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2021年8月29日星期日

谢选骏全集第164卷:地球母亲

 地球母亲

Mother Earth


《宇宙朝圣》第四卷

"Cosmic Pilgrimage" Volume Four



2021年7月第一版

July 2021 First Edition


谢选骏全集第164卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 164




(另起一页)

内容提要

以往关于“天堂”的思想,体现的恰恰是类似地球般的温柔的蓝色;而宇宙空间的多数色彩,反而是类似“地狱”般的黑暗的,或是类似“炼狱”般的炽热的。

Synopsis

In the past, the thought of "heaven" reflected the gentle blue like the earth; but most of the colors in the universe were dark like "hell" or hot like "purgatory".


(另起一页)

目录


上部

地球篇


导论1、大家都在地球上

导论2、地球就是人缸

导论3、哥伦布仅仅是在地球上冒险

导论4、加法不如减法

导论5、离开地球才会爱护地球


001、地层学

002、地理学

003、地球公转

004、地球科学

005、地质学

006、古生代

007、冥古宙

008、太古宙

009、显生宙

010、元古宙

011、地表最大面积物体转移 新研究警告:地轴更歪了

012、5.5亿年前,谁留下了这枚神秘“指纹”?

013、46亿年前,地球诞了,但你知道它的演化过程吗?

014、2020年地球自转速度异常快 一天时间变短

015、Dr.Stone@地学竞赛|地球演变史——冥古宙

016、把地球比作乒乓球,同比例太阳系天体有多大? 

017、板块运动:创造地球生命所需的必要条件

018、避免世界末日 NASA出手了

019、地球被神秘大网保护着,爱因斯坦发现后烧毁手稿,究竟是为什么

020、地球不是圆的…NASA也证实!

021、地球磁场“罩不住”月球?安全探月还需摸清太阳风动向

022、地球存在了40几亿年,真的就只出现了我们这一代人类?

023、地球到底是怎样的诞生的?又是如何演化的?

024、地球到底有多少岁了?

025、地球倒转将会发生什么?科学家:后果很严重!

026、地球的大气圈是怎么形成的

027、地球的那些“表亲们”

028、地球的前20亿年都被它统治,它的诞生至今仍然是个谜!

029、地球的神秘地带,被称为爪哇谷洞,为什么无数牲畜都消失在这里?

030、地球都和月亮合影了你还在在乎距离远

031、地球或将再次发生磁极翻转,曾造成“世界末日”

032、地球附近星爆星系中心出现超大质量黑洞种子

033、地球究竟是太阳的“小弟”还是“孩子”?

034、地球就是世界

035、地球看起来像“水球”,但原始地球没水,这些水都是“撞”出来

036、地球靠近太阳就会被汽化,但人类利用这种技术将来或能触摸太阳

037、地球内心深处 住着神秘外星世界

038、地球能够像围绕两个太阳旋转的行星那样存在吗? 

039、地球上的海洋从何而来?

040、地球上最古老物质 距今75亿年来自陨石

041、地球围绕太阳旋转,太阳系围绕银河系旋转,那银河系绕着什么转?

042、地球文明是否是银河系最先进的文明?这种可能性有多大?

043、地球相似度指数最高的宜居星球

044、地球在银河系中,人类没有飞出银河系,科学家怎么看到银河系全貌

045、地球照耀火星

046、地球真的有过一场持续上万年的雨?如果再次发生,人类会怎样?

047、地球正在一个古老超新星残骸中穿行,还收到来自太空的稀有同位素铁

048、地球质量变大就会成为气态行星?

049、第52个世界地球日:复原我们的地球

050、發現地球的第二顆特洛伊小行星

051、飞船发现地球“巨眼”,视线直指太空,难道宇宙一直在被地球监督

052、废墟!地球只是宇宙中的一堆废墟!数十亿年前,宇宙中充满了生命

053、刚刚!一颗汽车大的小行星差点撞上地球 距地球表面不到2万千米

054、谷歌2400多万张卫星照片+无缝3D动画,震撼呈现地球37年的变化

055、全球调查:名牌瓶装水究竟含多少塑料微粒?

056、彗星上的水和地球上的水有什么区别啊?能喝吗?

057、彗星与地球大气之间的定量关联

058、彗星撞击地球撞出了天文学家4大惊奇

059、科学家“脑洞大开”:地球是扁平盘状?

060、科学家称地球经常穿越暗物质墙

061、可能会毁灭地球的18种方式

062、昆虫界史泰龙 中科院惊见1亿年前甲虫 全身肌肉

063、冷知识 了解地球科学知识8条

064、每次跳动隔2750万年!地球发现不明“脉搏”

065、每年多达五千吨外星物质落入地球

066、美俄证实:地球13日发生不明地磁暴

067、模拟小行星10月撞地球 NASA:无法改变撞击结果

068、七年前的深海监控曝光,神秘动物变形后被无情撕碎

069、如果地球围绕的不是太阳,而是围绕银河系中心,地球将是人类地狱

070、如果将地球增大6500万亿倍,地球会变成什么样子,生命还存在吗?

071、什么是“冥古宙”?在“冥古宙”时期,有生命的存在吗?

072、什么是流氓行星?它们会对地球造成什么威胁?

073、什么是脉冲星,它有多可怕?如果爆炸会对地球有什么危害

074、太空看地球像个水球,但早期却是个火球

075、太空新发现!地球不再是唯一可能?

076、太阳的直径是月球的400倍,与地球的距离比也是400倍,是巧合吗?

077、卫星互联网终于能用了,颠覆5G的「全球WiFi」要来了?

078、卫星拍6亿年前小行星撞击地球遗迹

079、为什么地球燃烧了46亿年的矿物质还没烧完?

080、为什么地球上的天空和海洋是蓝色的?

081、我们既熟悉又陌生的星球——地球是在什么样的情况下形成的

082、新的大洲正在形成?东非大裂谷裂缝已超56千米

083、研究称24亿年前地球是一个完整的“雪球” 保持零下40摄氏度

084、宇宙大碰撞将提前到来,地球或从银河系中消失

085、在地球演化过程中,发生一些天文与地质事件,将它叫做地质时期

086、这些地方无法用“科学”解释,却真实存在,一起来看吧

087、只有比了你才知道地球到底有多“大” 

088、最初的大气层没有氧气

089、最新视频图像呈现地球“茧状磁场地图”

090、为什么俄罗斯的研究者认为:只有毁了月球,地球才能安全?


下部

人类篇


导论1、原罪来源于人猴杂交

导论2、“杂种”是对高加索人的赞美

导论3、科学家和科学罪犯仅有一墙之隔

导论4、人类是一种地球生物

导论5、人类是地球的公害


091、露西少女

092、人类起源

093、古人类

094、尼安德特人

095、田园洞人

096、“外卖毁掉下一代” 谈谈塑料的前世今生

097、“中国泡沫”的宇宙效应:污染殃及地球保护伞

098、36亿年前生命诞生!发现一氧化二磷,是生命起源之谜的关键!

099、硅基生物

100、硼基生命

101、Cell:首次发现现代非洲人拥有尼安德特人基因

102、Cell重磅:中美科学家人猴 “杂交” 胚胎最新突破,存活将近20天

103、Nature:中国人很安全,新冠重症风险遗传自灭绝的尼安德特人,印度和欧洲人风险高

104、News|尼安德特人的两次史诗迁徙

105、百年来最大骗局:瓶装水算是之一

106、被误解的尼安德特人

107、不可思议!汉人祖先曾和另一个已灭绝人种混血

108、从DNA的角度看中华民族形成,中国古人类竟集体“消失”

109、从地球表面的水的来源来看,地球生命其实是整个太阳系的创造

110、从泰坦星看地球上的生命起源

111、大气中飘浮的微塑料:在全球范围内循环

112、大新闻!丹尼索瓦人长啥样知道了!

113、丹尼索瓦人DNA告诉你 人类占据青藏高原的时间比想象中早

114、地球仅是宇宙生命模式的一种,寻找外星人不一定只关注宜居星球

115、丹尼索瓦人

116、地球上曾经有十几种人,为何最后只剩下了我们智人?

117、地球上存在生命的五大保障条件,也是寻找“超级地球”的重要依据 

118、地球上之所以能够有生命存在,全赖木星处在合适的位置

119、地球生命来自星际冰

120、地球生命起源于小行星?科学家发现了一个坚实的证据

121、东亚人尼格罗人高加索人各自进化进程是什么样的?

122、东亚人为何有“更多”尼安德特血统

123、古DNA测序带来的突破和限制

124、硅基生命可能探出了一点头

125、彗星撞地球:我们能否预先发现带来毁灭的小行星?

126、加密数字币挖矿冲击全球环境 不只是中国的挑战

127、假如恐龙没有灭绝,世界将会怎样?

128、揭秘丹尼索瓦人:体型高大、能在极端环境中生存

129、距今有8000万年之久 中国发现“恐龙舞池”

130、科研人员揭开海鸟吃塑料垃圾的谜底

131、克隆人(通过克隆技术繁育的人类)

132、兰州大学Science最新发文:丹尼索瓦人-白石崖溶洞遗址沉积物古DNA分析

133、联合国徽章联合国公约与宣言检索系统

134、零下60度!和火星一样冷的地方怎样生活?

135、玛雅文明未解之谜:尤卡坦半岛神秘圆环的秘密

136、美媒:人类活动正令淡水资源变得更咸

137、尼安德特人大脑比智人还要大,智人是如何打败他们的?

138、尼安德特人和智人之战为什么被碾压,尼安德特人灭绝原因分析

139、尼安德特人基因为人类大脑进化提供线索

140、尼安德特人是什么人?与智人属不同“种”,为何还能进行繁衍?

141、尼安德特人雄踞欧亚20万年,为什么面对智人会迅速败亡?

142、你的身体里流着谁的血?

143、你若知道人类祖先有多残忍 就明白人类有多孤独

144、你有“时间简史”吗?我有人类简史还有“外星人简史”!

145、全球调查:名牌瓶装水究竟含多少塑料微粒? 

146、人类起源于这颗星球?这不是没有可能,第一个证据已被发现

147、人類能移居太空?發現地球雙胞胎 NASA震驚

148、人類要想盡辦法逃離地球,還是有比宇宙殖民更便宜的方案?

149、如果能重来,地球上还会出现生命和智慧吗

150、如果太阳早诞生数十亿年,将没有足够的时间来演化出人类

151、上一次全球变暖,尼安德特人变成“食人族”,人类会重蹈覆辙吗?

152、如何用核装置毁灭对地球有潜在威胁的小行星?

153、生活在银河系中的最佳时间和地点找到了…

154、生命竟是这样起源的!陨石撞击产生DNA

155、施温提·柏保:我们体内的尼安德特人DNA痕迹

156、世界人种基因图谱

157、试管婴儿

158、塑料如何慢慢杀死我们的海洋生物、鱼和鸟?

159、随着海洋污染加剧,吃鱼还健康吗?

160、太阳“寿终正寝”后人类和其生存的地球会怎样?

161、为什么人类无法造出一粒米?原来它可能蕴含着宇宙的终极奥秘

162、田园洞人不是当今亚洲人直系祖先而是表亲 父系Y-C1a2 与比利时古人GoyetQ116-1关联

163、科学研究揭示丹尼索瓦人曾长期生活在青藏高原

164、西伯利亚冰封2.4万年蛭形轮虫重获生命

165、研究揭示尼安德特人晚期历史

166、因为有了火山爆发,才有了我们这个生机勃勃、绚烂多姿的地球

167、宇宙最早的生命,比地球早了多少年?

168、这些就是一旦发明成功就会轰动整个地球的科学技术

169、智人(生物学分类中人科人属下的唯一现存物种)

170、中国境内古人类的第一份基因组分析报告出炉,亚洲人类的遗传史竟如此复杂

后记


(另起单一页)

地球母亲

Mother Earth


《宇宙朝圣》第四卷

"Cosmic Pilgrimage" Volume Four



【导论1、大家都在地球上】


《宇航员在太空又有惊人发现》(2021-07-09 纪元)报道:

新发表的一份研究宣布了第一次在太空环境下进行CRISPR/Cas9基因编辑技术实验的结果。研究称,操作实验的宇航员通过可观测的实验技术,亲眼看到了DNA在太空失重的环境下也能自我修复。科学家希望将来使用基因编辑技术,修复人类在长途太空旅行中所遭受的基因损害。 

自从基因编辑技术诞生以后,科学家一直想了解太空环境究竟对这项技术有怎样的影响。在地球环境下,人体受到自然磁场的保护,来自外太空的辐射对人体几乎不会构成伤害;如果人类离开地球进行长途的太空旅行,很可能长达几个月甚至几年的时间待在太空环境下,那么太空辐射对人体的影响将很大,很可能对DNA造成伤害,从而危害健康。

科学家认为基因编辑是修复DNA伤害的一个有效的方法。这次的实验为探索这个领域搭建了第一个平台。

这项实验由位于马萨诸塞州的生命科学公司miniPCR bio和太空技术公司波音(Boeing)合作,由当时在国际空间站(ISS)内工作的宇航员于2019年操作完成。这份今年6月30日发表于《公共科学图书馆·综合》(PLOS ONE)期刊上的研究报告,第一次汇报了这次实验的成果。

研究称,在太空环境下,DNA也可以使用基因编辑工具进行切割,并能看到细胞的修复情况。这份研究报告的主要作者、miniPCR bio公司的创始人之一克莱夫斯(Sebastian Kraves)在写给Vice传媒的邮件中说,他们的项目组从2014年起就在准备这项实验相关的技术,现在终于获得成果。

克莱夫斯说:“这项研究的一个亮点在于,宇航员使用基因编辑系统,以可控的方式触发对DNA的伤害,并针对DNA受损的地方观察其受损和修复的情况,这个过程体现为细胞颜色的变化这样一个可以直接观测的效果。”

“这次的实验数据不足以确切地描述DNA在太空中如何修复的全面情况,但是,它建立了一个概念性的证明,展示了使用现代基因编辑工具、可控地修复DNA损伤是个可行的办法。”克莱夫斯说。

克莱夫斯说“还要进行更多类似的、范围更广的研究,才能确切地回答细胞在太空环境下修复的整体情况到底和在地面环境下是否存在差异。”

除了降低太空旅行对人体造成的伤害,科学家还希望未来基因编辑实验能够帮助发展其它前沿的技术,比如在长期的太空旅途中,在飞船上制造有用的蛋白或药物。

研究报告说:“在太空中改变和制造有机体的技术,是一个重要的科研发展方向,将推动大量未来的研究。”

网文《为什么人类只能生活在地球上?》报道:

人类之所以只能够生存在地球上的原因,其实也是很简单的,因为我们人类是诞生在地球上的生命,从地球的生命诞生的那一刻起,为了适应地球的环境,生命一再地进化,直到人类出现。

但是,其实我们也是知道的,地球上环境一直都在变化当中,最古老的生命也许并不像我们人类一样需要依赖氧气而生存,当今天的我们还以为生命的存在离不开氧气时,其实我们大家都忘了:依靠呼吸氧气生存的生命是在地球的氧气含量增高时进化出来的,为了适应环境的生存能力,并不是所有的生命都需要依赖呼吸氧气。

今天的我们常常地会说,人类之所以只能够生活在地球上,是因为人类的机体只能够存活在地球的环境中,仿佛我们人类天生就是如此,但是如果我们知道在三叠纪的时候,地球上的氧气含量远远地超过现在的话,大家一定会觉得有趣,因为那正是史前的恐龙们生存的环境,许多的人们也会认为史前的生物之所以长得那么庞大,就是因为史前地球环境的含氧量高于现在,食物也充足。

但是,也许大家都想不到的是:如果是现代的人类穿越到三叠纪的恐龙时代,人类也许会因为机体无法适应当时的环境而灭亡。

为什么依赖于呼吸氧气的人类,反而无法适应高氧的环境呢?那是因为人类的机体在吸入过高浓度的氧气后,会引发氧中毒的症状,过高的氧气含量会使人体的系统或器官功能发生病理变化。

而如果我们是穿越到地球的生命刚刚出现的那一刻的话,我们人类也是无法适应原始地球的环境的,因为那个时候的地球上根本就没有足够维持我们生存的环境。

生命在地球的每一个时期,都得竭力地去适应着不断发生变化的自然环境,大自然当然不会迁就任何的生命,所以不同时期的生命努力地生存于不同的环境下,环境一点一点地产生变化,生命也一点一点地产生进化…一直到了今天,我们进化出了只能够生活在地球上的机体…只是这个机体除了在地球现在的环境中生活之外,并不适合在其他的环境中生存。

谢选骏指出:不论地球如何变化,种族兴灭心乱如麻,所有戏剧舞台独一,大家都在地球挣扎。


网文《地球上曾经存在过的人比现在全球人口还要多,他们从哪里来的?》(2019-06-25)报道:

讨论这个话题将揭示两个比较尖锐的问题,一个是关于轮回转世,而另一个却是人类的未来,尽管这两个似乎有些背道而驰,但事实上却可以某个层面上形成统一!

