小行星撞地球

鳳凰科技訊 北京時(shí)間2014年1月1日消息，美國(guó)太空網(wǎng)報(bào)道，作家羅杰·布里格斯(Roger Briggs)在他的新書(shū)《文明之旅：我們?nèi)魏蔚竭_(dá)那里的科學(xué)》中展示了基于科學(xué)證據(jù)和懷疑的宇宙、地球、生命和人類(lèi)新的創(chuàng)造歷史?，F(xiàn)代科學(xué)未預(yù)料的成就之一便是它提供了人性起源的線索。天體物理學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)、分子遺傳學(xué)和古人類(lèi)學(xué)的發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了從宇宙大爆炸起的連貫故事線。這既是人性嵌入的新宇宙學(xué)，也是科學(xué)的偉大旅程。以下盤(pán)點(diǎn)了人類(lèi)起源故事里最酷的10大科學(xué)。

大閃光：宇宙背景輻射的起源

當(dāng)宇宙還是38萬(wàn)年歷史時(shí)，它冷卻至3000K，這種溫度足以讓電子在高度活躍的狀態(tài)下依附在原子核內(nèi)形成原子物質(zhì)。這產(chǎn)生了可見(jiàn)范圍附近大量的光子流，充滿了早期宇宙。隨著宇宙和太空自我膨脹，這些光的波長(zhǎng)被拉伸至微波范圍，從而變成宇宙微波背景輻射（CMB），也就是彭齊亞斯（Penzias）和威爾遜（Wilson）在1964年意外發(fā)現(xiàn)的。

喬治·伽莫夫(George Gamow)曾經(jīng)預(yù)測(cè)宇宙大爆炸應(yīng)該會(huì)產(chǎn)生這樣的背景輻射，CMB變成支持宇宙大爆炸理論的首批證據(jù)之一。自那時(shí)起，利用基于太空的設(shè)備，例如宇宙背景探測(cè)器（COBE）、威爾金森宇宙微波背景輻射各向異性探測(cè)器（WMAP）和現(xiàn)在的普朗克宇宙飛船對(duì)CMB的研究持續(xù)成為有關(guān)早期宇宙和它最深結(jié)構(gòu)的豐富的信息源。

黑暗時(shí)期的終結(jié)：第一批恒星的產(chǎn)生

大約宇宙大爆炸后4億年，整個(gè)宇宙足夠冷卻使得引力足以合并氫氣云形成恒星，并首次點(diǎn)燃了核聚變。首批恒星產(chǎn)生的驚人的輻射標(biāo)志著黑暗時(shí)期的終結(jié)，同時(shí)電離了臨近氫氣云。這種再次電離是首批恒星的印記，且能夠從類(lèi)星體的光譜特征、CMB的兩極分化以及氫氣的21厘米發(fā)射譜線中觀測(cè)到。

首批恒星的出生標(biāo)志著宇宙生命的轉(zhuǎn)折點(diǎn)：從那時(shí)起宇宙就獲得了我們現(xiàn)在觀測(cè)到的特征，星系內(nèi)充滿了恒星，后者被行星系統(tǒng)所包圍。恒星在宇宙中執(zhí)行某些非常重要的工作：它們制造比氫更重的元素，在自身形成過(guò)程中同時(shí)也創(chuàng)造了行星并為這些行星提供能量，正如太陽(yáng)為我們地球提供能量一樣。

太陽(yáng)系的形成：獨(dú)一無(wú)二？

像太陽(yáng)這樣的G級(jí)恒星在宇宙隨處可見(jiàn)，但只有少數(shù)像太陽(yáng)一樣以單一恒星的形式存在并包含92種自然產(chǎn)生的元素。對(duì)系外行星的研究使得天文學(xué)家獲得證據(jù)表明幾乎所有的恒星在自身形成過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生行星系統(tǒng)，這與目前的恒星形成理論是相一致的。但目前為止觀測(cè)到的大部分行星系統(tǒng)看起來(lái)非常怪異且不適合生命存在——木星大小的行星環(huán)繞自身恒星的距離比水星環(huán)繞太陽(yáng)的距離都要近，或者五顆行星聚集在一起形成比水星軌道還要小的空間。天文學(xué)家目前還未觀測(cè)到一個(gè)像太陽(yáng)系內(nèi)整齊排列的恒星系統(tǒng)，里面包含位于宜居帶的多巖石行星。

