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世界地球日(EarthDay)即每年的4月22日 , 是一个专为世界环境保护而设立的节日 , 旨在提高民众对于现有环境问题的意识 , 并动员民众参与到环保运动中 , 通过绿色低碳生活 , 改善地球的整体环境 。
现今 , 地球日的庆祝活动已发展至全球192个国家 , 每年有超过10亿人参与其中 , 使其成为世界上最大的民间环保节日 。
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【『科学有话说』一个星球要想孕育出生命,是件极端困难的事情……,世界地球日|】就目前所知 , 地球是唯一一个拥有生命的星球 。 在危机四伏、到处都是不毛之地的宇宙中 , 居然还存在一个如此美丽而生机勃勃的绿洲 , 实在是一个不折不扣的奇迹 。
事实上 , 一个星球要想孕育出生命 , 是件极端困难的事情 。 不说其他因素 , 仅对这个星球本身而言 , 就必须同时满足以下三个条件:
第一 , 它必须有一个合适的质量 , 不能太小也不能太大 。 如果质量太小 , 它就无法靠自身引力阻止周围气体的逃逸 , 从而变成一颗没有大气层环绕的岩石星球;如果质量太大(比如超过地球质量的10倍) , 它就会吸引太多的气体,从而变成一颗气体行星 。 在这两种情况下 , 生命都无法生存 。
第二 , 它必须处于一个合适的位置 , 与恒星离得不能太近也不能太远 。 如果离得太近 , 星球的表面温度就会很高 , 让所有的水都变成水蒸气;如果离得太远 , 星球的表面温度就会很低 , 让所有的水都变成冰 。 换句话说 , 要想保证液态水的存在 , 这个星球必须位于一个狭小的圆环区域内 , 这就是所谓的宜居带 。 事实上 , 如果地球离太阳再远5% , 或者再近15% , 就会从这个宜居带里掉出去 。
第三 , 它必须有一个合适的内部活跃程度 , 不能太平静也不能太剧烈 。 如果内部活动太平静 , 就不会产生地质活动 , 也无法形成大气和磁场;如果内部活动太剧烈 , 地震和火山就会持续不断地爆发 , 把这个星球变成一个活生生的地狱 。
在接着讲地球为何是生命绿洲之前 , 我想先谈一个比较理论、也比较前沿的话题 。
事实上 , 没有任何一个科学理论能决定一个星球的初始状态 。 换句话说 , 一个星球的质量、位置和内部活跃程度应该是完全随机的 。 既然如此 , 为什么地球能完美地满足这三大条件呢?
最早回答这个问题的人 , 是澳大利亚裔物理学家布兰登·卡特 。 如果你以前看过霍金《时间简史》 , 应该会对这个名字有印象 。 事实上 , 卡特是英国物理学家霍金的同门师弟 , 并且与霍金一起提出了著名的黑洞无毛发定理 。
1973年 , 卡特参加了一个纪念哥白尼500周年诞辰的学术研讨会 。 在这次研讨会上,他提出了一个影响深远的理论 , 那就是著名的人择原理 。 人择原理说的是 , 如果一个自然现象无法产生任何观察者 , 那么这个现象就不可能被观察到 。
这意味着 , 追问不可能被观察到的现象为什么不存在 , 是一件没有意义的事情 。 有了人择原理 , 前面说的那个问题立刻就迎刃而解了 。 如果地球不满足这三大条件 , 地球上就不可能出现生命 , 也就不会出现像我们这样的智能生命来追问这个问题 。 换句话说 , 我们能追问这个问题 , 这本身就是这个问题的答案 。
正是由于有合适的质量、位置和内部活跃程度 , 地球才得以长期拥有使她变成生命绿洲的三大要素 , 也就是海洋、大气和磁场 。
让我们从地球的海洋说起 。 就目前所知 , 地球是独一无二的表面拥有液态水的星球 。 据科学家估算 , 地球拥有的总水量约为13.76亿立方千米 , 其中海水总量约为13.35亿立方千米 , 大概占地球总水量的97% 。 一般来说 , 海水会吸收波长较长的红光、橙光和黄光 , 而反射或散射波长较短的绿光和蓝光 , 这会让大海看起来是蓝色的 。 由于海洋面积大概占地球总表面积的75% , 所以人们经常把地球称为蓝色星球 。
众所周知 , 水是生命之源 。 现在有很多生物 , 没有氧气和阳光也能生活下去;但没有发现任何一种生物 , 能在没有水的情况下生存 。 事实上 , 地球上最早的生命 , 就诞生在海水之中 。 原因很简单 。 对于蛋白质之类的有机大分子而言 , 水是最好的溶剂 。 正是在液态水的环境中 , 这些有机大分子才可以互相混合 , 进而通过各种化学反应来形成复杂的结构 , 最终演化成真正的生命体 。 此外 , 水也是生命的很多新陈代谢活动的基础 。 举个例子 , 如果没有水 , 光合作用和呼吸作用就都无法再进行下去 。 从这个意义上讲 , 液态水是生命活动不可或缺的舞台 。 所以 , 地球能拥有液态水的海洋 , 实在是地球生命的福音 。
但是 , 仅仅拥有海洋 , 还是远远不够的 。 因为在任何温度下 , 水都可以蒸发 。 举个例子 。 你要是把一盆水放在地上 , 时间长了 , 你就会发现这盆水变得越来越少 , 最后甚至完全消失 。 这是因为液态的水自发地变成了气态的水蒸气 。 同样的道理 , 海洋里的水 , 也会自发地变成水蒸气 。 如果没有其他因素阻止 , 这些水蒸气就会逃逸到太空中;久而久之 , 地球上的海洋全都会干涸 。
来源:(科学有话说)
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标题:『科学有话说』一个星球要想孕育出生命,是件极端困难的事情……,世界地球日|