一、地球从人类诞生以来到现在,总共经历了多少人?

现在地球上有多少人?估计大家都心里有数,大概就70亿-80亿之间,至于是某个值?查一查便知!

截止到2019年6月25日11:09:26,世界人口总数为77.14亿,今年净增长了快4500万人,今天增长了将近12万人!但人类历史上总共诞生了多少人?曾经有过如下的统计:

1、俄国科学院克拉夫特院士在在1781年,推算出地球历史上总共有1727亿人口;

2、奥地利维克利尔教授在1959年推算出地球上曾经有过36000亿人;

3、世界级科幻小说作家阿瑟.克拉克在1968年出版的作品《2001:太空奥德赛》中开篇就是地球自人类诞生以来总共存在过约1000亿人;

4、现代计算机依据人口增长模型推算出地球上曾经存在过790亿人!

当然无论是哪个数据,有一点是肯定的,就是曾经出现过的人口数量是极其庞大的!

二、这么多人是从哪里来的?

这个观点似乎戳到了持有轮回观点的部分群体,轮回转世,需要的1:1交换,那么这些多余的人口的“灵魂”是从哪里来的呢?这可能无解,毕竟大家都没有接触过所谓“灵魂去到的世界”,因此也无从证明这些多余的灵魂是从哪里来的!

意识是大脑一切活动的结果,它在大脑与客观世界的交互过程中产生与定型,它随着生命诞生而诞生,是实践的结果,会随着生命消逝而消失!

从这个理论上看,人数多少与历史人口差异并没有任何关系,而是随着人口增长自然增长!

三、人类增长的速度有多快?

一张表即可显示当前人口增长的速度

我们可以了解到,世界人口增加到十亿大约用了300万年的时间,而第二个十亿只用了130年时间,第三个则是30年,后续是16年,11年,10年……各位是不是有种油然而生的恐惧感?时间越来越短,人口越来越多,地球负担越来越重?

1、粮食生产与消耗

2、能源的使用

3、社会资源的投入

……

谢选骏指出:大家都在地球上,古往今来,活人死人,不分彼此。一个新的哲学就此诞生了——所有的生命,不过是尘埃(地球)中的尘埃(个体),活过就像没有活过一样,死了就象没有死了一样。不仅如此,包括我们所思所想的一切,到底是真是幻呢?“等生死”是不够的,“同真幻”才算道出了虚实。



【导论2、地球就是人缸】


《我们生活在虚拟世界之中吗?“缸中之脑”试验,让人细思极恐》(2020-06-20 知乎)报道:

宇宙浩瀚无际,仅仅我们银河系的恒星就达到了千亿颗。而类似地球的天体更加是多得无可计数。但令人不解的是,地球这样一颗普通的星球上面为什么会诞生生命?难道除了人类,再也没有了其它的文明了吗?为什么作为智慧的人类,到现在为止还没有找到其它的外星文明呢?

当人类的科技发展到我们足以仰望太空的时候,我们便开始了寻找外星文明的脚步。我们通过大功率的天文望远镜,不断地搜寻与我们地球环境类似的星球;通过大功率的射电望远镜,每天都在搜集来自宇宙深外的电波信号;我们甚至还不惜暴露我们在宇宙中的位置,让旅行者号探测器携带人类的信息,飞往太空。但是,半个世纪过去了,所有的努力的结果都证明我们在宇宙中是孤零零地存在着,根本没有看到外星文明的半点踪影!

这让人百思不得其解,有人提出,人类只不过是生活在虚拟的世界之中,只不过是高等文明的一段代码而已!有这个可能吗?

科学家们做了一个思想试验,称之为缸中之脑。我们知道,我们所感知的世界,都是大脑对我们的信息做出的反应,然后让我们形成了记忆,形成了我们的意识。那这里就有一个问题,那就是我们看到的世界,到底是真实的世界,还是大脑自行想象的呢?就像我们在梦中是分不清楚我们是在做梦,还是梦中事情是真实发生的那样。

科学家希拉里.普特南(Hilary Putnam)1981年在他的《理性,真理与历史》一书中,阐述了这样一个假想。这个试验是这样的。

如果一个人在毫无感知的情况下,被科学家取走了他的大脑,并把这个大脑放在一个维持大脑生存的营养液中。然后用各种机器与大脑相连接,这些机器能够向大脑发出各种电波信号,来模仿我们日常生活中的信息。

也就是说,他现在看到的,听到的,嗅到的,都是由机器释放信号来模拟操作的,而这台机器所释放出的信号来自于一台电脑的编程。科学家可以在电脑中编出所有的喜怒哀乐,还可以编制出这个人的生前的所有信息,包括它的家人,朋友的信息。而这些信号,大脑是无法区分是自己感知的还是机器所发出的信号。这在大脑看来,与平常没有什么两样,所以这个人就无法区分他现在的真实处境,他无法知道他现在的处境是真实的还是由电脑编程释放的信号!而根据电脑向大脑释放出的信号,他认为自己还活在现实的世界之中!

这就是著名的缸中之脑思想试验。这个试验的恐怖之处在于,这很容易和我们的现实生活联系在一起,并且我们还没有办法去证实它的真假!如果你对这个现象进行反驳,它一句话就可以打败你,那就是你反驳的话是电脑早就编好的程序!就像著名科学家霍金说的那样,在区分梦与现实的问题上,目前我们还无论为力!

其实在这个问题上,我们的古人早就提出了疑问。庄周梦蝶就是最好的例子。是说有一天庄周梦见自己变成了蝴蝶,自己和蝴蝶们一起自由自在地飞来飞去,好不快活。一会儿他醒来了,骇然发现自己是庄周。但又不知道是庄周梦见了蝴蝶,还是蝴蝶梦见了庄周!要明白这个事情,就要明白意识与现实的问题,但那又是那么好区分的么?我们甚至到现在还不知道意思到底是什么!

其实,如果我们真的活在虚拟世界中,或者说只是别人的一段代码,那也就能够很好的地解释为什么我们一直都找不到外星文明了。因为所谓的外星文明,那是另一个游戏中的人物,而处在我们现在这个游戏中的人物,想要找到另一个游戏中的人物,那可能吗?

而所谓人类科技的进步,只不过是别人编程水平又高了一点。如果我们生活在编程中,那我们什么时候才能接近真相?那就是突破别人的编程,真正拥有自己的意识。就像我们现在的智能机器人,在其高度智能以后,能够不受人类的控制。而作为人类的我们,能让我们自己制造的机器人不受我们的控制吗?道理是一样的!当我们的科技越发达,越接近真相时,也就是程编人想抹去所有的编程,重新开始另一个游戏的时候!而这恰恰是最危险的,到那个时候我们所有的游戏都OVER了!所有的人类都将不存在,而别人又开始了一个新的游戏!

谢选骏指出:上述“缸中之脑”说比较离奇,因为它没有怀疑自己是否也是被人设置了程序。有的宇航员描述自己的太空经验,觉得地球像一个鱼缸,人类都在上面进行表演。


《宇航员在月球上看地球,为什么会感到害怕?》(2021-04-19 鹰眼看世界)报道:

如果把你一个人放在月球上,你会不会感到莫名无助和恐慌?据说连登月的宇航员都不能避免这种恐惧感。那到底这种感觉是从何而来呢?

是因为对月球的世界不了解,还是因为在月球上的确存在着一种让人类抵触的东西。大家好,今天我们来聊月球上的世界。到目前为止,成功登上月球并安全返回地面的宇航员,一共有12位。这些人就是1968年阿波罗计划中的参与者。

他们这12位成员也是最具有发表对月球世界经历的人类。在执行任务期间,他们不仅顺利抵达月球表面。而且在月球的轨道还进行了特殊的任务。所以他们在月球上对地球的观测也是人类最清晰的最真实的见证。但是在他们返回地球之后,从采访记录中可以看出,这些宇航员当时的感受有着惊人的相似之处。

他们表示从月球上看地球显得特别的不现实,而这种不现实,难道是宇航员对月球或者地月关系的规则不了解吗?我想答案应该是否定的,因为这些宇航员在登月之前都是经过专业训练的。当人类抵达月球的时候,面对这种从来没有见过的陌生的环境多少有些不太习惯感觉。太阳每天东升西落,在地球上生活的人类早已司空见惯。

而如果登上月球的话,他一天的时间并不是我们在地球上经历的24个小时。月球距离地球大约38万公里。假如你可以在月球上居住的话。你所看到的太阳运动的速度非常缓慢。太阳从月平线日出开始,到午时的时候大约要经历七个地球日左右。

从午时到降落,又要经历七个地球日左右。然后就是漫长的为期14天的夜晚来临。换句话说就是,在我们地球上经历一上午去月球上要经历长达七天左右的时间。并且如果你站在月球上看地球的话,要比平时站在地球上看月亮,显得更大一些。

地球反射太阳的光线比月球反射太阳的光线要更强一些。所以如果你有幸到达月球站在月球表面看地球的话,比月亮的亮度要高出50倍以上。我们平时习惯把夜晚月亮反射的光线称为月光。

而如果人类在月球表面的话,地球反射的光线足够人类进行正常的工作活动。地球的表面积是月球表面积的14倍。在地球上生活的我们已经习惯了月球的东升西落。但是如果我们处在月球表面的话。抬头看地球时,地球会永远地处在同一个位置,纹丝不动。发生这种现象的原因还要从地球对月球的潮汐力说起。

月球被地球的潮汐力锁定以后。月球的自转越来越慢。到达月球之后,环顾四周,月球上有明亮的地方,也有黑暗的区域。明亮的地方大多都是山脉和高地,而黑暗的地区大多都是云海,深海或者静海等等。在这里我们所称呼的月海并不是和地球上的大海一样。这样的称呼还要归结于人类最初观察月球的时候。

那个时候的人类科技并不发达,虽说当时也可以利用望远镜看到月球上明亮的区域和黑暗的区域。但是由于技术的限制。人类不能真正地分辨出这些黑暗的区域到底是平原还是海水,所以当时就以月海相称。

在月球上有很多环形山脉和月坑,其中直径超过一千米的月坑大约有33000多个。最为有名的当属牛顿环形山脉。它的深度可达8788米。在明亮的区域,山脉层峦叠嶂,纵横交错。是一副地球上从未有过的自然奇观。

我们自己可以想象一下,在周围一片漆黑的夜晚,有一颗巨大的星球,一动不动地对着自己?并且这颗星球是一颗蓝色的星球。这是一副多么让人陶醉的画面。但是沉浸在这副美景之中,似乎又会让人感到莫名的凄凉和恐惧。

在地球上,我们可以看到月亮的满月,弦月,新月之分。同样在月球上,我们也可以看到满地,弦地,新地之别。由于月球被地球的潮汐力锁定,所以在月球上看地球永远地处于空中的同一个位置。不能看到它改变空中的位置,但是可以看到地球自转的轨迹。潮汐力的作用可以让月球永远只有一面朝向地球。

但是如果你不幸落在月球背面的话,那么你将与地球永远失去见面的机会。相信大家也看到过许多有关月球背面的消息。有人说月球背面有可能是外星人的基地。这个基地不会让地球人类看到,它们只会悄悄地从事外星人的活动。

因为看不到,所以永远给月球的背面披上了一层神秘的面纱。但是随着人类科技的进步,对月球探索的加深,逐渐地解开了月球的所有谜团。

那个往日被称为是外星人基地的月球背面,只是因为地球潮汐力锁定以后,而不能旋转过来罢了。在月球的表面没有空气存在,所以站在月球的表面,周围一片漆黑。最明亮的也就是自己看到的太阳。

在地球上,我们可以抬头对着太阳,借助一个小的缝隙,偷偷地看它一眼,但是如果你处在月球的话,只要对着太阳偷瞄一眼,你的眼睛立刻就废了。因为没有了大气层的保护,人类也就不能抵抗任何太空射线的辐射。

宇航员的太空服和面罩都是采用特殊材料制造而成的。我们平时在地球活动,很少有机会看到月亮和太阳出现在同一个天空,但是如果在月球上生存的话,地球和太阳经常会出现交相辉映的场景。我们人类最初一直是认为月球绕着地球转,但是真实的答案并非如此。月球和地球是围绕着中心的点,相互对转。

并且他们在相互对转的过程中,一起绕着对转点的轨迹绕太阳做公转运动。这条轨道也被称为地月轨道。因为地球的质量比月球要大,所以他们在对转的过程中,这个对转点的位置要离地球更近一些。试想一下,如果你拿着一台望远镜站在月球的表面,抬头看地球时。地球在天空的同一个位置做自转运动。

在很短的时间内,你就可以看到地球上的各个大洲,以及每一片海洋区域。这简直就是最遥远的监控器。其实我个人感觉当宇航员处在月球上的时候,他们内心所产生的恐惧并非来自于自然本身,而是源自他们对人类文明的担忧。

地球围绕太阳旋转了40多亿年,其中生命诞生大约有30多亿年的历史。这一路走来,经历过了五次大灭绝的考验。这些生命每一次都以失败而告终。在太阳系中,有无数个小星星正在虎视眈眈地盯着地球,他们随时都有可能对地球发起攻击。回头再看一看月球的表面,月球替我们挡了多少次小行星撞击的风险。

倘若月球表面那些被小行星砸过的坑坑洼洼的地方,出现在地球时,我们人类又该何去何从?弱小的生命,跌跌撞撞地走到了宇航时代。地球在保护人类的同时,人类也逐步地长成一棵参天大树,可以伸出手来维护地球的安全。

尽管科技在一天天进步,但是我们人类对于宇宙来说极其渺小。小到我们站在月球的表面上,即使拿再高倍的望远镜,也不能看到地球上人类活动的景象。希望生物大灭绝,从此不会降临在地球。我们人类经不起这样的考验。

谢选骏指出:地球不仅是鱼缸,而且还是“人缸”——天上的神在看着地面的人,这可不是老大哥,而是造物主。地球就是造物主的人缸。

网文《地球,为何说是人类的“牢笼”?我们注定无法移居其他星球了吗?》报道:

