原始地球孕育生命的基本条件
 
 

  地球约诞生于46亿年前,以近似圆形的轨道绕太阳运转,轨道半径约为1.5亿千米。太阳和地球的距离不近不远,使地球能适度地接受太阳的辐射,使水能以液体状态存在。地球又有一定的质量(5.98 X 1024千克),它所产生的引力能保持周围的大气层,再加上地球以较快的速度绕轴自转等,使地球成为宇宙间能够孕育生命的行星之一。

  根据天文学、地球化学、地球物理学和地质学等方面最新的研究资料,地球上生命起源的基本条件大体上包括原始大气、能量供应和原始海洋诸方面。

  初生地球的地壳较薄,地球内部的温度很高,火山活动频繁,从火山喷出的许多气体构成了原始大气。一般认为原始大气是一种无游离氧的还原性大气,主要成分包含有甲烷(CH4)、氨(NH3)、氢气(H2)、氰化氢(HCN)、硫化氢(H2S)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和水蒸汽等。确认原始大气是还原性大气的主要根据是:1.现在离太阳较远,变化较小的行星如木星、土星等的大气都是由氢气、氦气、甲烷、氨等组成的还原性大气;2.远古沉积岩所含的铁化合物是氧化程度较低的磁铁矿(Fe3O4),而以后生成的“红层”所含的铁化合物则是氧化程度较高的赤铁矿(Fe2O3)。原始大气不仅是发展成原始生命的最初原料,而且是生命化学进化的最初舞台。只有在还原性大气的条件下合成的各种有机分子才能长期保存和积累起来。

  由原始大气中简单的无机物合成各种有机物,直至合成生命物质,这一系列过程都需要能量。这些能量是从哪里来的?一般认为在原始地球上,可以利用的有效能源有紫外线、电高辐射、天空放电、原始地球凝聚过程中产生的热能和火山爆发释放的能量等等。现在的大气层中由于有了氧气转化成的臭氧,臭氧层会阻止紫外线的透过。而原始还原性大气中没有氧,也就没有臭氧层,所以太阳辐射中的紫外线可以畅通无阻地来到地球,成为合成有机物的能源。天空放电包括闪电和从尖端物体产生的火花放电。在原始地球表面雷电频繁,电流强度约为2万安培。由于天空放电提供的能量较大,又在靠近海洋表面处释放,那里合成的产物很容易溶于水中,因此不少人认为天空放电似乎是化学进化中最为重要的能源。

  原始海洋中的水跟原始大气一样,是由地球内部产生的。在原始地球初期的5亿年中,水量大约只有现在的10%。地球内部的结构水以蒸汽态不断喷射出来,使地上的水量逐渐增加。当地球表面温度下降到 100°C以下时,出现了液态水。液态水的出现是生命化学进化中的重要转折点。一旦雨水把存在于大气中的有机物降于原始海洋后,原始海洋就成了生命化学进化的中心,成了孕育生命的摇篮。