现代科学认为地球起源于原始太阳星云,大约在46亿年前的时候,一团由气体和尘埃组成的巨大云团,在引力的作用下,星云开始坍缩并旋转,形成了扁平的星云盘,中心部分质量最大,逐渐形成了太阳,外围物质继续聚集形成行星以及其它天体,星云盘中的微小尘埃颗粒通过相互碰撞、黏合形成更大的星子,星子进一步吸积周围的物质,经过数千亿至1亿年的碰撞和合并,最终形成地球的行星胎,这一过程伴随着剧烈的能量释放,使得地球内部的温度快速上升。在高温状态下,地球物质开始分异,高密度物质下沉形成地核。
比较轻的物质上浮构成地壳和地幔,同时放射性元素衰变和引力收缩持续加热地球,导致岩浆活动频繁,火山喷发释放出大量的二氧化碳和其它气体,形成原始大气圈。地球随后经历了冥古宇、太古宇、元古代、古生代、中生代和新生代等地质时期,板块运动塑造大陆轮廓,生命从单细胞生物逐渐进化为多细胞生物、陆地生物直至人类,形成了今天我们所看到的地球系统。在地球漫长的历史当中,经历了很多神奇的事情,虽然人类作为地球上最有智慧的生命,已经解开了地球上很多的奥秘,但是依然留给了我们三个谜题,至今科学家都没有办法解开,下面我们就一起来看看这三个未解之谜。
第一个未解之谜——生命是如何起源的
科学家经过研究推测,在地球形成初期,频繁的陨石撞击使得地球表面遍布岩浆海洋,随着撞击频率降低,原始大气在火山喷发中慢慢形成,主要成分为水蒸气、二氧化碳、氮气和甲烷,在2017年的时候,日本海洋研究开发机构模拟发现,早期海洋中pH值可能低至5.2,这种弱酸性环境为前生命化学提供了独特的反应条件,在持续数千万年的闪电风暴中,大气层上演着持续不断的化学反应,在1953年,米勒-尤里实验证明,放电作用能够使简单分子生成20种氨基酸,2019年的时候,德国马克斯.普朗克研究所重建早期大气模型,发现火山气体中的硫化氢能显著提升氨基酸合成效率,这些有机分子随着降雨汇入原始海洋,形成持续演化的“生命汤池”。
科学家认为,生命的本质上是能够自我维持的化学反应网络,在热力学第二定律支配的宇宙中,生命通过消耗结构实现局部熵减,德国化学家曼弗雷德.艾根提出的超循环理论显示,当RNA即能够存储信息又能催化反应时,分子系统会进入自我强化的进化通道,在2021年的时候,剑桥大学团队构建的合成细胞显示,脂质膜包裹的RNA分子可实现自主复制,深海热泉假说为生命起源提供了新形式,经过科学家多年来的研究发现,地球生命共同的祖先LUCA可能出现在42亿年前,这种原始生命形态已经具备现代细胞的基本特征。
这些原始生命元素可能是彗星带来的,在太阳系早期的时候,大量的彗星撞击地球,将生命元素和水资源留在了地球上,在2019年的时候,日本隼鸟2号探测器在小行星"龙宫"样本中发现20多种氨基酸,包括地球生命偏爱的左旋构型。虽然现在科学家已经大概模拟出地球早期生命诞生的过程,但是依然存在很多无法解释的问题,比如说这些有机分子如何进一步组装成具有生命特征的聚合物,如蛋白质、核酸等,以及它们如何获得特定的结构和功能,到现在还是未知的。虽然RNA能够存储遗传信息和催化反应,但是RNA如何在原始环境中的起源和进化,以及如何过渡到DNA和蛋白质为主的生命形式,目前科学家还不清楚。
除此之外,细胞中的各种细胞器、如线粒体、叶绿体等,具有独特的结构和功能,它们是如何在细胞进化过程中逐渐形成和完善的,也是现在科学家研究的难题,到目前为止,生命起源之谜依然笼罩在晨雾中。从海底热泉的矿物微孔到星际尘埃的有机云团,从自我复制的RNA分子到信息编码的基因系统,每个发现都在重塑人类对生命本质的理解。未来随着人类科技的进步,说不定人类能够解开地球生命起源的奥秘。
第二个未解之谜——寒武纪生命大爆发
寒武纪始于大约5.42亿年前,整个时期持续了大约5800万年,科学家发现,在寒武纪之前的30多亿年时间里,地球生命主要是一些单细胞生物和简单的多细胞生物,然而在寒武纪前期的大约2000万年的时间里,地球上的生命却突然以惊人的速度繁荣起来,这也被称为“寒武纪生命大爆发”。化石证据表明,在这段时间内,腕足动物、海绵动物、节肢动物、蠕形动物等等,都像是雨后春笋一般涌现,其多样性、复杂性都让人难以置信,几乎覆盖了地球上所有动物门类的祖先。按照达尔文的进化论得出,地球上的生命演化应该是一个漫长的过程。由最简单的单细胞生物进化为多细胞生物,由多细胞生物进化为海洋生物,由海洋生物进化为两栖生物。