你知道人类离开地球会发生什么吗?人类会因为没有重力而在太空中漫无目的的漂浮,然后徐因为没有氧气而呼吸衰竭,从而你的器官开始停止工作,更为可怕的是你的身体可能一直在太空中漂浮着,所以说人类离开地球,在没有任何保护措施下是无法生活的。很多时候地球是我们的家园,但是也有人说地球是人类的牢笼。

地球上生活中各种各样的生物,我们在大自然的照拂下自然生长着,但是这个自然也给了我们很多限制性的因素,比如动物们和人类都得依靠氧气才能正常的活下去,而水里的动物必须在水中才能进行呼吸和氧气的转换,在温馨家园的条件下,地球仿佛是一个鱼缸,而我们则是鱼缸里的鱼,一旦离开这个舒适的鱼缸,我们就无法生存,所以才有人说地球仿佛是一个牢笼囚禁人类。

那么在什么条件下人类可以离开地球呢?这首先得有一个适合人类生存的环境,科学家们也在积极的探索我们未知的宇宙,而就在1995年,著名物理学家马约尔发现了一枚类似于地球的系外行星,那么人类能否到达这颗行星生活呢,结果可想而知,马约尔说道,以现在的科学水平,人类暂时无法到达另外一个星球上居住。这就是我们开始所说的为什么地球像一个牢笼的原因之一。其次,在地球上,不仅仅是有适宜的环境我们赖以生存,而大气压也是我们必须考虑的参数,到目前为止,科学家们并没有发现与地球相似气压的星球,所以如果我们贸然前往另外的星球,很多结果我们是无法预料的。

的确,人类对太空的未知世界有无限的好奇心,但是人类在太空中长期的生存,对身体的伤害是很大的,据美国科学家们研究指出,人类在太空中,人类的脑脊液会因为环境的变化而发生改变,而脑脊液则是人体重要的物质,这种物质可以控制我们的方向感,并且灵活使用我们的手脚,所以,太空的环境会对我们的脑脊液有一定的损伤,所以我们常常发现,当宇航员回到地球上时,在出仓之后是有人抬着的,而这一现象也是因为担心因脑脊液的变化导致宇航员身体出现变化才出现。更有科学家任务,在太空中,宇航员的额大脑白质会因为太空环境的变化有着密切相关的地方。

当然地球上舒适的环境是我们长久居住所适应的,但是这舒适的环境也让人类免除很多疾病的困恼,但是在太空中,结果就不是这样的了,宇航员体内休眠的病毒可能会苏醒,美国NASA更是根据这种情况进行了研究,结果在回到地球的宇航员身上,一些病毒似乎被重新激活了一般,在宇航员的体液中更是发现了带状疱疹、单纯带状疱疹等病毒,这意味着什么呢?

谢选骏指出:这意味着,地球就是人缸,脱离了人缸,不仅脱离了舒适圈,而且脱离了生命源。



【导论3、哥伦布仅仅是在地球上冒险】


《冯·布劳恩 得之美国幸,失之苏联命!》(2020-03-03 乐八)报道:

冯·布劳恩于1912年3月23日在德国东普鲁士的一个贵族家庭出生,他的父亲是男爵,母亲的家族也有欧洲王室血统。

1918年,6岁的冯·布劳恩跟随全家迁居柏林。他的母亲是一位天文爱好者,她送给小冯·布劳恩一台望远镜,从此,他迷上了浩瀚的宇宙。

小时候的布劳恩极具冒险精神。他曾从烟火点买了6只大号烟火,绑在自己的滑板车上,然后他点燃了烟火。可想而知,他的滑板车嗖的一声冲了出去。除了制作“火箭”滑板车,他还组装过汽车,在这些事情上花的时间太多了,导致他的物理和数学常常不及格。

1925年,13岁的布劳恩进入寄宿学校学习。一次偶然的机会,他读到了赫尔曼·奥伯特的著作《星级火箭》,他极其痴迷,可是越往后看,密密麻麻数学公式让他越摸不着头脑。他这才知道物理和数学的重要性,开始全力以赴的学习,一跃成为班上的佼佼者。

中学毕业后,布莱恩到瑞士苏黎世联邦工学院继续深造,并在这里参加了德国空间飞行协会。

苏黎世联邦工学院:创立于1855年,截止到2006年,一共诞生了包括爱因斯坦在内的30位诺贝尔奖得主,是目前世界大学中获诺贝尔奖人数最多的学校。

1932年,20岁的布劳恩回到了柏林,两年后,获得柏林洪堡大学物理学博士学位。他的毕业论文被评为最高等级,论述了液体推进剂火箭发动机理论和实验。这篇论文成为了德国的机密文件,直到1960年才解密。

“火箭之父”

在大学期间,布劳恩参加的空间飞行协会就已经开始了火箭研发。但好景不长,1932年德军禁止除了军事项目之外的火箭研究。

次年,布劳恩与德军签订协议为其研发火箭,到了1937年,25岁的布劳恩就成为了拥有350位下属的团队领导者。

1939年,希特勒与布劳恩见面,表示愿意为火箭研究提供更多资金,要求火箭尽快量产。

马上,布劳恩火箭团队找到了导弹实验基地——偏远的小渔村佩内明德,开始设计新型火箭A-4(即之后命名为V-2的导弹)。就是在这里,布劳恩亲眼见证了用于探索宇宙的火箭变成了屠戮生灵的武器——导弹。

1942年,A-4火箭试飞成功:飞行了约200公里,在距离目标点4公里处爆炸。随着试飞成功,希特勒将V-2投入量产。

它是世界上首枚可控的大型导弹武器,被认为是“超时代”的武器。

虽然这种极具威慑力的武器被大量投放于英国、比利时等国。

“回形针”计划

“回形针”计划是美国展开的对德国先进武器的技术人员的抢夺计划。杜鲁门总统确信德国科学家一定能协助美国的战后计划,并亲自批准了“回形针”计划。

在美国陆军这份必须抢到的德国科学家名单中,布劳恩名列第一。

二战战场上,德军节节败落,布劳恩和他的火箭团队意识到德国大势已去,他们决定携带火箭技术资料撤离基地,并向美国投诚。在撤离的途中,他们打听到一支美国军队就在附近,于是主动投降。

就此,美军得到了重达14吨的火箭技术资料、200枚V-2火箭零部件和整个布劳恩的火箭团队。

在赴美之前,布劳恩还经过了一道审讯,审问他的人正是钱学森和冯·卡门。

航天梦·登月!

1950年,布劳恩设计了美国第一代弹道导弹和巡航导弹。可是作为“二等公民”,布劳恩没有得到重视,直到1957年苏联成功发射了世界上第一颗人造卫星,美国人深深震惊了。

此时,布劳恩知道机会来了,他向国防部承诺在60天内将美国第一颗人造卫星送入太空。他成功了,美国第一颗人造卫星“探险者一号”被送入了预定轨道,他从“二等公民”成为了“民族英雄”。

出于政治和军事上的原因,美国总统肯尼迪上台之后宣布:美国将在“这个十年内”实现载人月球着陆。布劳恩被任命为总统的空间事务科学顾问,分管和领导“阿波罗”计划、“土星”号运载火箭的研制工作。

1967年,布劳恩设计出了“土星5号”:由5台F1引擎驱动的巨大推进器。

1969年7月,“土星5号“运载火箭载着“阿波罗11号”将阿姆斯特朗等3名宇航员送往月球,并且在月球表面迈出了第一步,完成了人类登陆月球的壮举。

此时,美国的航天技术成为世界第一,布劳恩也登上了他的人生巅峰,他设计的土星火箭系列,是人类历史上最强,成功率最高的火箭。

但是,他的梦想还没有结束,他想探索更遥远的星球。

很快,布劳恩提出了登陆火星的设想,但是正深陷越战泥潭的美国,对于未知的太空兴趣慢慢冷淡了下来。

1972年,“阿波罗计划”也终止了,布劳恩辞去职务在一家私人公司工作,致力于利用卫星技术保护海洋环境和生物。

1977年6月16日,冯·布劳恩因患大肠癌在弗吉尼亚州逝世,终年65岁。

他因帮助纳粹设计出了V-2火箭而备受争议,又因帮助人类完成登月壮举而备受瞩目,他为人类航空事业所做出的贡献无法估量,他就是“火箭之父”——冯·布劳恩。

为什么要上月球?

布劳恩曾说:“我常常听到这样的问题:‘我们为什么要搞人造卫星?’,‘我们为什么要到月球上去?’。提出这些问题完全无视人类生存的主要动机,宇宙飞行意味着把人类的活动扩大到他自己居住的行星范围之外。”

他还说:“有人问我们努力想飞到月球和其他行星上去的目的时,我们可以提出一个不朽的反问来回答:‘一个新生婴儿出生的目的是什么?’”

谢选骏指出:《暗淡蓝点》曾经写道,冯·布劳恩(Wernher von Braun)是一位先后在纳粹德国和美国工作过的工程师,他为我们进入太空所作的贡献比其他任何人都大。他在1952年撰写的《火星计划》一书中,设想出用10艘行星际飞船、70名探险队员和3艘“登陆船”进行第一次火星探测。他心目中最重要的是“重复”。他写道,后勤补给的需求“不会多于在一个有限战场上所进行的小型军事行动”。他的用意是“完全驳倒用单独一艘太空船及一小队英勇的行星际探测队员去冒险的主张”。他赞赏哥伦布用三艘船的作法,因为如果不是这样,“历史会证明他大概永远也不能返回西班牙海岸”。当代火星探测设计全然不理睬他的忠告。这些设计人员远不及冯·布劳恩那样雄心勃勃,典型的只是用一二艘太空船和3-8名宇航员,另外有一两艘自动化运输船。我们现在设想的仍然是孤单单的一支火箭和一小队探险人员。——不过在我看来,这个德国人可能忽略了,哥伦布仅仅是在地球上冒险。



【导论4、加法不如减法】


《人类生存面临威胁 如何行动才能避免末日?》(2019年3月21日 BBC)报道:

气候变暖威胁全人类的生存

曾几何时,作为自然界中具有最高智慧的人类曾认为我们所生活的地球是一个安全的港湾。但是令人惊诧的是人类正在面临种种毁灭性的破坏和威胁。

人类社会发展到今天已经面临多种潜在危险:从气候变化、到核武战争;从全球疫情大爆发到小行星撞地球。这些都直接危害到人类文明的生存。

BBC记者埃德蒙兹在与一系列关心人类生死存亡的专家进行访谈后,总结出人类所面临的几大威胁,并探讨如何才能减少这些生存威胁?

牛津大学人类未来研究所的研究员桑德伯格解释说,存在风险是指能够“消灭”整个人类或其子孙后代的威胁。

20世纪中期,人类对未来的命运还没有任何危机感。但现在情况不同了,对人类生存具有毁灭性的风险已经有多种多样。

小行星撞地球

国际科学家小组在墨西哥的尤卡坦半岛发现的巨大陨石坑似乎认可了阿尔瓦雷茨父子的假设。

1980年代以前,我们无法想象小行星能够从天而降,给地球带来灾难性后果。但1980年,一对科学家父子路易斯和沃尔特·阿尔瓦雷茨(Luis and Walter Alvarez)发表了他们的假设,即恐龙的灭绝是由小行星撞地球造成的。

近年来,国际科学家小组在墨西哥的尤卡坦半岛发现的巨大陨石坑似乎认可了阿尔瓦雷茨父子的假设。

然而,同人类自己所制造的风险相比,小行星撞地球给人类带来毁灭的机会相对来讲是很渺小的。

人群

人口过剩也是一个严重问题。

我们大多数人承认气候变化给人类带来的风险,但伦敦大学学院的研究人员凯伦则把侧重点放在人口数量上。

媒体很少提及人口过剩以及资源枯竭问题,因为它让我们心情不佳,因此我们宁愿不去想它。

凯伦表示,气候变化以及人口过剩两者相互关联,这些都是人类自身的过错。

根据凯伦的理论,资源枯竭以及气候变化都是人口过剩的一个方面。自然资源越少,我们就越过多使用以补充其不足,这样就导致气候变化加剧,形成恶性循环。她认为,除非人口增长得到限制,否则阻止气候变化是不可能的。

生物多样性遭到破坏

一些研究显示,到本世纪中期,海洋鱼类将大幅减少,以至于将无法满足商业性农业捕捞的水平。

英国的国菜炸鱼和薯条将成为过去,超市里再也无法买到鱼,因为鱼都被人类吃光了。

昆虫也悄悄地消失。随之消失的是一些以昆虫为食物的鸟类。

凯伦表示,虽然目前还不知道生物品种的灭绝将会产生多大影响,但它肯定对人类不利,而且我们目前对此了解还非常有限。

流感疫情大爆发

英国剑桥生存风险研究中心(Centre for Existential Risk in Cambridge)的桑德拉姆(Lalitha Sundaram)举了1918年的西班牙流感疫情的例子。

她说,据估计那次流感疫情暴发让全球范围内大约一半人口受到感染,并导致5000万到1亿人死亡(当时世界人口大约有17亿)。

当时流感疫情暴发时正值全球移民大潮之际。但那时人们的流动方式主要靠船只这样的交通工具,人们拥挤在闭塞的船舱中。虽然我们现在研制了疫苗,但全球人口的流动也带来了其危险性。

如果说西班牙流感爆发是通过火车和船只来传播疫情的,那么今天的空中旅行只能使病毒传播的更快更广,并可能带来毁灭性后果。

实验室

在实验室中使用合成技术创造病毒将使人类面临毁灭性危险。

我们所面临的大多数人为生存风险是无意识的。但是,随着科学技术的发展我们更加关注一些流氓组织发起灾难性的袭击,例如在实验室中使用合成技术创造病毒。

人类未来研究所的研究人员托雷斯认为,如果真有一个能毁灭世界的按钮,那么愿意按这个按钮的人足以多到令人担忧的地步。

他们包括一些宗教极端主义者以及各种各样的反社会人士或精神病患者。

有人估计这些人数高达3亿之多。

核武战争

如果真发生核战,可能将不会把所有人类都消灭。全球灾难风险研究所的塞斯解释说,核爆炸所产生的尘埃可以穿透云层抵达平流层,而这些核尘埃有可能停留在那里数十载,阻挡阳光。

核武灭绝人类是一种综合因素:即核战本身加上经济破坏,以及最终所导致的全球环境影响等。

人工智能

人工智能的风险是多种多样的,比如自主算法可能会意外导致全球股市崩盘并引发经济崩溃。或者我们可能失去对机器的完全控制。

专家所担心的还有一种情形是炮制知名人物的“深度造假”视频,视频中的人完全被操纵,令控制他的人随心所欲、为所欲为。

还可能是恶性流氓机构制造虚假视频,让世界领导人相互威胁,导致两个核大国之间的紧张关系升级。这样的技术已经存在,而且越来越难以侦测到。

既然人类面临综上所述的种种威胁,我们到底能采取什么措施来减少人类的生存风险呢?