那么問(wèn)題是，地球的處境到底有多特殊？

當(dāng)研究人員估計(jì)銀河系內(nèi)大約有80億或者90億顆恒星——這大概是恒星總數(shù)的5%——擁有類(lèi)似地球的行星時(shí)——這使得別處存在智能生命的概率變得非常大。然而截止目前，在地球以外并未發(fā)現(xiàn)任何生命或者生命的跡象，因此問(wèn)題變?yōu)榈厍蚓烤褂卸嗪币?jiàn)或者常見(jiàn)，以及人類(lèi)究竟有多獨(dú)特？

生命的開(kāi)始

古代巖石里碳12的存在暗示著地球上的生命開(kāi)始于38億年前。這意味著DNA或者某些先驅(qū)分子已經(jīng)組合甚至可能開(kāi)始了流水般的自我復(fù)制以驅(qū)動(dòng)生命的進(jìn)化。但這樣脆弱且復(fù)雜的分子是如何組合而成的？

有機(jī)分子現(xiàn)存在于整個(gè)宇宙，它們被發(fā)現(xiàn)于恒星、氣體云和1969年墜落地球的默奇森隕石的光譜特征里，默奇森隕石包含92種不同的氨基酸，大多數(shù)從未在地球上見(jiàn)過(guò)。然而，從氨基酸分子到具有能夠提供能量的新陳代謝系統(tǒng)的生物體是一個(gè)巨大的飛躍，而一個(gè)基因系統(tǒng)能夠存儲(chǔ)信息、指導(dǎo)蛋白質(zhì)的建造、調(diào)節(jié)有機(jī)體的每個(gè)功能并自我復(fù)制，所有的一切都包含在細(xì)胞膜里。

生命是否可能起源于它處？或者它是某些分子意外結(jié)合在一起的結(jié)果。或者宇宙存在某些基本的組織原則驅(qū)動(dòng)物質(zhì)向復(fù)雜性發(fā)展？我們并不知道答案，生命的起源仍是科學(xué)界最大的謎題之一。

大氧化事件(Great Oxygenation Event)、雪球地球(Snowball Earth)和真核生物的產(chǎn)生。

25億年前地球上的生命面臨了最大的生存危機(jī)，當(dāng)時(shí)地球大氣層從以二氧化碳為主轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓鯕?。?dāng)時(shí)的生命主要是原核生物，或者類(lèi)似細(xì)菌的生物，它們以二氧化碳為生。但光合細(xì)菌消耗了二氧化碳并產(chǎn)生了有毒的氧氣，后者最終充滿了大氣層。更糟糕的是，大氣中二氧化碳量的減少導(dǎo)致地球變成一個(gè)巨大的冰凍星球，從而形成名為雪球地球的事件。除了赤道地區(qū)，整個(gè)地球被厚厚的冰層覆蓋，生活在深海的生命幾乎滅絕。然而，在這次危機(jī)中一個(gè)新的更復(fù)雜的生命形式出現(xiàn)了：真核生物。

1967年琳恩·馬古利斯(Lynn Margulis)首次提出某些原核有機(jī)物能夠在她稱之為內(nèi)共生的合作關(guān)系里相互結(jié)合，從而幫助它們度過(guò)這場(chǎng)危機(jī)。我們現(xiàn)在理解了動(dòng)物細(xì)胞里的線粒體和植物細(xì)胞里的葉綠體在被吞沒(méi)形成真核細(xì)胞器之前，曾經(jīng)都是單獨(dú)的有機(jī)物。它們?nèi)匀粩y帶有作為原核生物時(shí)的原始基因。真核生物的出現(xiàn)打開(kāi)了更高級(jí)的生命形式——包括我們?nèi)祟?lèi)出現(xiàn)的大門(mén)。

幸運(yùn)的我們：白堊-第三紀(jì)滅絕事件。

恐龍統(tǒng)治了地球長(zhǎng)達(dá)2億年，然后在6500萬(wàn)年前它們忽然消失了。1980年路易斯·阿爾瓦雷斯（Luis Alvarez）和沃特·阿爾瓦雷斯（Walter Alvarez）這對(duì)父子首次解釋了恐龍的命運(yùn)。他們發(fā)現(xiàn)追溯到6500萬(wàn)年前的巖石里存在銥層，由于銥在地球上是非常罕見(jiàn)的，因此他們提出它們的來(lái)源是當(dāng)時(shí)撞擊地球的一顆隕石。他們的理論最初頗受爭(zhēng)議，很多人對(duì)此表示懷疑，但其他研究人員開(kāi)始在地球其它地區(qū)的巖石里發(fā)現(xiàn)相似的銥，這暗示著這是一場(chǎng)全球性事件，最終在尤卡坦半島附近發(fā)現(xiàn)了一個(gè)年代相似的隕石坑。

