞击后大约20万年,没有任何浮游生物.作为食物链的地层生产者,没有浮游生物就意味着没有任何生物.有了木星等大行星,造成恐龙灭绝这么大规模的陨石撞击在地球上大约6000万年发生一次,而如果没有这些地球的卫士,则将是5万年一次.那么,地球上顶多在没有被撞击的地区会有一些浮游生物,智能生物的进化完全无法想象.
2 飞来的塞翁之马
陨石多了不行,陨石少了行不行?也不行.地球上的陨石坑由于常年的风化已经无法辨别.为了探究地球究竟遭受了多少陨石的撞击,学者们把目光投向了地球的邻居 - 月球.因为没有大气,那里的陨石坑几乎完好无损.经过研究,学者们惊异地发现,自从大约三亿年前,地球遭受的打击剧增,而恰恰是从三亿年前物种的进化同样剧增.天文学家和生物学家将地球遭受打击的次数和生物种类数目进行对比后,二者的曲线几乎吻合(遗憾,因为看的是电视片,手头没图).就是说,在灭绝旧的物种的同时,飞来的横祸在造成地球气候剧变的同时大大促进了新物种的产生.如果地球是一个没有遭受打击的星球,生物进化到人类还不知道要等到猴年马月.
那么为什么从三亿年前地球会遭受频繁的打击?
在地球围绕太阳旋转的同时,整个太阳系也在围绕着银河系旋转,其轨道同样不是圆而是椭圆.在过去的三亿年中,太阳系整体处于这个椭圆的短轴上,靠近银河系中央因此它遭遇的各种天体多于过去.这就是地球更加频繁遭到打击的原因(好在从电视片播放的图片上看,地球挨打的顶点已经过去了).对于生物的进化人类的出现,这实际上是一个重要的因素.相反,如果太阳系整体距离银河系中央太远或太近,那么要么陨石轰击不断,要么凤毛麟角,都很难成为另一个地球.
找一个合适的星球就这么不容易,而这仅仅是人类的出现的一个方面,我们又怎么能指望轻易地在宇宙中找到同伴?
通宝推：金口玉言,
本帖一共被 8 帖 引用 (帖内工具实现)家园 我的想法：事件发生次数≈事件发生概率*样本空间数量 在样本空间极大情况下，约等于都可以去掉，蒙特卡罗数值计算方法不就是这么干么？
楼主上面的论证都说明了：事件发生概率极低，非常低，这都对非常对，但是地球的存在说明事件已经发生了，所以概率一定不为0（废话
），考虑到宇宙之大，品茂之盛，样本空间近乎无穷，要说地球就是那唯一的存在，实在让人难以置信笑话楼里面有一个说地球多小宇宙多大的图片贴，一时找不到了(找到了，是这个：
这个类似
那为什么我们见不到外星人呢？还是因为宇宙太大，虫洞什么的可能根本就实现不了，所以距离上的限制就是永恒
还有时间问题，象人类这种文明的延续时间能有多久？从人类有文字记载以来不过几千年的功夫就发展到了地球石油、煤炭要在几十、几百年间就将耗尽的程度，而目前我们人类所能踏足的太空领域才到月球。我坚信人类文明肯定有自己的寿命，也许仅以万年计。所以在如万古黑夜般的宇宙中肯定有高级文明的闪光，但更大的可能是根本没有时间上的交集
通宝推：金口玉言,家园 好像元素的放射性与距离银河系中心的距离相关 曾经看过一篇文章，说是如果地球离银河系中心太远的话，很多现在稳定的元素就会变成放射性元素。严格地说似乎是所有元素的半衰期都会缩短。想象一下我们的身体由各种在迅速衰变的物质组成……
家园 人类形成文化也才区区不到十万年而已 演化可以像细菌那样不断变化，他们的无意之举就能消灭不少人类，
当前很难讲到底是人类还是细菌是地球的主宰。
人类通过文化演化代替生理演化，速度不比细菌慢，
想想几十年前的生活文化和现在的文化就有巨大变化，
就是古代王朝更替有时也很频繁，
往往隔段时间人们的文化就有演化，
小的地方如不喜欢吃辣的变成流行吃辣的，
大的地方如用语服饰等文化变化。
文化演化比细菌生理演化有更多的可能性，
未来非常可能人类会压过细菌成为地球独一无二的主宰。
不过文化即文明的诞生才不到十万年，有文字记载的不到一万年，
比起几十亿年生命史来说微不足道，
而且复杂生命非常容易灭绝，几次大灭绝都是毁灭不少复杂生命，
不过也拜大灭绝所赐，人类才会出现，
否则不是恐龙就是鱼类一直作为地球复杂生命的代表。
就是人类也有二百万年历史，
而只有非常的机缘才在十万年前演化出了逻辑能力，
关键的一点文明能不能存在很长时间是个问题，
不说那些一两亿年出现一次的大灭绝，
就是文明本身会不会演化成自杀都很难说，
或许基因改造或许人工智能，人会演化成生物人或电子人，
但那时的“人”就不再是现在的智人人种了。
家园 貌似有的星球表面都是有机物 所以有时我在想类似石油之类东西究竟是古生物遗体在地质运动中形成的还是古有机物残余在地质运动中形成的。我们烧的这些东西也许曾经是生命起源的一部分。
家园 还有自转速度的影响吧 就拿地球来说，自转快点似乎没多大问题，但自转过慢就有问题了，白天时间太长会导致温度过高。如果像月亮一样自转和公转抵消，有一面始终面相太阳，估计水份早蒸发没了。
以上全是我的脑补，欢迎指正。
家园 从角动量守恒的角度而言 公转和自转速度相同，导致地球一面永远面向太阳是最稳定的结构。现在地球就有这个趋势，公转轨道逐渐远离太阳而自转速度放慢，逐渐达到公转自转速度相同，地球会有一面永远面向太阳而另一面永远见不到。不过天文学上的东西变一点都是几百万几千万年的时间，你我是等不到这天了。