当然,这首先取决于是什么样的威胁。

前面提到的桑德伯格主要致力于如何让人类拥有对人工智能的控制。而另外一些专家则集中精力对付全球流感疫情。

一些研究人员正在探讨如何通过向平流层添加尘埃来对气候进行干预,或者如何通过食用大量蘑菇来度过核冬天。

而对凯伦来说,她认为最重要的解决办法是逆转人口增长。她认为我们需要改变跟家庭规模有关的社会规范,放弃所谓人人都有生孩子以及随心所欲消费的权利和态度。她说,只有这样,我们才可以在防止全球灾难中发挥自己的作用。

人类似乎不擅于用长远眼光看问题,我们现有的机构也没有为后代的利益着想。但是,如果我们不希望21世纪是人类的最后一个世纪,我们则需要严肃地对待人类存在风险。

未来不是一成不变的。我们可以采取行动来帮助改变这一切,现在是该采取行动的时候了。

谢选骏指出:“人类生存面临威胁,如何行动才能避免末日?”——这个想法极其愚蠢。因为它不懂得“加法不如减法”的道理。在我看来,文明的自杀、社会的自杀、个人的自杀……都是由于“行动过多”,而非“行动太少”!这和“减肥”的道理是一样的——减肥的成功并不需要多吃东西,而是需要少吃东西……所以一切“减肥灵药”都是骗局。



【导论5、离开地球才会爱护地球】


《气球可以将我们送到太空的边缘吗?》(2016年6月9日 BBC)报道:

一只氦气球在小孩子生日派对上,逍遥自在地飘来飘去。试想一下,你也能像这只氦气球一样,不费吹灰之力就飘然飞抵太空之中。而这正是何塞-马里亚诺·洛佩斯-乌迪亚莱斯(Jose-Mariano Lopez-Urdiales)的梦想,他的公司“zero2infinity”(意为“从零到无穷大”)正在探索开发一种崭新的太空旅行方式,使得旅客可以乘坐一款由他命名为“bloon”的飞行器,遨游天际。

如果他的愿景得以实现,那你将有机会乘坐“bloon”,尽享神奇的太空之旅。首先,你会从一个巨大的穹顶形发射台进入吊舱。然后,一个高达96米(315英尺)的气球将带你升入高空。大约一小时后,你会到达地球表面之上约36千米(22英里)的高度。而在接下来的几个小时里,“bloon”气球会在这个高度水平上飘来飘去。期间,你可以透过四扇巨大的全景窗,俯瞰地球,纵览奇观——也许,此时此刻,你还啜饮品味着马提尼酒,或正与一位昔日的宇航员谈笑风生。

等到了要下降的时候,“bloon”会先排放一些气体出来,然后再与气球囊完全脱离。届时在吊舱之上,将会有一方降落伞伸展开来,以减缓气球的降落速度。而且,当你抵达地球时,还会出现8个化解冲击力的安全气囊。在“bloon”的路线规划过程中,驾驶员们综合运用气象数据以及大气模拟技术,从而总是能够保证气球在安全的地点着陆。

至少,不做深究的话,这方构想着实令人叹为观止。但只要与维珍银河公司(Virgin Galactic)旗下的类似飞行器稍作比较,便会发现差距:维珍银河预期可将太空旅行者送上地表之上110千米(68英里)的高度;对此,“bloon”的确是望尘莫及。不过,洛佩斯-乌迪亚莱斯指出,“bloon”所飞抵的高度已经足以让太空旅行者观赏到地球表面的圆弧,看到它在一片漆黑的太空中熠熠生辉。宇航员们表示,这种体验令人油然而生一种高山深谷的情怀,也就是所谓的“总观效应”。而且,洛佩斯-乌迪亚莱斯也表示,在这种“视角转换”的开悟下,乘客们将在旅行归来之后更加悉心地爱护地球。

此外,“bloon”可能还有其他的优势。比方说,当美景跃入眼帘时,火箭驱动的飞行器往往只能在轨迹的最高点,给你短短几分钟瞟一眼;但“bloon”却可以赋予你更长的时间慢慢品味,流连忘返。洛佩斯-乌迪亚莱斯说:“这就好比,一种你只能看电影的预告片,而另一种你却能看到整部电影——这是航天飞机和气球之间的一大核心区别。”此外,“bloon”的化石燃料消耗量小之又小,用它更环保;而且因为不用携带爆炸物,它也应该会安全得多。

英国开放大学(Open University)的行星科学家莫妮卡·格雷迪(Monica Grady)表示,“bloon”的整体概念“听起来很惊艳”。但是,她着实对该计划的环保性表示怀疑,她指出:“氦气被称为稀有气体并不是空穴来风,而且,它还是一种不可再生资源。”

洛佩斯-乌迪亚莱斯并不认为“bloon”是其他太空旅行工具的直接竞争对手,而是将搭乘“bloon”的太空旅行,看成为一种别开生面的另类体验。

德克萨斯里奥格兰德河谷大学(University of Texas Rio Grande Valley)的弗雷德里克·珍尼特(Frederick Jenet)是SpaceX公司合作伙伴“Stargate”的一位主管,他对洛佩斯-乌迪亚莱斯的看法表示赞同:“Zero2infinity的‘bloon’项目带来了实现人类太空探索之梦的新思路。”对那些梦想像柯克船长(Captain Kirk)或J·J·艾布拉姆斯(JJ Abrams)那样环游太空的人来说,“bloon”或许没什么吸引力,但它更适合“另一种客户,他们希望少点碰撞、少点晃动、不要再那么突降不止,这样,他们便可以在一种更加静谧、益于沉思冥想的环境中细心凝视我们所居住的世界。”

目前,洛佩斯-乌迪亚莱斯正致力于获得欧洲航空安全局(European Aviation Safety Agency)和美国联邦航空协会(US Federal Aviation Association)的批准,以在2018年实现太空首飞计划。他表示:“我已经为自己量身定制了一件太空服。而且,赶早不赶晚,真希望尽快地用上它。”

谢选骏指出:离开地球才会爱护地球,正如离开祖国才会热爱祖国——所以没有离开过祖国的人是无法爱国的只会像斯大林、毛泽东那样祸国殃民、滥用祖国的名义满足私欲。


(另起一页)

地球母亲

Mother Earth


《宇宙朝圣》第四卷

"Cosmic Pilgrimage" Volume Four



【001、地层学】


网文《地层学》报道:

地层学主要是研究成层岩系所含的古生物化石的相对年代顺序,一般称为生物地层学或者年代地层学。从沉积学的角度来讲,研究成层岩系的沉积环境以及它的形成过程,被称为“沉积地层学”或者“岩石地层学”。

中文名地层学,外文名Stratigraphy。

简介

所谓地层,是一切成层岩石的总称,它包括变质的和火山成因的成层岩石在内。在地质调查的实践中,首先要解决的问题就是关于一个地区的地层层序及与其相邻地区地层层序之间的对比关系。不同的地区,地层形成的具体层序差别是很大的。所以,地层的对比必须有一个客观的标准。这个标准就是把不同地区的地层单位,根据它们的岩石性质、化石特征进行对比,以证明这地层在层位上是否相当,在时间上是否接近。 

划分地层,主要有以下三方面的主要依据:

(1)依据沉积旋回划分地层。当地质工作者搜集到一个地区的地质资料,准备对这个地区的地层进行划分时,首先要建立一个标准剖面。这个标准剖面要具备一个沉积旋回的条件。譬如:如果是海相地层,其岩相就应表现出由粗到细,又由细到粗的重复变化,这样的变化就称为一个沉积旋回,它应表现一套完整的海侵地层和海退地层的变化过程。

(2)依据岩性变化来划分地层。在地质时期的地壳运动过程中,在一定的程度上岩性的变化反映了沉积环境的变化情况。因此,依据岩性的不同,把地层分为若干不同的单位,基本上可以代表地壳发展的阶段。比如:在一个地层剖面中,存在两种沉积,其上部是火山碎屑岩,其下部为含砂页岩煤层。这样两种不同的沉积,表现着两个不同的沉积环境和时代,下部表现的是还原环境和成煤时代,上部则反映着地壳运动强烈和火山活动时代。根据岩性的不同就可以把地层分为两个单位,代表两个发展阶段。

(3)依据岩层的接触关系划分地层。在地壳运动过程中,沉积有时出现不连续的情况,如地壳在下沉时发生沉积,地壳上升会产生剥蚀。地壳下沉时期,表现为沉积连续;地壳上升时期,表现为沉积间断。这种变化就会造成沉积的中断,形成时代不相连续的岩层重叠在一起,两者的接合面(即间断面),就是所谓的不整合接触。任何类型的不整合(平行不整合和角度不整合)都代表岩质的不连续状态,由此可以反映出当时古地理环境的变化。

(4)依据生物化石来划分地层。在生物演变过程中,是由简单向复杂变化,由低级向高级发展的。同时,在生命的循环过程中,又表现为周期性的生与灭的循环,也就是说,生物的演化是在不停地发生着和消灭着,而各门类生物的发展,又有着阶段性和不连续性。生物的每一个属种在地质历史上的存在只有一次(当然,时期有长短),因此,不同的地质时期都有生物的生存,不管是由于生物演化本身发生的消亡和灭绝,还是由于外界原因,如地壳运动等环境造成的消亡,它们在灭绝后将不再重复出现。这些消亡的生物遗迹分布于不同的地层沉积环境中。因此,不同时代的地层所含生物化石就会有所不同,这就意味着地层时代愈久远,其所含的生物化石将愈原始、愈低级;地层时代愈新,其所含生物化石将愈先进、愈高级。这个规律具有不可逆转的性质。因此,以生物化石来划分地层是一个科学的依据。

地层单位

根据地层的不同特征或属性,将其划分为不同的地层单位。但常用的有岩石地层单位、生物地层单位、年代地层单位。

生物地层单位(biostratigraphic unit)是根据地层中所含有的生物化石内容和特征划分出来的地层单位。生物地层单位是以含有相同的化石内容和分布为特征,并与相邻单位化石有别的地层体。

生物带(biozone,或化石带fossil zone)是生物地层划分的基本单位;生物地层的单位主要有:组合带、延限带、富集带、间隔带等。

组合带(assemblage zone)指含有一定特征的化石组合的一段地层,且该组合与相邻地层

中的生物化石组合有明显区别。组合带不是以某一化石类别延续的时间所占有的地层确定的,

而是根据多种化石类别的共存所占有的地层确定的。

延限带(range zone)是指某一个或几个化石种、属延续的时限所代表的地层体。代表该类生物从“发生”到“消亡”所占用的地层。但在一个地层剖面上,延限带的界线仅仅是该生物类别最早出现到最后消失的界线。因此延限带的确切界线应在所有剖面都调查清楚以后才能确定。

顶峰带(acme zone)指一些化石属、种最繁盛时期的一段地层(并非该属种全部时间分布范围),它不包括前期属、种出现数量不多时的地层,也不包括后期属、种逐渐稀少时的地层。

间隔带(interval zone)指上、下两个明显的生物带之间的一段地层,它可以不含特别明显的生物地层组合或生物地层特征。完全缺失化石的地层称哑间带。

年代地层单位(chronostratigraphic unit)指以地层的形成时限(或地质时代)为依据而划分的地层单位。它代表了地质历史时期某一时间片断内形成的所有地层。年代地层单位是按时间阶段来划分的,与地质年代严格对应。年代地层单位有宇、界、系、统、阶、亚阶,与其对应的地质年代单位为宙、代、纪、世、期、亚期。其中字、界、系、统时间跨度大,具有全球统一性,是全球性年代地层单位。阶是全国性或大区域性的年代地层单位。

宇(eonothem)指在“宙”的时间内形成的地层。宇是年代地层单位中最大的地层单位。根据生物演化最大的阶段性,即生命物质的存在及方式划分。由于地球早期的生命记录为原核细胞生物,之后的生命记录为真核细胞生物,最后才发展为高级的具硬壳的后生生物。所以可将整个地史时期分为太古宙、元古宙和显生宙。所对应的年代地层单位则为太古宇(Archaean)、元古宇(Proterzoic)和显生宇(Phanerozoic)。

界(erathem)指在一个“代”的时间内形成的地层。根据生物界发展的总体面貌以及地壳演化的阶段性划分的。太古宙和元古宙依据地壳演化的阶段性划分:显生宙主要根据生物界演化的阶段性来划分,以象征生物发展阶段的古生、中生和新生等命名。其中古生界(Paleozoic)以海生无脊椎动物为特征;中生界(Mesozoic)以爬行类和裸子植物为特征;新生界(Cenozoic)以哺乳类和被子植物为特征。

一个界包括2~3个甚至6个系。

系(system) 指在一个“纪”的时问内形成的地层。纪的划分主要是依据生物某些纲或目的演化的阶段性,如寒武系以三叶虫纲为特征;又如泥盆系鱼纲发展,石炭系两栖纲发展。系是年代地层单位中最重要的单位。

一个系的延续年限平均为30~80Ma,但第四系例外,仅2Ma。有的系(如寒武系)延续时限超过一个界(如新生界为65Ma)。

系的名称来源不一:有的表示时间位置(第四系);有的出自岩石含义(石炭系、三叠系、白垩系):有的源于种族名称(奥陶系、志留系);有的来自地名(寒武系、二叠系、泥盆系、侏罗系)。

统(series) 指在一个“世”的时间内形成的地层。统是根据生物目或科演化的阶段性划分。一般一个纪可以依据生物界面貌划分为两到三个世,通常称之为早、中、晚世,与之对应的年代地层单位则为下、中、上统。

一个统的延续时限为13-35Ma,第四系的统例外,更新统2Ma,全新统约1万年。

阶(Stage)指在一个“期”的时间内形成的地层。阶是年代地层单位中最基本的单位。阶的划分主要是根据属、种级的生物演化特征。

标准阶的延续时限为2~10Ma。一般一个统包含2~6个阶。阶的应用范围取决于建阶所选的生物类别,以游泳型、浮游型生物建阶一般可进行全球对比,如奥陶系、志留系以笔石建阶、中生代以菊石建阶。而以底栖型生物建阶一般是区域性的,只能用于一定区域,如寒武系以底栖型生物三叶虫建阶。

岩石地层单位

岩石地层单位(1ithostratigraphic unit)为区域性地层单位,是由岩性、岩相或变质程度均一的岩石构成的三度空间岩层体。其只着眼于岩石特征的空间延展,而不考虑其形成年龄。

岩石地层单位是因为化石依据不足或研究程度不够,只按地层层序及岩性特征,并结合构造运动特点划分的地层单位,分为群、组、段、层四级。

群(group)最大的岩石地层单位。其通常相当于一个统,有可能大于统,甚至大于系。一般由两个或两个以上相邻或相关具有共同岩性(或岩性组合)特征的组联合构成,或指厚度巨大、岩性复杂、未做深入研究又不能分组的一套岩系。对这个复杂的地层序列可给予专名,如太古代的五台群、阜平群。群的顶底界线一般为不整合面或明显的沉积问断面。常用于前寒武系和中生代陆相地层。

组(formation)是地方性的岩石地层单位,是划分岩石地层的基本单位。与上下地层间界线明确,具岩性、岩相和变质程度的一致性。组的厚度一般从几米到几百米,无具体标准限制。组应当展布于一定范围,便于追索对比,在此范围内其岩性、岩相应基本稳定。

群和组大都以建群、建组剖面所在的地名命名,如泰山群、胶东群、桂林组、融县组。

段(member)组内次一级岩石地层单位。通常一个组可以根据岩层岩性特征等标志的不同而划分为若干段。如宁镇山脉的栖霞组由下而上分为碎屑岩段、臭灰岩段、下硅质岩段、本部灰岩段、上硅质岩段、顶部灰岩段。

层(bed)是最小的岩石地层单位。层有两种类型:一是岩性或结构相同或相近的岩层组合,可以用于剖面研究时的分层;二是岩性特殊、标志明显的岩层单位,如煤层等。

段和层大都以岩性命名,如砂岩段、灰岩层。

生物地层、年代地层和岩石地层单位之间关系

生物地层和年代地层单位之间的关系

生物地层单位是物质性的,而年代地层单位是时间性的。生物地层单位是指含有某化石的地层,而年代地层单位是指某种生物生存的时间内形成的全部地层,并非仅指含有化石的地层。生物地层单位不连续,不能独成系统,是为年代地层系统服务的。

