我們從哪裡來:10個起源故事

我們從哪裡來?地球從哪裡來?太陽從哪裡來?人類經一直在詢問。現在我們就來講述10個最酷的起源故事。

大閃光:宇宙背景輻射的起源

我們從哪裡來:10個起源故事

宇宙至今的最佳地圖,這張地圖顯示了我們宇宙中最古老的光,這是普朗克任務迄今以最高的精度探測到的。

這種古老的光被稱為宇宙微波背景,在宇宙37萬歲的時候就印在了天空上。

它顯示了微小的溫度波動,對應於密度略有不同的區域,代表了所有未來結構的種子:今天的恆星和星系。

當宇宙大約38萬歲的時候,它已經冷卻到大約3000K,冷卻到足以讓電子附著到原子核上,並在高激發狀態下形成原子物質。

這在可見光範圍(典型的激發原子)附近產生了巨大的光子流量,充滿了早期的宇宙。

隨著宇宙和空間本身的擴張,這種光的波長被延伸到微波範圍內,成為彭齊亞斯和威爾遜在1964年無意中發現的宇宙微波背景(CMB)。

黑暗時代的結束:第一批明星誕生。

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梅西耶100旋渦星系這張漂亮的太空壁紙顯示了旋渦星系梅西耶100,它位於彗星貝雷尼斯星座的南部,距離地球約5500萬光年。

宇宙在大爆炸後經歷了大約4億年的膨脹之後,溫度足夠低,引力可以開始將氫雲聚合成恆星,第一次點燃了核聚變。

從第一批恆星噴出的驚人輻射標誌著黑暗時代的結束,並電離了附近的氫氣雲。

這種重新電離是第一批恆星的指紋,可以在類星體的光譜特徵、CMB的偏振和21釐米的氫發射線中看到。

第一批恆星的誕生標誌著宇宙生活的一個轉折點:從這裡開始,宇宙呈現出我們今天看到的特徵,充滿恆星的星系被行星系統包圍。

恆星在宇宙中執行一些最重要的工作:它們製造比氫更重的元素,它們創造行星作為自己形成的一部分,它們為這些行星提供能量,就像我們自己的太陽為我們提供能量一樣。

我們愛星星!

太陽系形態:是否不尋常?

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這顆恆星仍然有一個殘骸圓盤,這是恆星和行星形成的殘餘物,位於行星軌道內部。

像太陽這樣的黃色G級恆星在宇宙中數不勝數,但它們中只有一小部分以單星的形式存在,包含了所有92個像我們的太陽這樣的自然產生的元素。

天文學家現在從系外行星研究中獲得了強有力的證據,證明幾乎所有的恆星都是作為自身形成的自然部分形成行星系統的,這與目前的恆星形成理論是一致的。

但到目前為止觀察到的大多數行星系統似乎都很奇怪,不適合生命生存。例如,木星大小的行星比水星繞太陽軌道近得多,或者五顆行星擠在比水星軌道小的空間裡。

天文學家還沒有看到一個太陽系像我們的太陽系那樣排列整齊,有一顆漂亮的岩石行星位於液態水和生命的最佳位置。

地球的情況到底有多特殊?

最近,當研究人員估計,我們的銀河系中可能有80億或90億顆恆星,約佔恆星總數的5%,擁有類似地球的行星時,媒體議論紛紛。這使得其他地方存在智能生命的可能性非常高。

然而,在地球以外的地方還沒有發現生命或生命的證據,所以對於地球有多罕見或多常見,以及人類可能有多獨特,仍然存在很大分歧。

生命開始了。

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DNA鏈、端粒、健康(圖片來源:Svilen Milev|Stock Xchng)。

古岩石中碳-12的存在表明,地球上的生命起源於大約38億年前。

這意味著DNA或一些前體分子已經組裝起來,並可能開始其無情的自我複製,從而推動生命的進化。

但是,如此脆弱而複雜的分子是如何組裝起來的呢?

有機分子現在已經在宇宙中隨處可見。

它們可以在恆星和氣體雲的光譜特徵中找到,1969年墜落地球的墨奇森隕石含有92種不同的氨基酸,其中大多數在地球上從未見過。

然而,這是一個巨大的飛躍,從氨基酸到一個具有提供能量的新陳代謝系統和一個儲存信息、指導蛋白質結構、調節有機體的每一種功能並自我複製的遺傳系統,所有這些都被封閉在一個膜內。

生命可能是從別處播種的嗎?