希克蘇魯伯隕石大小約為10-15千米，當(dāng)時(shí)它以10000英里每小時(shí)的速度撞擊地球，引發(fā)了全球變冷，這對(duì)大部分陸地植物和動(dòng)物來(lái)說(shuō)是摧毀性打擊。但小型的多毛哺乳動(dòng)物挖洞生活在地下從而存活下來(lái)。它們一直生活在恐龍的陰影下，但隨著恐龍的消失，它們茁壯成長(zhǎng)體積也日漸增大，繼而成為地球的新統(tǒng)治者。最終哺乳動(dòng)物的血系進(jìn)化成為靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物、類(lèi)人猿、直立人以及最終的人類(lèi)血系，后者最終產(chǎn)生了現(xiàn)代人類(lèi)。如果不是6500萬(wàn)年前的流星撞擊，人類(lèi)是否能夠出現(xiàn)都是個(gè)問(wèn)題。

工具時(shí)代：人類(lèi)的出現(xiàn)

大約500萬(wàn)年前，非洲某些類(lèi)人猿掌握了直立行走的藝術(shù)——它們是原始人類(lèi)。在接下來(lái)的幾百萬(wàn)年間，他們作為南方古猿與至少7個(gè)不同的人類(lèi)物種共同生活在非洲。但大約250萬(wàn)年后，一個(gè)新的血系從南方古猿物種中分離出來(lái)，就是現(xiàn)在所謂的人類(lèi)類(lèi)屬。至于這次分支是如何以及何時(shí)發(fā)生的，以及涉及了哪些人類(lèi)物種，現(xiàn)在仍備受爭(zhēng)議。但最普遍的觀點(diǎn)是能人是這個(gè)新血系的第一名成員，200萬(wàn)年前我們稱之為直立人的祖先生活在東非，并很快移民至歐亞大陸和亞洲。

大約250萬(wàn)年前石器工具也首次出現(xiàn)在化石記錄里，它位于早期人類(lèi)的化石殘骸附近。沒(méi)有任何其他的生命形式曾經(jīng)制造并使用過(guò)石器工具并將這門(mén)藝術(shù)傳遞給下一代。這便是真正的文化產(chǎn)生和科技的到來(lái)。與工具的發(fā)展并行的是大腦容量的快速擴(kuò)張，最終在20萬(wàn)年前，尼安德特人和智人的腦容量已經(jīng)翻了三倍。然而，尼安德特人似乎并沒(méi)有跟上科技的發(fā)展，而智人持續(xù)的發(fā)展科技、文化和意識(shí)性，最終所有原始人類(lèi)物種都滅絕了，除了我們——最后也是唯一存活的原始人類(lèi)。

朋友還是敵人：尼安德特人是誰(shuí)？

100萬(wàn)年前，生活在非洲的匠人（也被稱為直立人）開(kāi)始進(jìn)化成一個(gè)新的物種海德堡直立人，他們可能是人類(lèi)最直接的祖先。這個(gè)新物種的某些成員仍留在非洲，而其他人離開(kāi)非洲前往歐洲，在那里他們留下了追溯到80萬(wàn)年前的化石記錄。歐洲的海德堡直立人群適應(yīng)了更加寒冷的環(huán)境并在40萬(wàn)年前進(jìn)化成尼安德特人。

尼安德特人具有非常大的大腦且非常智能，存在于整個(gè)亞洲中部和歐洲，而他們留在非洲的近親則進(jìn)化成為現(xiàn)代人類(lèi)——智人。大約10萬(wàn)年前，智人首次離開(kāi)非洲，與尼安德特人的生活軌跡發(fā)生了沖突，他們先是來(lái)到亞洲中部隨后前往非洲?？茖W(xué)家目前尚未完全理解智人和尼安德特人之間神秘的交互方式。

最終，大約3萬(wàn)年前，尼安德特人撤退至西班牙和葡萄牙，就是在那里他們最終滅絕了。目前并沒(méi)有真實(shí)的證據(jù)表明人類(lèi)殺死了尼安德特人，他們使用的工具的相似性暗示著文化的重疊。但近期馬克思普朗克研究所的斯萬(wàn)特·帕博（Svante P??bo）和同事發(fā)表的基因研究表明，某些歐洲后裔仍然攜帶4%的尼安德特人的DNA，這暗示著毫無(wú)疑問(wèn)這兩個(gè)物種某種程度上曾經(jīng)雜交過(guò)。