生物地层和岩石地层单位之间的关系

一般来说,生物地层单位与岩石地层单位无一定对应关系。二者的界线在局部地区可以吻合,一个生物地层单位有时可跨越几个低级别的岩石地层单位,一个组一级的岩石地层单位有时也可包括几个生物地层单位。岩石地层单位中的化石,在某些情况下可作为特殊的岩石特征。

地层划分

地层划分是按地层的岩性、古生物等特征及形成先后顺序,将地层划分为若干个地层的单位,建立地层系统。通过地层的划分,建立本地区的地层剖面,可以了解本地区地壳运动和环境演变情况。地层划分的方法如下。

构造学方法

根据不整合(角度和平行不整合)面及地层变形样式不同来划分地层的方法;如我国东南一带,泥盆系和下伏的下古生界之间普遍存在区域角度不整合,代表早古生代末期发生了一次巨大的构造运动(加里东运动),这种角度不整合可作为地层划分的标志。

岩石学方法

根据不同的岩性特征(成分、颜色、结构、构造等)或岩石组合的不同、岩石物理、化学性质的差异来划分地层。

古生物学方法

根据上、下地层中所含化石或化石群落的不同来划分地层。

地层对比

地层对比是在地层划分的基础上,将不同地区的地层进行比较,论证它们的地质时代、地层特征、地层层位的对应关系。通过地层对比,可以建立广大地区地层的年代顺序系统。通过地层对比,可更好地了解地层分布规律,了解广大范围的环境的异同,为勘查沉积矿产资源奠定基础。地层对比的方法主要有:

野外直接追溯——在野外根据露头从一个剖面追索到另一个剖面。

岩性相似性对比——根据岩性特征,如岩层的颜色、成分、结构和构造的相似性进行对比。

古生物对比——论证地层中所含化石内容和生物地层位置的相当。

通过地层的划分和对比,建立一个地区或全球性的地层时空关系,从而研究一个地区或全球性地壳的历史演化。

地层学分支

地层学的主要分支包括年代地层学﹑岩石地层学和生物地层学。(牟中海,尹成编,高等学校教材 地震地层学,石油工业出版社,2013.03,第5页)

年代地层学

年代地层单位是以地层形成年代作为依据而划分的地层单位。在某一特定地质时间间隔内所沉积的一套地层即为年代地层单位。年代地层单位之间的界限应为沉积等时面或同时沉积面。确定等时面的方法包括生物地层学(根据标准化石)、同位素年代学(适用于前寒武纪的深变质地层)、古地理(海陆变迁)、古地磁(适用于寒武纪以后的地层)和古气候等方法。一般情况下,层面和不整合面都可作为年代地层界面。

岩石地层学

岩石(岩性)地层单位是以岩性特征作为主要依据而划分的地层单元。这些岩性特征的主要对比标志是粒度、颜色、层理、厚度、矿物成分、沉积构造、电性特性、钻时录井等等。总之,岩石地层单位之间是以岩性的明显变化作为岩石地层界面,但是大部分情况下岩性在横向上是渐变的,所以这种岩性界面的确定是人为的,并不是一个实际存在的物理界面,并且岩石地层单位的范围不定,没有严格的时限,因而具穿时性。只有当岩性界面与层面或不整合面重合时,它才是一个真正的物理界面。

生物地层学

生物地层单位是根据地层所含化石的一致性和特殊性而划分的地层单位,并以所含化石的明显变化作为生物地层单位之间的界限。由于生物的演变是渐变的,因而这种界限也带有一定的人为性。同时由于生物的演化变种以及不同的环境下有不同的生物种属,因而这种界限可能平行于等时线,也可能穿时。

地层学的主要分支包括年代地层学、岩石地层学和生物地层学。年代地产以地层的地质年代归属为主要研究内容,以时间界面为准划分地层,与地质年代表一致是建立地层系统的基本要求。岩石地层学以地层的岩性特征为主要研究内容,以岩性界面变化为准,划分地层,是建立区域地层层序的主要方法。生物地层学以地层所含生物化石为主要研究内容,以生物群的交递变化为准划分地层。由于生物演化具有全球的同时性和一致性,所以生物地层研究是确立地质时代表的重要手段。 现代地层学扩展了研究范围,深化了地层类型及其时空分布与古环境、古构造的关系,加强了历史的、综合的研究。现代地层学还大量的使用了新的技术方法,开辟了新的领域,形成了新的分支学科,使地层学研究更为深入和准确。

事件地层学的出现与地质事件概念和灾变概念的提出密切相关。

地震地层学

一些结构特征,比如盐穹和背斜,已经在地震数据采集的开始被认可。在20世纪70年代,地质学家想出了一个办法来解释与海平面相关的大规模沉积物(维尔等人,1977)。这一理论被称为地震地层学,考虑全球沉积板块,通过解释地震线来展示特定区域是如何沉积的,以此来研究地震地层学。通过解释地下沉积岩层的形成条件,地质学家可以推断出周围的岩石类型,还可以利用地震地层学获得对油藏更好的认识。

层序地层学

层序地层学是对同一年代地层构架的岩性构架的研究。“年代地层学”指的是按时间排序的地层。同一年代地层构架南一个年代地层的表面决定,这里年代地层的表面指的是年轻岩层在上、年长岩层在下的界面。年代地层的表面是有效的时间标记,因为它们在较大的横向距离上是相关的。层序边界是潜在相关的年代地层的界面。



【002、地理学】


网文《地理学》报道:

地理学(geography),是研究地球表层空间地理要素或者地理综合体空间分布规律、时间演变过程和区域特征的一门学科,是自然科学与人文科学的交叉,具有综合性、交叉性和区域性的特点。随着地理信息技术发展与研究方法变革,新时期的地理学正在向地理科学进行转身,研究主题更加强调陆地表层系统的综合研究,研究范式经历着从地理学知识描述、格局与过程耦合,向复杂人地系统的模拟和预测转变。 

学科历史

古代发展

自远古至18世纪末。这一时期的地理学是工业革命之前的农牧业社会的产物,特点如下:

①以描述性记载地理知识为主。早期的记载多是片断性的,中晚期出现不少地理著作,但多缺乏理论体系。

②地理学内部尚未出现学科分化。早期的学者是百科式的,地理学同其他学科掺和在一起。到了晚期,文艺复兴之后,主要在欧洲出现了自然科学和人文科学的分化,但地理学内部的分化仍不明显。直到19世纪,地理学才发生明显的分化,那是近代地理学时期的事了。③各国的地理学基本上是在该国封闭的条件下发展起来的,其内容呈现多元化。

世界几个文明古国各自积累了有价值的地理知识,分别形成古埃及地理学、古希腊罗马地理学、古代印度地理学、古代阿拉伯地理学和古代中国地理学。在早期,古代中国和古希腊罗马的成果显著。中国有《尚书·禹贡》、《管子·地员》、《山海经》等著作,古希腊罗马有埃拉托色尼、斯特拉波和托勒密等人的著作。在中期,欧洲进入中世纪时代,地理学一度衰落了;中国的地理学则取得了可喜的进展和成果,有裴秀《禹贡地域图》和“制图六体”的绘图原则、郦道元《水经注》、玄奘《大唐西域记》、李吉甫《元和郡县图志》等;阿拉伯地理学在这个时期崛起,如马苏第、伊德里西等人的重要贡献。在晚期,则以中国和欧洲的地理学最有成就。在中国,有郑和“七下西洋”、罗洪先《广舆图》、徐霞客的游记、顾炎武《天下郡国利病书》和《肇域志》、顾祖禹《读史方舆纪要》等;在欧洲,地理大发现涌现出了C.哥伦布、V.da伽麦哲伦等地理探险家,极大地推动了地理学的发展,出现了G.墨卡托的地图集、B.瓦伦纽斯《普通地理学》等著作和地图。(见中国地理学史)

中世纪的欧洲是经济、文化衰落的黑暗时代,政教合一、闭关自守的小君主国使人们的地理眼界大为缩小,统治者力图使地理学成为基督教的奴仆,出现了地理学思想的反动。不仅古希腊、罗马在地理方面的优秀传统未得到继承,而且用宗教迷信和占星术来解释一切地理现象。如六世纪商人科斯马斯著《基督世界地形》,以地平说代替球形说。书中以摩西的圣柜作为地球的形状把大地看成为扁平长方形,东西长度为南北之两倍,四周为海洋环绕,其外又有陆地,即天堂所在。

十二世纪以后,由于十字军东征,使欧洲人地理眼界扩宽了;封建中央集权国家的成立和教会建立大学,将古希腊、罗马的经典著作由阿拉伯文转译过来;加上指南针从中国传入,使商业航海发达起来,才使欧洲的地理作品和地图绘制开始出现某些转机。

从公元七世纪开始,伊斯兰教团结了分散的阿拉伯部族,统治了中亚、西亚、北非和伊比利亚半岛,巴格达成为伊斯兰世界的学术中心。连年征战、麦加朝觐和商业航海活动,又使伊斯兰世界成为东西方交流的枢纽,涌现了许多伟大的穆斯林旅行家,如马苏第等。十进位制和罗盘就是此期由中国经印度和阿拉伯世界传入欧洲的。

古代阿拉伯地理学的成就是不能忽视的。如921年,巴尔基搜集了阿拉伯旅行者的气候观察,编成了第一本《世界气候图集》;稍后,马克迪西提出将世界分成14个气候区的方案;十一世纪早期,阿维森纳观察中亚山区,提出褶曲抬升山岳的运动和侵蚀切割地形的均变过程。

这个时期的中国在方志、沿革地理、域外地理、自然地理和地图等方面都有很大的成就。如法显的《法显传》、玄奘的《大唐西域记》,仍是研究中亚、印度历史地理的重要文献;郦道元的《水经注》仍为考证中国水资源和水环境演变的要著;沈括的《梦溪笔谈》一书提出了河流的侵蚀、搬运和堆积作用,并用以解释华北平原形成的原因,较西方类似的见地早四个世纪。

公元十五世纪到公元十八世纪的近古时期有两件重大的地理事件,就是中国的郑和“七下西洋”和西方的地理大发现。虽然,郑和下西洋的时间比哥伦布开始的地理大发现早半个多世纪,船队的规模、航海的技术也远胜于哥伦布,然而其社会意义和对地理学的影响则远不及地理大发现。

各民族之间的相互旅行探险,古已有之。但是,旅行探险同地理大发现不是一回事,说哥伦布是新大陆的发现者,正是从地理大发现这一重大社会事件出发的。

地理大发现给地理学带来的影响是巨大的。地理大发现期间,成功地在远程航行中运用了罗盘,并精密地测定了经度,这种技术的改进和数据的积累导致了地图学的革新。

16世纪初,亚皮安绘制了一个地球的心状图,其弟子墨卡托于1569年绘成了一幅适用于航海的等距圆柱投影世界全图,成为第一个将整个地球表面描绘在平面上的人。在中国,意大利传教士利玛窦编绘的世界地图,改变了中国学者沿用的“天圆地方”、“华夏居于寰宇之中”的旧观念。

另外,通过15世纪末到18世纪的地理探险和发现,出现了一些学术价值较高的地理著作。德国明斯特尔的《宇宙志》于1544年出版,被认为是地理大发现的早期代表作;德国瓦伦纽斯的《普通地理学》首次将地理学领域区分为专论和通论两大部分,前者描述地区特征,后者揭示全球性法则。

中国明末出现资本主义萌芽后,也在同期进行了实地考察和理论探索工作,如徐霞客的《徐霞客游记》中已有不少成因方面的论述。但中国古代地理著述多描述性记载,缺少对地球表面整体规律的研究,这也是近代中国地理学落后的原因之一。

十五世纪20年代到十七世纪20年代,西欧出现了“文艺复兴”,艺术和科学得到蓬勃发展,从而使学者能对自然界和人类活动的某些法则进行概括。当时的地理考察和发现,为哲学家和科学家提供了丰富的自然、人文及二者关系的具体素材;同时,新生的地理唯物论又给予地理学发展以难以估量的影响。17世纪法国哲学家孟德斯鸠提出的气候决定论,18世纪德国哲学家I.康德的二元论,均成为近代地理学的方法论基础。

总之,从15~18世纪,地理学处于由古代向近代转变的时期。西方地理学用了三个多世纪,完成了技术革新、资料积累和建立地理唯物论的哲学基础三方面的准备,为欧美近代地理学的建立创造了前提。中国在明末清初,亦开始了整体地表规律的探索,但由于技术手段缺乏创新、科学资料积累不够,特别是统治者仍鼓吹天命论等,新的地理学无法兴起。

近代发展

从19世纪初至20世纪50年代。近代地理学形成的标志是德国 A.von洪堡的《宇宙》和C.李特尔的《地学通论》两书的问世。近代地理学是产业革命的产物,并随着工业社会的发展而成熟,其特点如下:

①它起源于德国,继而从欧洲向全世界传布,形成具有各国特色的近代地理学。其中成果显著的除德国外,还有法国、英国、美国、苏联等(见德国地理学史、法国地理学史、英国地理学史、美国地理学史、苏联地理学史)。

②这是学说纷起、学派林立的时期,有一定影响的学说是:以美国E.C.森普尔、E.亨廷顿为代表的“环境决定论”, 以法国P.维达尔-白兰士和J.白吕纳为代表的“可能论”,美国H.H.巴罗斯主张的“生态调节论”,英国P.M.罗士培提出的“适应论”,美国C.O.索尔主张的“文化景观论”,以及德国A.赫特纳和美国R.哈特向为代表的“区域论”等。

③这是地理学内部大分化时期。洪堡为自然地理学、植物地理学奠定了基础,以后德国F.von李希霍芬、法国马东为自然地理学发展作出了重要贡献;美国W.M.戴维斯和德国W.彭克分别创立侵蚀轮回学说和山坡平行后退理论,标志着地貌学的建立;奥地利J.F.von汉恩的《气候学手册》、俄国А.И.沃耶伊科夫的《全球气候及俄国气候》和德国W.P.柯本的世界气候分类,为气候学奠定了基础;英国A.R.华莱士对世界动物区划的划分为动物地理学奠定了基础;俄国В.В.道库恰耶夫的土壤地带性学说等为土壤地理学奠定了基础;李特尔和德国F.拉采尔建立了人文地理学;拉采尔的国家有机体说、英国H.J.麦金德的陆心说和美国I.鲍曼的民族自决论,为政治地理学奠定了基础,等等。

十九世纪末到二十世纪初,西方发达国家的大学大量设立地理系,使地理学开始成为一个职业领域。随着地理学的进一步发展,出现了各分支的分化,在气象学、海洋学、土壤学等独立发展后,一些地理学家强调区域或景观的方向,另一些学者则推行了人文化运动,使地理学的人文分支蓬勃发展起来。20世纪30年代以后,地理学逐渐向参与经济工作过渡,西方的应用地理学和苏联的建设地理学应运而生。