由两栖生物进化为陆地生物,人类就是由陆地生物进化而来的,按照这个说法得出,新物种的产生需要经历漫长的时间,而寒武纪生命大爆发却表现出相当的突兀性,大量的物质似乎在短短2000万年的时间里突然出现。这种现象在漫长的地球生命史显得很不合常理,因此成为科学家们重点研究的领域。这场发生在5.4亿年前的生命大爆发,在短短数百万年间催生了现代生物多样性的雏形,对此科学家认为,寒武纪前夕地球经历了一场“氧气跃升”,蓝藻的光合作用使得大气氧浓度从不足百分之1飙升到百分之10以上,海水中的硫化氢等有毒物质被氧化清除,为复杂生命提供了充足的能量。
除此之外,科学家通过海都沉积物分析发现,海洋中的铀等元素离子在这个时间段被氧化沉淀,相当于为海洋安装了天然净化系统,之前地球处于冰河时期,而寒武纪开始地球慢慢解冻,大量的营养物质随着冰层的融化流入海洋,形成了生态位空窗期,很多生物都是凭借再次之前积累的基因复杂性,快速的填补生态位的空缺,分子生物学证据显示,寒武纪生物出现了HOX基因簇的多样化表达,使动物得以构建出眼睛、骨骼等复杂器官。更关键的是,有性生殖的普及大幅提升了基因重组效率,相当于为生命演化提供了“彩票池”。研究团队负责人、中国科学院院士表示:“寒武纪生物仿佛被注入了‘创新基因’,在短短几百万年内完成了后续数亿年的演化实验。”
这次研究科学家系统的结合了地质、气候、生态和基因证据,提出了寒武纪生命大爆发是地球系统多要素共振的结果,不过这些也只是科学家的猜测而已,毕竟在寒武纪的漫长时期中,化石记录非常稀少,而且大多是简单的单细胞生物或者原始多细胞生物,而寒武纪突然涌现出大量复杂的动物化石,中间缺乏明显的过渡类型,这使得生物进化的连续性在这一时期出现了巨大的断层,难以用传统的渐进式进化理论来解释。希望未来人类能够发现更多生物进化的证据,来解释寒武纪生物大爆发的原因。
第三个未解之谜——意识是什么
意识被看作是一种主观的精神现象,是对外部世界和自身内在状态的感知、理解和体验,比如说笛卡尔提出的“我思故我在”,强调了思考作为意识的核心活动,是自我存在的重要依据,意识是个体对环境和自身的觉察和认知,它包括感觉、知觉、记忆、思维、情感等多种心理过程,比如说在感知觉中,我们通过各种感官接受外界信息,经过大脑处理形成对事物的意识体验。看到这里,相信很多人都会产生一个疑问,就是人类的意识到底是如何产生的?不少学者认为,随着生物的进化,神经系统逐渐复杂和完善。从简单的单细胞生物到复杂的多细胞生物,再到具有高度发达大脑的人类,神经系统的结构和功能不断优化,为意识的产生提供了生理基础。
例如,大脑皮层的出现和不断扩大,使得信息处理和整合能力大幅提高,是意识产生的重要前提。人类大脑在胚胎发育过程中,神经元不断增殖、迁移和分化,形成复杂的神经网络。在出生后,通过与外界环境的交互,神经网络不断调整和完善。如婴儿通过视觉、听觉等感官接收外界信息,促使大脑神经元之间建立更多的连接,逐渐形成对世界的认知和意识。人类意识的发展离不开社会文化环境。语言是人类意识发展的重要推动因素,通过学习语言,人们能够表达和交流思想,从而促进抽象思维和自我意识的发展。
意识能够分为显意识和潜意识,显意识是指人能够明确察觉到的、能够主动控制和调节的意识状态,它能够使我们清晰的感知周围的环境、思考问题、做出决策,在我们的日常生活中发挥着非常重要的作用,而潜意识是隐藏在我们心灵深处、不被我们直接观测到的意识部分,它包含着我们的本能冲动、欲望、情感以及过去的经验记忆等,会在不知不觉中对我们的行为、情绪和思维产生影响。虽然在自然界,也有一些动物存在意识,但是动物的意识和人类的意识几乎无法相比,人类自我意识的复杂性,远超过其它动物。
虽然现在科学家认为,人类的意识和我们的大脑有关系,但是意识的产生真的只有这么简单吗?一些学者认为自我是大脑信息整合的幻象,在寻找意识起源的过程中,进化论提供了一个重要的视角。生命并非一成不变,而是通过不断的演化,从简单到复杂,从低级到高级。氨基酸的随机碰撞,创造出了最早的生命形式。随着时间的推移,这些生命形式演化成了具有复杂大脑的多细胞生物,从而赋予了某些动物,包括人类,自我意识的能力。这种演化并非偶然,而是自然选择的结果。生物体对环境的感知和适应能力越强,其生存下来的可能性就越大。因此,随着演化的深入,意识成为了一种生存的优势。
它使生物体能够更好地理解周围环境,预测未来,甚至发展出复杂的社会结构。从这个角度来看,意识是自然法则运作下的产物,是演化赋予我们的宝贵财富。然而,尽管进化论解释了意识如何在生物学上出现,它并没有完全解答意识的本质问题。意识的出现似乎远远超出了单纯的生物学范畴,它涉及到生命的意义、心灵的深度以及我们与宇宙的联系。目前科学家还无法彻底解开人类意识起源的奥秘,小编希望人类能够早日解开这个奥秘,对此,大家有什么想说的吗?