向前的大飛躍

美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的教授賈雷德·戴蒙德（Jared Diamond）在1992年的書(shū)籍《第三種黑猩猩—人類(lèi)的進(jìn)化及未來(lái)》（The Third Chimpanzee: The Evolution and Future of the Human Animal）中曾描述過(guò)這一現(xiàn)象，理查德·克萊因（Richard Klein）在2002年的書(shū)籍《人類(lèi)文化的黎明》中將之稱為“人類(lèi)文明的大爆炸”?？脊艑W(xué)家獲得了有關(guān)石器文化的強(qiáng)有力的證據(jù)指向了人類(lèi)智能在10萬(wàn)年至6萬(wàn)年前曾發(fā)生令人震驚的大飛躍。

令人好奇的是，基因?qū)W家也發(fā)現(xiàn)了在那個(gè)時(shí)期，地球上全部人類(lèi)的數(shù)量驟然下降至幾千人。究竟是什么導(dǎo)致人口數(shù)量的瓶頸現(xiàn)在無(wú)從得知，但忽略7.3萬(wàn)年前在蘇門(mén)答臘島上發(fā)生的托巴火山噴發(fā)也是不現(xiàn)實(shí)的。這是在過(guò)去的3000萬(wàn)年間發(fā)生的最大的火山事件，導(dǎo)致在印度沉積了30英尺厚的火山灰層，并引發(fā)了持續(xù)上千年的全球冬天。

似乎生活在東非并在托巴火山噴發(fā)事件中存活下來(lái)的人類(lèi)是一個(gè)更新更好的智人物種，它們能夠使用口語(yǔ)并會(huì)借助合作文化所帶來(lái)的力量。這些新人類(lèi)，有時(shí)候被稱為現(xiàn)代人類(lèi)，很快離開(kāi)了非洲并在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)傳播至地球上每一塊可以居住的大陸上，推動(dòng)了尼安德特人和其他殘余人類(lèi)物種的滅亡。自大飛躍事件后，沒(méi)有什么活著的生物能夠與我們競(jìng)爭(zhēng)。

文明的到來(lái)

在過(guò)去的200萬(wàn)年，我們的祖先都是游牧的采集狩獵者。1.15萬(wàn)年前，隨著地球氣候變得越來(lái)越溫和，人類(lèi)行為也逐漸發(fā)生了改變。生活在中東的人們開(kāi)始實(shí)驗(yàn)可食植物，從最好的植物里選擇種子并將它們種植在受保護(hù)的地區(qū)。這種園藝需要人們停留在一個(gè)地方照顧他們的莊稼，逐漸的游牧生活方式被更定棲更持久的安營(yíng)扎寨所取代。動(dòng)物也被家養(yǎng)成為伙伴、仆人或者食物的來(lái)源。大約1萬(wàn)年前，大型永久的居所，例如杰利科和恰塔霍?？?，開(kāi)始出現(xiàn)在考古記錄里。這種“原始城市”并非真正的城市，而是類(lèi)似于無(wú)組織的鄉(xiāng)村，具有福利、財(cái)富分化以及等級(jí)跡象。但另一個(gè)可以與大飛躍相媲美的人類(lèi)發(fā)展的轉(zhuǎn)移即將發(fā)生。

大約5200年前，第一批城市-州首次出現(xiàn)在中東好幾處地點(diǎn)。首次考古記錄顯示了清晰的證據(jù)表明社會(huì)層理和幾乎持有所有財(cái)務(wù)和權(quán)力的統(tǒng)治精英的存在，暗示了文明的到來(lái)。

隨著書(shū)寫(xiě)的發(fā)明，人類(lèi)的文明可以被永久的記錄和控制，現(xiàn)代社會(huì)的大多數(shù)特征開(kāi)始出現(xiàn)，包括中央集權(quán)政府和權(quán)力，軍隊(duì)和福利，有組織的宗教，父系社會(huì)，貨幣制度，貧困，大規(guī)模農(nóng)業(yè)，貿(mào)易網(wǎng)絡(luò)和帝國(guó)。很快在全世界各個(gè)不同地點(diǎn)獨(dú)立出現(xiàn)了文明，包括中國(guó)、印度、埃及、秘魯、克里特島和墨西哥。在過(guò)去的5000年間這些幾乎沒(méi)有太大的改變，除了名字和地點(diǎn)。這究竟是表明一切進(jìn)行的都很好，還是暗示著人類(lèi)已經(jīng)準(zhǔn)備好新的一次大飛躍？（編譯/嚴(yán)炎劉星）