近代地理学在其发展过程中取得了许多成果,并形成了三种传统和三个学派:生态传统与环境学派、描述传统与区域学派、综合传统与景观学派。

近代地理学在发展中还取得许多重大成果。如美国莫里于19世纪中期提出第一个大气环流模式,发表了近代海洋学的第一部著作《海洋自然地理学》;俄国道库恰耶夫于19世纪后期提出土壤地带性学说和自然地带学说;美国戴维斯于19世纪末提出侵蚀轮回学说;德国柯本从20世纪初起到30年代,提出气候分类法和大陆气候模式:英国麦金德先后于1904和1919年推出“陆心说”的地缘政治理论;英国赫伯森完成世界自然区划;德国克里斯塔勒于30年代提出中心地学说;苏联布德科于1956年发表《地表面热量平衡》等。

现代发展

从20世纪60年代以后。现代地理学是现代科学技术革命的产物,并随科学技术的进步而发展,其标志是地理数量方法、理论地理学的诞生和计算机地图制图、地理信息系统的出现。现代地理学的特点是:

①它发端于现今经济和科学最为发达的美国,首先影响英国和北欧,继而波及西欧、苏联、东欧、日本、中国以至全世界。代表性人物和流派为:美国W.L.加里森和E.L.厄尔曼为首的华盛顿大学派,英国R.J.乔利和P.哈格特为首的剑桥大学派,瑞典T.哈格斯特朗为首的隆德大学派。

②强调地理学的统一性。近代地理学时期部门地理学的蓬勃发展,一方面促进了地理学各分支学科研究的深入,另一方面又忽视了地理学的统一性,削弱了地理学综合性的特点,使部门地理学的再深入研究遇到了很大困难。60年代以来,面对全球性的人口剧增、资源危机、环境污染、城市化,以及区域开发等一系列问题,都不是任何部门地理学能单独承担的课题。地理学自身的发展和实践的需要,都要求它加强一体化,充分发挥地理学固有的综合性特点。

③理论化和数量化。为加强地理学研究的综合性特点,建设统一地理学,需要探讨各种自然地理现象和人文地理现象之间的联系与规律,以及它们所遵循的总规律,于是理论地理学应运而生。从50年代起,系统论、控制论和信息论等综合性科学方法论的兴起,电子计算机和遥感技术的应用,导致地理学研究方法的革新,使野外考察与航空照片、卫星照片的调查和解译结合起来,从单纯的类型归纳向理论演绎过渡,从一般的实验和分析向模拟实验、分析模式化过渡,从人工制图向自动化制图过渡,于是地理学由定性向定量发展,出现了地理数量方法、地理信息系统等研究和应用领域。

④行为化和生态化。20世纪60年代行为科学的出现及其随后的大发展,波及到社会、经济、科学、文化各个方面,也波及到地理学。各种不同人群(如决策人、劳动者、消费者等)对地球表面现象的感应以及采取的相应行为是不同的,研究这些感应、行为的规律,让地理决策和预测更符合实际情况,成为地理学的一项重要任务,从而使地理学研究行为化,并萌发出感应地理和行为地理研究。20世纪20年代在美国出现生态派地理学。

30年代中期英国学者提出生态系统概念并进行研究以后,自然地理学研究逐步形成生态化的趋势。60年代系统论等方法论引入地理学以后,自然生态系统研究成了自然地理学研究的热点,从而形成为新自然地理学,以及景观生态学、疾病生态等研究领域。以后,生态化研究进入人文地理领域,城市生态系统、地域经济系统、农业地域结构、文化生态等研究领域陆续出现。统一地理学还深入研究自然生态系统与社会生态系统之间的联系和转化。

20世纪80年代,由于世界范围内人口、资源、环境和开发等问题日趋严重。各国地理学者广泛地参与了三大规划(城市规划、区域规划和环境规划)的工作,并在有些方面起了主导作用。这样,就从实践中产生了对城市、区域和环境的综合研究,在理论、模式和决策方面大有进展,发挥了地理学固有的综合特点,萌发出了一系列的新分支。它们均受理论地理学和科学方法论制约,并为应用地理学提供方法和技术。

学科内涵

地理学是一门古老而现代的科学,汉语中的“地理”一词最早见于《周易·系辞》:仰以观于天文,俯以察于地理,是故知幽明之故。

英文中的geography一词源自希腊文geo(大地)和graphein(描述),描述地球表面的科学。最早使用"geography"的人为埃拉托色尼,他此用词来表示研究地球的学问。

在现代地理学中,“地”是指地球或者是地球表面,或者是地球表层,或者是指一个区域。“理”是指事理、规律,或者是事物规律性的内在联系。地理是指地球表层的地理现象或事物的空间分布、时间演变和相互作用规律。地理学是研究地理要素或者地理综合体的空间分布规律、时间演变过程和区域特征的一门学科。

地理学是一门研究人地关系的科学,具有综合性、交叉性和区域性的特点。地理学从建立之初就强调自然科学和人文科学的交叉。地理学初期的综合性来源于学科的多样化,但随着分支学科的深入发展,地理学越来越呈现出一种空心化的现象。要防止地理学空心化现象,最主要的是加强地理学的基础理论和方法研究,需要强调人地相互关系的耦合机制,充分体现地理学综合性的特点。

地理学的主要研究对象是地球表层。它是由岩石圈、水圈、大气圈、生物圈和人类智慧圈等相互作用、相互渗透形成的自然—社会综合体。

地理学研究空间的上界面是大气圈对流层顶部,下界面是岩石圈的上部。地球表层是地球上最复杂的一个界面,是物质三态相互作用、有机与无机相互转化的场所,又是地球内外营力相互作用的场所。地球内营力、地球内部活动构造作用对地球表层有显著影响,地球的外营力对地球表层的改变作用也非常明显。火山爆发、地震、板块运动等内营力造成了高原隆升,是地球的内部动力。流水侵蚀、风力剥蚀等外营力塑造了地表千姿万态的自然界形态。

尤为重要的是,地球表层系统是人类社会赖以生存的环境,维持人类的可持续发展必须要保护地球表层系统,尤其是受人类活动影响最为深刻的陆地表层系统。因此,地理学的研究不仅是涉及物质和能量在垂直方向上的延伸,还涉及到物质和能量在水平方向上的延伸;既包括对自然过程的刻画,还涵盖对人文和社会经济过程的辨析,更包括人地系统的耦合。面对资源、生态、环境等众多复杂的综合性问题,地理学需要找到一条综合性的途径和方法,来应对众多挑战,为人类可持续发展奠定学科基础。

学科特点

地理学是在研究地球表面的过程中逐渐形成的,并不断完善理论、方法和手段。

作为研究对象的地球表面是一个多种要素相互作用的综合体,这决定了地理学研究的综合性特点。

它着重于研究各要素之间的相互作用、相互关系以及地表综合体的特征和时、空变化规律。地理学的综合性研究分为不同的层次,层次不同,综合的复杂程度也不同。高层次的综合研究,即人地相关性的研究,是地理学所特有的。

综合性的特点决定了地理学是一个横断学科,它与研究地球表面某一个层圈或某一个层圈中部分要素的学科都有密切的关系,如研究大气的大气物理、研究岩石圈的地质学、研究人类圈的经济学、政治学、心理学等等。地理学从这些学科中吸取有关各种要素的专门知识,反过来又为这些学科提供关于各种要素及与其它现象间联系的知识。

地球表面自然现象和人文现象空间分布不均匀的特点,决定了地理学研究又有区域性的特点。由于不同的地区存在不同的自然现象和人文现象,一种要素在一个地区呈现出的变化规律在另一个地区可能完全不同,因此研究地理区域就要剖析不同区域内部的结构,包括不同要素之间的关系及其在区域整体中的作用,区域之间的联系,以及它们之间发展变化的制约关系。地理区域性研究的内容包括区域内部结构和区际关系两个方面。

地理学的区域研究根据研究对象的范围分为三个尺度:大尺度区域着重探讨全球或全大陆范围内的分异规律和内部结构特征,从而揭示全球或全大陆的总体特征;中尺度区域研究是分析国家或大地区范围内区域总体特征和地域分异规律,以及该地区对大尺度区域分异的作用;小尺度区域是揭示局部地区区域特征和分异规律,以及该地区对中尺度区域分异的作用。

地球表面不断变化的特点,决定了地理学必须用动态的观点进行研究的特点。地理学研究及注重空间的变化,也注意时间的变化。这种变化既有周期性的又有随意性的;有长周期的,也又短周期的。

用动态的观点研究地理学,就要求把现代地理现象作为历史发展的结果和未来发展的起点,研究不同发展时期和不同历史阶段地理现象的规律。现代地理学已经有可能对于某些区域的未来发展提出预测,并根据预测结果进行控制和管理,以满足人们对区域发展的要求。因此。时间和空间统一的概念,在地理学研究中越来越受到重视。

地球表面的复杂性决定了地理研究方法的多样性。现代地理研究主要采用野外考察与室内实验、模拟相结合的研究方法。地理学的研究对象是地球表面,关于地球表面的属性和特征的资料主要来自于野外考察,随着航空遥感、气象卫星、地球资源卫星、航天技术的成果广泛应用于地理学研究,提高了野外考察的速度和精度。地理数据的处理、各种地理现象的实验室模拟等也迅速的发展起来,这不仅仅大大提高了工作效率,还促进了地理学的快速发展。

学科体系

自然地理学

自然地理学是研究地理环境的特征、结构及其地域分异规律的形成和演化规律的学科,是地理学两个基本学科中的一个。其研究对象是地球表面的自然地理环境,包括大气对流层、水圈、生物圈和岩石圈上部。所属的分支按研究特点分为两组:

一组是综合性的,包括综合自然地理学、古地理学等。

一组是部门性的,包括地貌学、气候学、水文地理学、土壤地理学、生物地理学,还包括新近发展起来的,同其他自然学科结合而成的一些边缘学科,如化学地理学、医药地理学,以及异特殊自然要素为研究对象的学科,如冰川学、冻土学等。

人文地理学

人文地理学是研究地球表面人类各种社会经济活动的空间结构和变化,以及与地理环境的关系的学科,是地理学两个基本学科中的另一个。按研究对象可分为社会地理学、经济地理学、政治地理学、城市地理学等分支。

社会地理学即狭义的人文地理学,包括人种地理学、人口地理学、聚落地理学、社会地理学、文化地理学等。

经济地理学包括农业地理学、工业地理学、商业地理学、交通地理学,以及新近形成的旅游地理学等。

政治地理学包括狭义的政治地理学和军事地理学。

城市地理学是城市聚落地理学的一部分,隶属于社会地理学,经过近20年的发展,它的研究对象和内容已经超出了聚落和社会的范围,成为人文地理学的一个独立分支。

其他

历史地理学是研究人类历史时期的自然地理和人文地理环境及其变化规律的学科,这是地理学的一个年轻的分支学科。

区域地理学是研究地球表面某一区域地理环境的形成、结构、特征和演化过程,以及区域分异规律的学科,是地理学的重要组成部分。现代区域地理学强调自然地理和人文地理的统一,注重研究区域自然地理要素和人文地理要素的区域综合和空间联系。

地图学是研究编制和应用地图的理论、方法和技术的学科,是一门以地图的形式来综合表达某一地区的自然地理和人文地理知识的学科。它是地理学中的技术性学科,同地理学各分支学科都有密切的联系,在促进地理学的发展和实际应用中历来起着重要的作用。

理论地理学是研究各类地理现象在统一性的基础上所遵循的总体规律的学科。其研究内容主要包括空间结构论、人地关系论和区位论等。

应用地理学是运用地理学的理论、原则和方法解决实际的社会、经济和环境问题的学科。实际上,地理学的不少分支学科就是为了应用而发展起来的,如医药地理学、军事地理学等。由于许多重大问题,比如荒漠化、环境保护、土地利用等问题的解决与研究不是一门学科所能单独胜任的,而地理学由于是综合性的横断学科,特别适于这种应用性研究。

还有数量地理学、地名学、方志学等等。

总之,21世纪的地理学将是一门在理论化和数量化基础上,进一步综合化、生态化、社会化的理论与应用并举的两栖科学。

分支学科

地理学概述、自然地理学、地貌学、动力地貌学、构造地貌学、气候地貌学、应用地貌学、植物地理学、动物地理学、冰川学、冻土学、古地理学、水文地理学、土壤地理学、化学地理学、综合自然地理学、人文地理学、经济地理学、农业地理学、工业地理学、商业地理学、交通运输地理学、旅游地理学、人口地理学、人种地理学、聚落地理学、乡村地理学、城市地理学、社会地理学、文化地理学、历史地理学、医学地理学、政治地理学、军事地理学、地图学、地名学、理论地理学、区域地理学、应用地理学、灾害地理学

所需学科基础

与自然地理学相关的基础科学:物理学,数学,化学,天文学,生物学,考古学,地质学等,尤以地质学和古生物学最为重要。

与人文地理相关的基础学科:经济,政治,历史等。

学科研究

研究特点

地理学是在研究地球表面的过程中逐渐形成的,并不断完善其理论、方法和手段。它具有下述特点。

综合性

作为研究对象的地球表面是一个多种要素相互作用的综合体,决定了地理学研究的综合性特点。地理学研究地球表面,不限于研究其各个要素,更重要的是把它作为统一的整体,综合地研究其组成要素及它们的空间组合。它着重研究各种要素之间的相互作用、相互关系以及地表综合体的特征和时、空变化规律。当然,由于地球表面的复杂性,可以对某一要素进行部门的研究,但这种研究是在地理学综合性的基础上进行的。因此,地理学的部门学科与一些相邻学科虽然有着共同的研究对象,但在研究目的、内容和方法上是不相同的。地理学的部门学科之所以成为地理学的一部分,不仅在其研究的客体是地球表面的一个有机组成部分,而且在方法论上有着共同的基础──综合性。因此,地理学是一门综合性的学科。

地理学的综合性研究分为不同的层次:两个要素相互关系(如气候和水文的关系,或土壤和植物的关系等)的综合研究,是低层次的综合性研究;多个要素相互关系(如地貌、水文、气候、植被和土壤的关系,或聚落、城市、交通、政治等关系)的综合研究,是中层次的综合性研究;地球表面全部要素(包括自然、经济、政治、社会文化)之间相互关系的综合研究,是高层次的综合性研究。层次不同,综合的复杂程度也不同,层次越高复杂程度越大,综合的难度也越大。低层次、中层次的综合研究分别形成地理学的一些分支学科(如自然地理学、人文地理学等),这些综合研究不是地理学所独有的,生态学、社会学等学科也进行综合性研究。但是,高层次的综合研究,即人地相关性的研究,则是地理学所特有的。

综合性的特点决定了地理学的性质是一个横断学科。它与研究地球表面某一个圈层或某一个圈层中部分要素的学科,如研究大气圈的大气科学,研究水圈的水文科学,研究岩石圈的地质学,研究生物圈的生命科学,研究人类圈中社会经济、政治、文化、人口等要素的经济学、政治学、文化学、人口学,以至心理学、行为科学等,都有密切关系。地理学从这些学科吸取有关各种要素的专门知识,反过来又为这些学科提供关于各种要素及与其他现象间空间联系的知识。事实上,许多研究地球表面某一圈层或某一圈层中部分要素的学科是从地理学中分化发展而成的,如水文科学、海洋科学等。

区域性

地球表面自然现象和人文现象空间分布不均一的特点,决定了地理学研究的区域性特点。由于不同的地区存在不同的自然现象和人文现象,一种要素在一个地区呈现出的变化规律性在另一个地区不可能完全相同,因此研究地理区域就要剖析不同区域内部的结构(各种成分之间、各部分之间的关系)。地理学区域性研究内容,包括区域内部结构和区际关系两个方面。这两方面相统一的研究任务,其他学科是难以担当的,所以很多地理学者认为:区域研究“是地理学研究的核心”。