或者,也許這只是分子在一起晃動的機會,註定會發生在某個地方。

或者宇宙中有沒有什麼基本的組織原則將物質推向複雜性?

我們不知道答案,生命的起源仍然是所有科學中最大的謎團之一。

雪球地球的誕生。

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藝術家對雪球地球的概念

地球上的生命在大約25億年前面臨著最大的生存危機,當時大氣從以二氧化碳為主轉變為富氧。

在此之前,生命是原核生物,或類似細菌的生物,靠二氧化碳繁衍生息。

但光合作用細菌會消耗二氧化碳,併產生有毒的O2,最終會填滿大氣。

更糟糕的是,大氣中二氧化碳的減少使地球陷入了巨大的深度冰凍,這被稱為“雪球地球事件”。

除了赤道附近,我們的星球完全被厚厚的冰層覆蓋,黑暗海洋中的生命幾乎瀕臨滅絕。

然而,在這場雙頭危機中的某個地方,出現了一種新的、更復雜的生命形式:優卡里亞。

1967年,林恩·馬古利斯第一個認識到一些原核生物能夠以一種合作的方式融合在一起,她將其命名為“內共生”,幫助它們度過了這場危機。

我們現在瞭解到,動物細胞中的線粒體和植物細胞中的葉綠體,在被吞噬成為真核細胞器之前曾是單獨的有機體。

它們仍然攜帶著原核生物時代的原始基因組。

真核生物的出現為隨後的所有更高形式的生命打開了大門--包括我們!

幸運的是:白堊紀-第三紀滅絕。

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小行星撞擊插圖一顆巨大的小行星撞擊地球的插圖。

地球在年輕時可能經歷過如此巨大的撞擊,但幸運的是,今天沒有如此巨大的拋射物威脅到我們的星球。

近2億年來,恐龍統治著地球。

然後相當突然,大約6500萬年前,它們消失了。

1980年,路易斯和沃爾特·阿爾瓦雷斯父子首次解釋了恐龍的遭遇。

他們在6500萬年前的岩石中發現了一層薄薄的銥,由於銥在地球上自然非常稀有,他們提出它的來源是當時撞擊地球的隕石。

他們的理論一開始存在爭議,有許多人持懷疑態度,但其他研究人員開始在地球上其他地方的岩石中發現類似的銥層,這表明這是一次全球性事件,最終在尤卡坦半島附近發現了一個年齡大致相同的隕石坑。

這顆希克蘇魯布流星的大小肯定有10到15公里,撞擊時的速度約為每小時1萬英里,引發了全球冬季,幾乎對所有陸地動植物都是毀滅性的。

但在地下挖洞的小型毛茸茸的哺乳動物倖存了下來。

它們一直生活在恐龍的陰影下,但隨著恐龍的消失,它們現在可以茁壯成長。

他們成為地球的新統治者。

最終,哺乳動物進化成靈長類,然後是猿,然後是原始人,最後是造就人類的人族。

如果不是6500萬年前與一顆流星的偶然相遇,我們是否會出現在這裡是值得懷疑的。

工具時代:人的出現

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到大約500萬年前,非洲的某些猿類已經掌握了直立行走的藝術--這些就是原始人。

在接下來的幾百萬年裡,他們以南方古猿的身份在非洲漫遊,至少有7個不同的成員物種。

但大約在250萬年前的某個時候,一個新的譜系從南方古猿分支出來。

這現在被稱為人屬。

關於這種分化是如何以及何時發生的,以及哪些原始人物種參與其中,仍然存在相當大的爭論。

但最普遍的觀點是,如果這個新的血統出現,能人是第一個成員,大約200萬年前,一個我們現在稱為直立人的祖先在東非蓬勃發展,很快就會開始在歐亞和亞洲定居。

石器也首次出現在化石記錄中,大約在250萬年前,靠近早期人類成員的化石遺骸。

沒有其他生命形式製造和使用過石器,並將這項藝術代代相傳。

這是真正文化的誕生和技術的出現。

與工具的發展同步的是大腦體積的迅速擴張,最終在大約20萬年前尼安德特人和智人中增加了兩倍。

但是尼安德特人似乎在他們的技術發展上停滯不前,而智人繼續進化技術、文化和意識。

最終,所有的原始人物種都滅絕了,只留下了一個。

我們是最後也是唯一倖存的原始人。

朋友還是敵人:尼安德特人是誰?

