人們發(fā)現(xiàn)，地球上的生命都是以碳為骨架組成的?；瘜W家和生物學家相信，生命的自然演化需要碳的存在，碳具有異乎尋常的靈活性，所以它成了生命體中像DNA和RNA那樣的螺旋分子的基礎。碳的存在不僅依賴于宇宙的年齡和大小，而且還依賴于決定著原子核自然能級的自然常數(shù)值的巧合。 當恒星中的核反應將氦與氦結合成鈹時，再加上一個氦核就形成了碳?！ 『ず?氦核=鈹核 鈹核+氦核=碳核 碳核+氦核=氧核 什么原因使宇宙中產(chǎn)生多得舉足輕重的碳呢？1952年弗雷德·霍伊爾預言，碳原子核必定具有一個能級，其位置正好略高于氦核和鈹核能量之和。這種情況造成了某種特別迅速的反應。因為在恒星中結合氦和鈹兩種粒子能量形成的“共振態(tài)”，正好與人們所盼望的自然能級相近。核物理學家發(fā)現(xiàn)，這個能級正好處于霍伊爾預言的位置上。 有了碳以后，碳還可與氦核發(fā)生核反應生成氧核。但這一反應并不是“共振”的，碳和氦的能量比氧的自然常數(shù)高一些，使得由碳和氦變?yōu)檠醯捻樌潭仁艿?#8220;先天的阻撓”，從而使碳得以留存了下來。否則，宇宙中就不會有足夠的碳，生命將不復存在，至少其含義會和我們現(xiàn)在所理解的完全不同。以上例子說明，宇宙中所以存在復雜的結構，可能是由自然常數(shù)值的巧合和互相結合所致。復雜的生命是由簡單的核反應和奇妙的自然常數(shù)所決定。這是一個多么令人難以接受而又無法完全拒絕的結論！ 宇宙中的有機物 本世紀70年代以來星際多炔分子的研究，導致C60分子的發(fā)現(xiàn)。1985年，克羅托（H．Kroto）利用激光照射使石墨氣化，制得了含60個碳原子的穩(wěn)定化合物。C60研究為當代化學開拓了一個新領域，也為星際聚鏈烴和環(huán)烴提供了確認數(shù)據(jù)。宇宙物質中復雜有機分子和構成生命基礎分子的搜索，是地球外生命探索的一個重要目標。人類正在展開廣泛的搜索。在浩瀚無垠的蒼茫宇宙中所進行的這樣一項工作，是對“大海撈針”的最恰當?shù)淖⒔?。何況直到現(xiàn)在是否真的有針和針可能是什么樣子還都是一片蒙眬，但是否存在著以碳為骨架的有機物，已成為人們的第一搜索目標。于是火星上有機物質的是否存在，成了判斷火星曾經(jīng)是否存在過生命可能性的依據(jù)；土衛(wèi)6成為研究地外生命的重要目標之一；類木行星大氣有機物的觀測等，目前也已成為研究太陽系起源、演化，了解這些行星的重要途徑?！ 」派锏刭|學提供的證據(jù)表明，地殼剛形成時生命就已出現(xiàn)了，生命似乎出現(xiàn)得太快，給地球上化學進化留下的時間太短。人們最近發(fā)現(xiàn)，宇宙星際物質中存在大量生物單分子化合物，因而認為前生物的化學物質來源于宇宙空間。新的結論是：地球上的生命不是從水、二氧化碳、氨等無機分子開始的，而是來源自宇宙空間的生物分子。 有人認為，含有生物分子的星際塵埃顆粒，是在地球形成的凝聚階段后期，由彗星帶到地球上來的。地球形成早期，曾遭受過彗星大規(guī)模轟擊，彗星尾部把大量的有機分子撒到地球上。據(jù)認為，在地球形成的50億年內(nèi)，有幾十億噸的星際塵埃參與了地球的凝聚，從空間帶來了大量的有機物。從地球大氣圈上層收集到的宇宙空間顆粒分析結果表明，由于有大氣圈制動作用，細小的顆粒沒有發(fā)生劇烈的升溫，因而有機物沒被徹底破壞掉?！ 〉厍蛏系奶肌 〉厍蛏仙鹪吹囊粋€關鍵問題是碳的經(jīng)歷。因為碳是所有生物分子中均含有的一個元素，它的豐度是最重要的。在地球形成期間曾發(fā)生過的凝結順序中（見表2．1），大約到100K，甲烷凍結出來時碳才凝結。地球形成時的溫度在600K，只有很少的甲烷會因凍結而析出，所以形成固體地球的粒子實際上不含碳，而地球上沒有碳就不可能有生命?！ 〉厍蛏咸嫉拇嬖谑莻€迄今尚未解決的問題。它暗示著有某些過程是沿著不同于凝結順序所排定的順序進行的。我們已經(jīng)知道，碳與氧在高溫下化合形成一氧化碳（CO）氣體。當溫度下降（例如降到我們說的600K的區(qū)域）時，一氧化碳與氫反應生成甲烷。CO＋3H2→CH4＋H2O
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在原始地球的溫度600K處，形成甲烷的反應必然一直正常地進行著。但當沒有固體催化劑表面的吸收和催化作用時，反應就進行得非常慢。因此如果不存在催化劑，一氧化碳也能在低于600K的低溫下存在。硅酸鹽和金屬鐵粒子是不良的催化劑，即使溫度為600K，一氧化碳還會遺留在原始地球附近（但一氧化碳在此溫度下為氣體，它不能凝結）。假若在地球附近的太陽星云中有個400K左右溫度的區(qū)域，則鐵粒子開始氧化形成磁鐵礦層（Fe3O4），硅酸鹽粒子成為水化物。四氧化三鐵和含水硅酸鹽都對CO與H2的反應起催化作用。這時，有效的催化劑將開始形成?！ ≡谶@樣的催化劑作用下，反應并不一直進行到生成甲烷，而是在中途停頓。并且每個碳原子與兩個氫原子鍵合，而不是甲烷中的四個氫原子。這個反應叫做費-托反應（是根據(jù)發(fā)現(xiàn)這個反應的德國化學家的名字命名的。這個反應可用于人造石油）?？赡馨l(fā)生的一個反應是：20CO＋41H2→C20H42＋20H2O 所生成的分子含有氫和碳，稱做碳氫化合物，例如C20H42。復雜一點的碳氫化合物有高分子量，是一種類似瀝青的物質。在太陽星云中，這類物質可以淀積在四氧化三鐵層和含水硅酸鹽顆粒上（見圖2．1）。這種形式的碳可成為原始地球的一部分?！ ∮凶C據(jù)表明，費-托反應確實可以在太陽星云中所形成的隕石母體的區(qū)域中發(fā)生。隕石中的一個亞類，即含碳球粒隕石，含有大量碳，按重量計達百分之幾。我們分析這些碳的化合物時，發(fā)現(xiàn)它們完全可能是由費-托反應形成的、含有氨基酸的復雜有機化合物，而氨基酸是生命的基本單元。因為氮和氧能自然地結合到瀝青產(chǎn)品中，所以我們預期，即使水和氨在600K下仍保持為氣態(tài)，氮和氧也應成為地球的一部分。只需要存在的碳、氮和氧總數(shù)的一小部分（10-5～10-4）被結合到瀝青中，便可說明在地球上它們已被觀察到的豐度了。