地理学的区域研究根据研究对象的范围分为 3个尺度:大尺度区域研究着重探讨全球或全大陆范围内的分异规律和内部结构特征;小尺度区域研究是揭示局部地区区域特征和分异规律,以及该地区对中尺度区域分异的作用。

动态性

地球表面不断变化的特征,决定了地理学须以动态观点进行研究的特点。地理学研究既注重空间的变化,也注意时间的变化。地理现象无论是自然的或人文的,都是不断变化的。这种变化有周期性的,也有非周期性的;有长周期的,也有短周期的。用动态的观点研究地理学,要求把现代地理现象作为历史发展的结果和未来发展的起点,要求研究不同发展时期和不同历史阶段地理现象的发生、发展及其演变规律。这不仅是地理学本身发展的需要,而且也是地理学在国家建设、区域开发中发挥作用的需要。特别是现代地理学已经有可能对于某些区域的未来发展提出预测,并根据预测结果进行控制和管理,以便满足人们对区域发展的要求。因此,时间和空间统一的观念,在地理学研究中越来越受到重视。

方法的多样性

地球表面的复杂性决定了地理学研究方法的多样性。现代地理学研究主要采用野外考察与室内实验、模拟相结合的研究方法。地理学的研究对象是地球表面,关于地球表面的属性和特征,大部分数据和第一手资料主要来自野外考察,随着航空遥感技术的飞速发展,气象卫星、地球资源卫星、航天技术的成果广泛应用于地理学,提高了野外考察的速度和精度。地理定位研究、室内实验分析和地理数据的电子计算机处理、各种地理现象的实验室模拟(包括物理模型模拟和电子计算机模拟)等迅速开展起来,不仅大大地提高了工作效率,还取得了大量过去所没有的资料和数据,促进了地理学的发展。

研究方法

随着科学技术的进步,地理学研究方法不断发展变化。地理学研究始于观察。19世纪以前,以定性描述为主的地理考察、地理探险和与之相联系的地图是地理学研究的基本手段和方法。19世纪德国A.von洪堡把自然界作为互相联系、互相影响的一个整体,对不同地域不同环境的现象进行比较研究,创立地理比较法。当初的地理比较法仅限于直观的地理比较,即通过地理考察搜集大量第一手资料,直接进行或采用地图方法进行地理要素之间或区域地理特征之间的分析对比,形成对地理环境的认识。此后,与抽象概括和数量表达有关的许多新方法逐步引入地理学研究,以代替单纯描述性的方法,促进了地理学研究方法的革新。主要有地理定位研究、数学方法、遥感方法、系统方法和模拟法等。新方法的使用促使地理学由纯粹的定性研究逐步走向定性与定量相结合,由静态研究走向动态研究,由单纯的资料累积走向机制探讨,乃至趋势分析,使地理学步入现代科学的行列。

定位研究

最早出现于19世纪40年代,但其真正发展是从20世纪中期开始,随着更加深入地认识地理环境,开展了若干实验研究。地理学研究的对象是一个极为广阔的空间,在时间上和地区上又处在不断的变化之中,凭借简单的手工工具和视力观察很难触及它们的本质。建立定位实验研究,可以得到长期、连续、可靠的地理信息,以此进行较深层次的理论解释。(见地理定位研究)

数学方法

第二次世界大战以后开始引进地理学研究。庞大复杂的研究对象和简单的研究方法及手段成为地理学发展缓慢的一个重要原因。引用数学、物理等学科的精确方法和新技术成为地理学界的愿望和长期努力的目标。数学方法可使地理学变得比较严谨、精确和完善。数学严密的公理体系、数学思维和数学结构,对于地理学具有理论和实践意义。地理学利用它们来解释地理现象及其变化,用定量指标来表达地理结构,提高了地理学研究的严谨性、系统性和精确度,并由此产生了地理数量方法。电子计算机的应用使大量的地理信息能及时、准确地得到处理。利用电子计算机整理资料,要求地理资料规范化、数值化,但地理学的数字资料还不够充分、精确度不高。因此,采用数学方法并不意味着可以轻视传统方法,两者是互为补充、相辅相成的。

遥感方法

1961年苏联人造地球卫星拍摄了地球表面像片。卫星图像已经成为地理学研究的一个很普及的工具。遥感方法从根本上改变了过去的地理考察方法和凭借人力的简单观察,在广度和深度上扩大了视野,获得的地理信息数量大大增加。

系统方法

在地理学中的广泛应用是从20世纪50年代开始的。由于系统论的出现而产生了地理系统概念。地理学位于自然科学和社会科学的交接点上,由许多相对独立而又相互联系的一些分支学科所组成,因此综合研究地理系统显得尤其重要。系统方法为这种研究提供了重要手段。

模拟方法

种类很多,地理学多应用数学和物理模拟。它的意义在于条理化、简化、概括所研究的事物和过程,以深入探明其本质和活动规律。在地理学中已建立了很多模型,如自然综合体、生产综合体、城市、土地利用、人口分布、运输流等。但也不是所有的事物和过程都能用模型加以确切的表示,甚至有时建立模型时的简化会歪曲事物和过程的本来面目,故在建立模型时应加以注意。



【003、地球公转】


网文《地球公转》报道:

地球公转,是指地球按一定轨道围绕太阳转动(The Earth revolution around sun)。像地球的自转具有其独特规律性一样,由于太阳引力场以及自转的作用,而导致的地球公转,也有其自身的规律。

地球的公转遵从地球轨道、地球轨道面、黄赤交角、地球公转的周期、地球公转速度和地球公转的效应等规律。地球公转的时间是一年。在地球公转的过程中存在两个明显周期,分别为回归年和恒星年,回归年与恒星年的时间不一样。两者一年的时间差称为岁差。

公转周期

地球公转的时间是一年。在地球公转的过程中存在两个明显周期,分别为回归年和恒星年。回归年是指太阳连续两次通过春分点的时间间隔,即太阳中心自西向东沿黄道从春分点到春分点所经历的时间,又称为太阳年。1回归年为365.2422日,即365天5小时48分46秒。这是根据121个回归年的平均值计算出来的结果。

恒星年是地球公转的真正周期,在一个恒星年期间,在太阳上看,地球中心从天空中的某一点出发,环绕太阳一周,然后又回到了此点;如果从地球上看,则是太阳中心从黄道(地球公转轨道面截天球所得的圆)上的某一点(某一恒星)出发,运行周天,然后又回到了同一点(同一恒星)。在一个恒星年期间,地球公转360°所需时间约为365日6时9分10秒。

黄赤交角

地球在其公转轨道上的每一点都在相同的平面上,这个平面就是地球轨道面。地球轨道面在天球上表现为黄道面,同太阳周年视运动路线所在的平面在同一个平面上。地球的自转和公转是同时进行的,在天球上,自转表现为天轴和天赤道,公转表现为黄轴和黄道。天赤道在一个平面上,黄道在另外一个平面上,这两个同心的大圆所在的平面构成一个23°26′的夹角,这个夹角叫做黄赤交角。

黄赤交角的存在,实际上意味着,地球在绕太阳公转过程中,自转轴对地球轨道面是倾斜的。由于地轴与天赤道平面是垂直的,地轴与地球轨道面交角应是90°——23°26′,即66°34′。地球无论公转到什么位置,这个倾角是保持不变的。

在地球公转的过程中,地轴的空间指向在相当长的时期内是没有明显改变的。北极指向小熊星座α星,即北极星附近,这就是天北极的位置。也就是说,地球在公转过程中地轴是平行地移动的,所以无论地球公转到什么位置,地轴与地球轨道面的夹角是不变的,黄赤交角是不变的。

黄赤交角的存在,也表明黄极与天极的偏离,即黄北极(或黄南极)与天北极(或天南极)在天球上偏离23°26′。

我们所见到的地球仪,自转轴多数呈倾斜状态,它与桌面(代表地球轨道面)呈66°34′的倾斜角度,而地球仪的赤道面与桌面呈23°26′的交角,这就是黄赤交角的直观体现。

由于黄赤交角的影响,使太阳直射点以一年为周期在南北回归线之间往返移动,在南北回归线之间一年有两次太阳直射,在南北回归线上一年有一次太阳直射,在北回归线以北和南回归线以南地区一年中没有太阳直射。 

公转速度

地球公转是一种周期性的圆周运动,因此,地球公转速度包含着角速度和线速度两个方面。如果我们采用恒星年作地球公转周期的话,那么地球公转的平均角速度就是每年360°,也就是经过365.2564日地球公转360°,即每日约0.986°,亦即每日约59′8″。地球轨道总长度是940,000,000千米,因此,地球公转的平均线速度就是每年9.4亿千米,也就是经过365.2564日地球公转了9.4亿千米,即每秒钟29.8千米,约每秒30千米(线速度=940,000,000KM/365天=940,000,000秒/(365x24x3600)千米=29.8千米/秒(近似为30千米/秒)。

依据开普勒行星运动第二定律可知,地球公转速度与日地距离有关。地球公转的角速度和线速度都不是固定的值,随着日地距离的变化而改变。地球在过近日点时,公转的速度快,角速度和线速度都超过它们的平均值,角速度为1°1′11″/日,线速度为30.3千米/秒;地球在过远日点时,公转的速度慢,角速度和线速度都低于它们的平均值,角速度为57′11″/日,线速度为29.3千米/秒。地球于每年1月初经过近日点,7月初经过远日点,因此,从1月初到当年7月初,地球与太阳的距离逐渐加大,地球公转速度逐渐减慢;从7月初到来年1月初,地球与太阳的距离逐渐缩小,地球公转速度逐渐加快。

我们知道,春分点和秋分点对黄道是等分的,如果地球公转速度是均匀的,则视太阳由春分点运行到秋分点所需要的时间,应该与视太阳由秋分点运行到春分点所需要的时间是等长的,各为全年的一半。但是,地球公转速度是不均匀的,则走过相等距离的时间必然是不等长的。视太阳由春分点经过夏至点到秋分点,地球公转速度较慢,需要186天多,长于全年的一半,此时是北半球的夏半年和南半球的冬半年;视太阳由秋分点经过冬至点到春分点,地球公转速度较快,需要179天,短于全年的一半,此时是北半球的冬半年和南半球的夏半年。由此可见,地球公转速度的变化,是造成地球上四季不等长的根本原因。

首先了解几个名词:

1.一光年:是指光在真空中一年时间里面走过的距离,注意,光年是长度单位。

2.地球公转:我们的地球以每秒29.79公里的速度,沿着一个偏心率很小的椭圆绕着太阳公转。走完大约约9.4亿公里的一圈路程要花365天又5小时48分46秒,即大约一年。(日地平均距离是1.5亿公里)

3.光在一年时间里面走过的距离与地球公转的周长之比:由于1光年是光在一年时间里面走过的距离,地球公转周长是地球一年走过的弧长,时间都是一年。所以距离之比就是光速300,000km/s和地球公转的速度29.79km/s之比:n=300,000/29.79=10,000倍。

4.地球围绕太阳公转一周的距离:此处的距离实际上是周长,一周的弧长。我们已经知道地球公转轨道半径1.5亿公里,很容易算出周长的。根据公式s=2×3.14×1.5亿,大约9.4亿公里。

5.根据椭圆终极理论公式计算公转周长为近似为939901691.151千米(由于计算机局限暂时只能精确到此)

通常所指的地球公转是以太阳为参考系的二维平面,而地球在宇宙总空间和时间中转行一年的行程,大约117亿公里,轨迹是螺旋状的,2011年的春分和2012年的春分,不是相交,而是距离数十亿公里。

公转周期

地球绕太阳公转一周所需要的时间,就是地球公转周期。笼统地说,地球公转周期是一“年”。因为太阳周年视运动的周期与地球公转周期是相同的,所以地球公转的周期可以用太阳周年视运动来测得。地球上的观测者,观测到太阳在黄道上连续经过某一点的时间间隔,就是一“年”。由于所选取的参考点不同,则“年”的长度也不同。常用的周期单位有恒星年、回归年和近点年。

恒星年

地球公转的恒星周期就是恒星年。恒星年是以某一恒星或星系作为参照物,地球绕日公转运动一周的周期。恒星或星系距离我们十分遥远,以致地球无论怎样绕日运动,地轴的空间指向完全可以看作是不变的。在一个恒星年期间,从太阳中心上看,地球中心从以恒星为背景的某一点出发,环绕太阳运行一周,然后回到天空中的同一点;从地球中心上看,太阳中心从黄道上某点出发,这一点相对于恒星是固定的,运行一周,然后回到黄道上的同一点。因此,从地心天球的角度来讲,一个恒星年的长度就是视太阳中心,在黄道上,连续两次通过同一恒星的时间间隔。

恒星年是以恒定不动的恒星为参考点而得到的,所以它是地球公转360°的时间,是地球公转的真正周期。恒星年长度为365.2564日,即365日6小时9分10秒;回归年长度为365.242199174日,即365日5时48分46秒。

回归年

地球公转的春分点周期就是回归年。这种周期单位是以春分点为参考点得到的。在一个回归年期间,从太阳中心上看,地球中心连续两次过春分点;从地球中心上看,太阳中心连续两次过春分点。从地心天球的角度来讲,一个回归年的长度就是视太阳中心在黄道上,连续两次通过春分点的时间间隔。

春分点是黄道和天赤道的一个交点,它在黄道上的位置不是固定不变的,每年西移50″。29,也就是说春分点在以“年”为单位的时间里,是个动点,移动的方向是自东向西的,即顺时针方向。而视太阳在黄道上的运行方向是自西向东的,即逆时针的。这两个方向是相反的,所以,视太阳中心连续两次春分点所走的角度不足360°,而是360°—50″.29即359°59′9″。71,这就是在一个回归年期间地球公转的角度。因此,回归年不是地球公转的真正周期,只表示地球公转了359°59′9″.71的角度所需要的时间,用日的单位表示,其长度为365.2422日,即365日5小时48分46秒。

近点年

地球公转的近日点周期就是近点年。这种周期单位是以地球轨道的近日点为参考点而得到的。在一个近点年期间,地球中心(或视太阳中心)连续两次过地球轨道的近日点。由于近日点是一个动点,它在黄道上的移动方向是自西向东的,即与地球公转方向(或太阳周年视运动的方向)相同,移动的量为每年11″,所以,近点年也不是地球公转的真正周期,一个近点年地球公转的角度为360°+11″,即360°0′11″,用日的单位来表示,其长度365.2596日,即365日6小时13分53秒。

变化周期

恒星年是地球绕日公转360°的真正周期,1恒星年T=365.25636日。只有恒星年才能真实的计算出地球公转的角速度和线速度,所以恒星年具有重要的天文学意义。 

回归年是地球寒暑变化周期,即四季变化的周期,它与人类的生活生产关系极为密切。回归年略短于恒星年,每年短20分24秒,在天文学上称为岁差。

春分点每年西移50″.29而造成岁差现象是地轴进动的结果。

地轴的进动同地球的自转、地球的形状、黄赤交角的存在以及月球绕地球公转轨道的特征,有着密切的联系。地轴的进动类似于陀螺的旋转轴环绕铅垂线的摆动。当急转的陀螺倾斜时,旋转轴就绕着与地面垂直的轴线,画圆锥面,陀螺轴发生缓慢的晃动。这是因为地球引力有使它倾倒的趋势,而陀螺本身旋转运动的惯性作用,又使它维持不倒,于是便在引力作用下发生缓慢的晃动。这就是陀螺的进动。

