|
宇宙从大爆炸中形成，后来逐渐出现了星系团、星系、恒星、行星和生命。以地球角度来看，在太阳和地球被创造出来之前，形成过程占据了我们共有宇宙历史的2/3。然而，地球上最早的生命可以追溯到大约40亿年前。这不禁让人好奇，宇宙中出现生命是否早于地球，而且，就这一点而言，生命的出现到底可追溯回多久之前？宇宙大爆炸后多久能产生足量的重元素形成行星，甚至形成生命？ 在138亿年前，宇宙大爆炸之后，不仅没有恒星或星系，甚至连原子也没有，一切都需要时间来形成。宇宙最初是一个均匀的地方，密度最大的区域只比平均密度高大约0.003%。这意味着它将需要巨大的引力坍缩来创造出像行星一样的东西，其密度是宇宙平均密度的10^30倍。不过宇宙可以自由花费时间来实现这一切。 大爆炸第一秒之后，反物质和大部分物质都被湮灭了，在中微子和光子中留下了一小部分剩余的质子、中子和电子。3-4分钟后，质子和中子形成了稳定的原子核，但几乎都是氢和氦的同位素。并且只有当宇宙大约用38万年的时间冷却到一个特定的阈值，电子与这些原子核才能结合起来，第一次形成中性原子。即使有了这些基本的成分，形成生命，甚至是岩质行星都还不可能，因为宇宙在那时几乎只有氢和氦原子。 只要有足够的时间，引力坍塌就会改变整个宇宙。尽管一开始它的速度很慢，但它是不间断的，它是建立在自己的基础上的。一个空间的密度越大，它就能吸引越来越多的物质。密度最大的区域增长最快，模拟表明，所有第一批恒星应该在大爆炸后大约5000万到1亿年的时间内形成。这些恒星应该是仅由氢和氦组成的，并且能够增长到非常大的质量：是太阳质量的几百甚至是一千倍。当第一批恒星形成时，它们只能存活一两百万年。 在这些巨大的恒星内部，氢聚变为氦，而氦又会聚变为碳，碳还能聚变为氧，氧则会进一步聚变成氖/镁/硅/硫，连续不断的出现各种元素，直到得到铁、镍和钴。在那之后，恒星核心坍塌，引发了超新星爆炸。这种猛烈的爆炸会把大量重元素喷射到宇宙中，触发了新一代的恒星形成，并丰富了星际介质。突然间，包括形成岩质行星和有机分子成分的重元素，填满了宇宙中的原始星系。 越多的恒星生存、燃烧和死亡，下一代恒星就会越丰富。许多超新星创造出中子星，而中子星合并也会大量合成元素周期表中最重的元素。重元素所占比例越大，意味着岩质行星密度更大，更多的元素对于生命来说是至关重要的，使复杂的有机分子更有可能发生。 在宇宙只有十亿年的历史时，天文学家测量到，那些最遥远的天体含有大量的碳元素，几乎与太阳系所包含的一样多。其他重元素可能会以更快的速度变得更加丰富，这是因为碳主要是由不会变成超新星的恒星产生的（而非大质量恒星），使其可能需要更多的时间才能到达较高的丰度。岩质行星的形成不需要碳，其他重元素即可构成（许多超新星会产生磷）。很有可能在第一批恒星出现后几亿年，即当宇宙的年龄为3亿到5亿年时，一些恒星周围可能形成了岩质行星。 如果碳不是生命所必需的元素，那么，在那个时候，宇宙中可能就会有生命起源。这是否表明，生命在地球形成之前就已经开始了？是否意味着生命本可以早在数十亿年前就开始，但我们多花了几十亿年？ 在这一点上，我们目前还不清楚。与此同时，我们也不知道生命和非生命之间的界限，不知道生命是否在更早的行星上开始。又或者生命可能开始于星际空间的深处，根本就不需要行星。 |
|
|