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一位藝術家對尼安德特人家庭的描繪。

到大約100萬年前,生活在非洲的原始人被稱為爾加斯特人(也被稱為直立人)開始進化成一個新的物種。

這就是海德堡人,可能是人類最直系的祖先。

這個新物種的一些成員留在了非洲,而另一些則離開了非洲,進入了歐洲,大約80萬年前,他們在歐洲的化石記錄中出現了。

歐洲海德堡種群適應了更寒冷的環境,在大約40萬年前進化成尼安德特人。

尼安德特人頭腦寬廣,非常聰明,分佈在中亞和歐洲各地,而他們留在非洲的表親進化成了現代人,智人。

到大約10萬年前,人類第一次開始離開非洲,這使得他們與尼安德特人發生了衝突,首先是在中亞,後來是在歐洲。

他們以尚未完全理解的方式神秘地相互作用。

最後,大約3萬年前,尼安德特人撤退到西班牙和葡萄牙,在那裡他們最終滅絕了。

沒有真正的證據表明人類殺死了尼安德特人,而且他們工具的相似性表明了一些文化的重疊。

但基因組研究顯示,今天一些歐洲後裔攜帶高達4%的尼安德特人DNA,這表明這兩個群體在過程中的某個地方進行了雜交。

大躍進

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尼安德特人和現代人顱骨的差異

左邊是一個來自法國的尼安德特人,右邊是一個來自波利尼西亞的現代人類,尼安德特人和現代人的顱骨不同。

考古學家從工具文化中獲得了強有力的證據,表明人類智力在大約10萬到6萬年前之間有了驚人的飛躍。

奇怪的是,遺傳學家還發現,大約在這個時候,地球上的總人口驟降到可能只有幾千人。

目前還不清楚到底是什麼原因造成了這個人口瓶頸,但我們不可能忽視7.3萬年前蘇門答臘島上多巴火山的噴發。

這是過去3000萬年來最大的火山事件,在印度沉積了30英尺厚的火山灰層,並引發了可能持續了一千年的全球冬季。

似乎生活在東非的人類在事件中倖存下來,他們是一個新的、更好的智人版本,也許能夠說出自己的語言,以及它所賦予的協作文化的力量。

這些新人類,有時被稱為行為現代人,很快就能夠離開非洲,在相對較短的時間內傳播到地球上每一個適宜居住的大陸,將尼安德特人和其他所有剩餘的原始人物種推向滅絕。

自從大躍進以來,沒有其他生物有公平的機會與我們競爭。

文明的降臨

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在耶路撒冷大衛城的一次考古挖掘中發現了古代油燈、陶片和女性雕像

兩百多萬年來,我們的祖先都是遊牧的狩獵採集者。

大約11500年前,隨著地球氣候變暖變得溫和,這種情況第一次發生了變化。

中東的人們開始試驗食用植物,從最好的植物中挑選種子,並將其種植在保護區。

這種類型的生活方式,要求人們留在一個地方照看莊稼,逐漸地,遊牧的生活方式被更多久坐的永久營地所取代。

動物也被馴養為同伴、僕人或食物來源。

到大約10,000年前,像耶利哥和卡塔羅育這樣的大型永久定居點出現在考古記錄中。

這些“原始城市”還不是真正的城市,而更像是雜亂無章的村莊集合,幾乎沒有戰爭、社會分層、財富、統治者或任何其他級別的地位的跡象。

但是,人類發展的另一種轉變正在醞釀之中,這一轉變與大躍進不相上下。

到大約5200年前,第一批城邦首先出現在整個中東的幾個地方。

考古記錄第一次清楚地顯示了社會分層的證據,統治精英掌握著幾乎所有的財富和權力。

這就是文明的到來。

隨著文字的發明,人類的知識可以被永久記錄和控制。

當今世界的大多數特徵現在都顯現出來了,包括中央集權的政府和權力、軍事力量和戰爭、制度化的宗教、父權制、貨幣制度、貧困、大規模農業、貿易網絡和帝國。

文明很快獨立出現在世界各地的許多其他地方,包括中國、印度、埃及、秘魯、克里特島和墨西哥。

在過去的5000年裡,除了名字和地點之外,這裡幾乎沒有什麼變化。

但是,這種模式是否仍然很好地服務於我們,或者從人類的角度來說,已經準備好迎接新的東西,下一次大躍進?

冬哥譜科編譯整理


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