地球的自转,就好像是一个不停地旋转着的庞大无比的大“陀螺”,由于惯性作用,地球始终在不停地自转着。地球自身的形状类似于一个椭球体,赤道部分是凸出的,即有一个赤道隆起带。同时,由于黄赤交角的存在,太阳中心与地球中心的连线,不是经常通过赤道隆起带的。所以,太阳对地球的吸引力,尤其是对于赤道隆起带的吸引力,是不平衡的。另外,月球绕地球公转的轨道平面,与黄道面和天赤道面都不重合,与黄道面呈5°9′的夹角,也就是说,地球中心与月球中心的连线,也不是经常通过赤道隆起带。所以,月球对地球的吸引力,尤其是对赤道隆起带的吸引力,也是不平衡的。据万有引力定律,F1>F2。

日月的这种不平衡吸引力,力图使赤道面与地球轨道面相重合,达到平衡状态。但是,地球自转的惯性作用,使其维持这种倾斜状态。于是,地球就在月球和太阳的不平衡的吸引力共同作用下产生了摆动,这种摆动表现为地轴以黄轴为轴做周期性的圆锥运动,圆锥的半径为23°26′,即等于黄赤交角。地轴的这种运动,称为地轴进动。地轴进动方向为自东向西,即同地球自转和公转方向相反,而陀螺的进动方向与自转方向是一致的。

这是因为陀螺有“倾倒”的趋势,而地轴有“直立”的趋势。

地轴进动的速度非常缓慢,每年进动50″.29,进动的周期是25,800年。

由于地轴的进动,造成地球赤道面在空间的倾斜方向发生了改变,引起天赤道相应的变化,致使天赤道与黄道的交点——春分点和秋分点,在黄道上相应地移动。移动的方向是自东向西的,即与地球公转方向相反,每年移动的角度为50″。29。因此,年的长度,以春分点为参考点周期单位要比以恒定不动的恒星为参考点的周期单位略短,这就是产生岁差的原因。

由于地轴的进动,造成地球的南北两极的空间指向发生改变,使天极以25800年为周期绕黄极运动。所以,天北极和天南极在天球上的位置也是在缓慢地移动着。北极星在公元前3000年曾是天龙座α星,北极星在小熊座α星附近,到了公元7000年,移到仙王座α星附近,到公元14,000年,织女星将成为北极星。

由于地轴进动造成天极和春分点在天球上的移动,以其为依据而建立起来的天球坐标系也必然相应地变化。对赤道坐标系来说,恒星的赤经和赤纬要发生变化,对黄道坐标系来说,恒星的黄经要发生改变。但是,地轴的进动不改变黄赤交角,即地轴在进动时,地轴与地球轨道面的夹角始终是66°34′。

在这里还要说明一下,由于地轴进动而造成的天极、春分点的移动角度相对来讲是很微小的,在较长的时间里不会有很大的移动。所以,我们仍然可以说天极和春分点在天球上的位置不变,恒星的赤经、赤纬和黄经也可以粗略地认为是不变的,以此为依据而建立的星表、星图仍是可以长期使用的。

轨道方向

公转轨道

地球是在公转过程中,所经过的路线上的每一点,都在同一个平面上,而且构成一个封闭曲线。这种地球在公转过程中所走的封闭曲线,叫做地球轨道。如果我们把地球看成为一个质点的话,那么地球轨道实际上是指地心的公转轨道。

地球轨道的形状是一个接近正圆的椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上。椭圆有半长轴、半短轴和半焦距等要素,分别用a、b、c表示,其中a又是短轴两端对于焦点(F1、F2)的距离

半焦距与半长轴和半短轴之间存在着这样的关系,即c2=a2-b2

半焦距c与半长轴a的比值c/a,是椭圆的偏心率,用e表示,即e=c/a。

中心位置

严格地说,地球公转的中心位置不是太阳中心,而是地球和太阳的公共质量中心,不仅地球在绕该公共质量中心在转动,而且太阳也在绕该点在转动。但是,太阳是太阳系的中心天体,地球只不过是太阳系中一颗普通的行星。太阳的质量是地球质量的33万倍,日地的公共质量中心离太阳中心仅450千米。这个距离与约为70万千米的太阳半径相比,实在是微不足道的,与日地1.5亿千米的距离相比,就更小了。所以把地球公转看成是地球绕太阳(中心)的运动,与实际情况是十分接近的。

偏心率

偏心率是椭圆形状的一种定量表示,e的数值大于0而小于1。椭圆越接近于圆形,则e的数值就越小,即接近于0;反之,椭圆越扁,e的数值就越大。经过测定,地球轨道的半长轴a为149,600,000千米,半短轴b为149,580,000千米。根据这个数据计算出地球轨道的偏心率为:0.016722。

可见,地球轨道非常接近于圆形。

由于地球轨道是椭圆形的,随着地球的绕日公转,日地之间的距离就不断变化。地球轨道上距太阳最近的一点,即椭圆轨道的长轴距太阳较近的一端,称为近日点。在近代,地球过近日点的日期大约在每年一月初。此时地球距太阳约为147,100,000千米,通常称为日距。地球轨道上距太阳最远的一点,即椭圆轨道的长轴距太阳较远的一端,称为远日点。在近代,地球过远日点的日期大约在每年的7月初。此时地球距太阳约为152,100,000千米,通常称为远日距。近日距和远日距二者的平均值为149,600,000千米,这就是日地平均距离,即1个天文单位。

公式

根据椭圆周长的计算公式 L=2πα(1-0.25×e2)计算出地球轨道的全长是940,432,870千米。

地球的公转方向与自转方向一致,从黄北极看,是按逆时针方向公转的,即自西向东。这与太阳系内其它行星及多数卫星的公转方向是一致的, 自转平均角速度为每小时转动15度。在地球赤道上,自转的线速度是每秒465米。

公转取向

遵循宇宙天体规则,地球在自转、公转太阳的运行轨道时,始终保持在固定的取向,为使地球的经线与太阳保持固定的取向,因此地球每天平均向地球公转方向(自西向东)转动0.9856 度,即365天/360度。

取向子午线

子午线是表示地球上一天时间的变化,子午线也就是地球上的经线,人类为度量方便而设定出来的辅助线,定义在地球表面任意两根经线的长度相等,相交与南北的极点,每一根经线都有其相对应的数值,叫做经度,经线指南北方向,譬如英国伦敦格林尼治天文台地上镶嵌一条铜子午线,在午时12点,太阳的投影线是和这条经线重合的,并且每天都要重合,只是太阳的投影伸长缩短而已,所以格林尼治天文台的那条子午线也可以看作当地地取向经线。1884年国际会议决定用通过英国格林尼治天文台的子午线为“本初子午线”。

太阳同步轨道

地球和太阳形成初期,潮汐能耗要高;从46亿年前到现在,太阳自转周期改变了约182 s,地球的公转周期变慢了2.193 × 10 s,地球远离了6.935×108 m,公转半径改变了0.46%。

气象卫星是太阳同步卫星的一种,它的基础理论来至宇宙天体的运行规则,其中取向角度是最基础的理论,因此,在设计卫星和卫星轨道时遵循在取向上,每天也要保持固定转动0.9856度,再者,人类以发射了数千颗不同的航天器,有了成熟正确的理论。用这些理论诠释地球公转完全可行。



【004、地球科学】


网文《地球科学》报道:

地球科学(Geoscience),7大基础学科之一,是以地球系统(包括大气圈、水圈、岩石圈、生物圈和日地空间)的过程与变化及其相互作用为研究对象的基础学科,包括地质学、地理学,以及其它衍生学科。地球科学是一个大题目,纵横几万里,上下数亿年,几乎辐射到自然科学的其他各个领域。对地球的认识同世界各民族的起源、历史、文化乃至这个世界文明的进展,都是紧密联系在一起的。

概念释义

地球科学指一切研究地球的科学,主要包括地质学、地理学,以及其它衍生学科。各学科通常会以物理、地理、地质、气象、数学、化学、生物的角度研究地球。它和人类的生活息息相关,人们手上所戴的黄金饰品和钻石,都是来自地球的矿产资源;盖房子所用的砂、石、水泥,其原料也是来自地球;所吃的鱼虾,大都取自海洋;气温的变化影响生活甚巨;天体的运行,也时时刻刻影响着我们。因此,地球科学是一门很基础、很重要的学科。

地球科学的范围很广,涵盖地质学、海洋学、气象学和天文学等领域。地质学在探讨地球的历史与各部分组成,包括其演化和各种矿学、岩石以及矿产的分布;海洋学在研究海水的运动、海水的物理与化学性质及海底地形;气象学在分析大气的组成、构造和运动;而有关地球起源、太阳系的形成和天体的运动变化,乃至宇宙的演化,均属天文学的研究范围。以陨石撞击地球为例:高温高压撞击地球的结果,势必引起地形与地质的变化;飞扬在大气中的粉尘微粒会遮蔽阳光,大气和海水温度因而降底。因此,看似简单的天文事件,却引起地质、气象和海洋的变化,可见各领域关系密切、环环相扣。

研究对象

以地球系统(包括大气圈、水圈、岩石圈、生物圈和日地空间)的过程与变化及其相互作用为研究对象。

① 地球的结构:层圈状(slide);

②地球的构造:指地球各个部分之间关系及其它们的分布规律及演化。如大气圈、水圈、岩石圈、地幔、地核,壳幔作用,山脉-盆地,大陆-海洋;

③ 地球物质:各种元素-矿物-岩石-矿床-地层,它们的分布及其迁移富集规律;

④ 地质事件:地壳运动在地表反映.如地震、火山、海啸、褶皱、断裂等;

⑤ 预测和预防将来发生的地质事件。

科研机构

德国联邦地球科学与自然资源研究所

世界著名科研机构

英文名称

Federal Institute for Geosciences and Natural Researcg(缩写:FIGNR)

地址

Stilleweg 2,Postfach 51 01 53,D—3000 Hannover 51

研究领域

负责为联邦政府各部就各种地球科学和自然资源问题提供咨询,并参加德国和发展中国家的联邦政府的研究项目,特别是如下领域的项目:能源资源(原材料、地热)、金属矿物资源(勘探、供求分析)、工业矿物和岩石、地下水、土壤、环境保护、土木技术安全问题(岩石、盐岩和土壤的结构及放射性废物处理)、地球科学研究(海洋研究、南极研究、地震学、遥感、辐射测年、地球科学图)。



【005、地质学】


网文《地质学》报道:

地质学(geology)是研究地球的物质组成、内部构造、外部特征、各层圈之间的相互作用和演变历史的知识体系,主要研究对象为地球的固体硬壳——地壳或岩石圈。作为研究地球及其演变的一门自然科学,地质学与数学、物理、化学、生物并列为自然科学五大基础学科。

地球自形成以来,经历了约46亿年的演化过程,进行过错综复杂的物理、化学变化,同时还受天文变化的影响,所以各个层圈均在不断演变。约在35亿年前,地球上出现了生命现象,于是生物成为一种地质营力。最晚在距今200~300万年前,开始有人类出现。人类为了生存和发展,一直在努力适应和改变周围的环境。利用坚硬岩石作为用具和工具,从矿石中提取铜、铁等金属,对人类社会的历史产生过划时代的影响。

地质学的产生源于人类社会对石油、煤炭、金属、非金属等矿产资源的需求,由地质学所指导的地质矿产资源勘探是人类社会生存与发展的根本源泉。随着社会生产力的发展,人类活动对地球的影响越来越大,地质环境对人类的制约作用也越来越明显。如何合理有效的利用地球资源、维护人类生存的环境,已成为当今世界所共同关注的问题。因此,地质学研究领域进一步拓展到人地相互作用。

研究历史

人类对地质现象的观察和描述有着悠久的历史,但作为一门学科,地质学成熟的较晚。地质学的研究对象是

庞大的地球及其悠远的历史,这决定了这门学科具有特殊的复杂性。它是在不同学派、不同观点的争论中形成和发展起来的。

萌芽时期(远古~公元1450年)

人类对岩石、矿物性质的认识可以追溯到远古时期。在中国,铜矿的开采在两千多年前已达到可观的规模;春秋战国时期成书的《山海经》《禹贡》《管子》中的某些篇章,古希腊泰奥弗拉斯托斯的《石头论》都是人类对岩矿知识的最早总结。

在开矿及与地震、火山、洪水等自然灾害的斗争中,人们逐渐认识到地质作用,并进行思辨、猜测性的解释。我国古代的《诗经》中就记载了“高岸为谷、深谷为陵”的关于地壳变动的认识;古希腊的亚里士多德提出,海陆变迁是按一定的规律在一定的时期发生的;在中世纪时期,沈括对海陆变迁、古气候变化、化石的性质等都做出了较为正确的解释,朱熹也比较科学的揭示了化石的成因。

奠基时期(公元1450~公元1750年)

以文艺复兴为转机,人们对地球历史开始有了科学的解释。意大利的达·芬奇、丹麦的斯泰诺、英国的伍德沃德、胡克等等,都对化石的成因作了论证。胡克还提出用化石来记述地球历史;斯泰诺提出地层层序律;在岩石学、矿物学方面,李时珍在《本草纲目》中记载了200多种矿物、岩石和化石;德国的阿格里科拉对矿物、矿脉生成过程和水在成矿过程中的作用的研究,开创了矿物学、矿床学的先河等等。

形成时期(公元1750~公元1840年)

在英国工业革命、法国大革命和启蒙思想的推动和影响下,科学考察和探险旅行在欧洲兴起。旅行和探险使得地壳成为直接研究的对象,使得人们对地球的研究从思辨性猜测,转变为以野外观察为主。同时,不同观点、不同学派的争论十分活跃,关于地层以及岩石成因的水成论和火成论的争论在18世纪末变得尖锐起来。

德国的维尔纳是水成论的代表,他提出花岗岩和玄武岩都是沉积而成的,并对岩层作了系统的划分。英国的赫顿提出要用自然过程来揭示地球的历史,以及地质过程“即看不到开始的痕迹,也没有结束的前景”的均变论思想。水火之争促进了地质学从宇宙起源论、自然历史和古老矿物学中分离出来,并逐渐形成了一门独立的学科。在中国,出现在17世纪的《徐霞客游记》也是对自然考察所获得的超越时代的成果。至1840年,底层划分的原则和方法已经确立,地质时代和地层系统基本建立起来。

而此时的矿物学沿着形态矿物学和矿物化学方向发展,美国丹纳的《矿物学系统》标志着经典矿物学的成熟;1829年,英国的尼科尔发明了偏光显微镜,使得显微岩石学的迅速发展成为可能;法国博蒙于1829年提出地球冷缩造山的收缩说,对近百年来的构造理论产生重大影响。

这样,有关地球历史的古生物学、地层学,有关地壳物质组成的岩石学、矿物学,和有关地壳运动的构造地质理论所组成的地质学体系逐渐形成了。

19世纪上半叶,有关灾变论和均变论的争论,对地质学思想方法产生了历史性的影响。居维叶是灾变论的主要代表,他提出地球历史上发生过多次灾变造成生物灭绝的观点。英国的莱伊尔是均变论的主要代表,他坚持“自然法则是始终一致”的观点,并提出以今论古的现实主义方法。在争论中,地质均变论逐渐成为百余年来地质学及其研究方法的正统观点。

发展时期(公元1840~公元1910年)

随着工业化的发展,各工业国家都开展了区域地质调查工作,是地质学从区域地质向全球构造发展,并推动了地质学各分支学科的迅速建立和发展。

其中重要的有瑞士阿加西等人对冰川学的研究,以及英国艾里、普拉特提出的地壳均衡理论;有关山脉形成的地槽学说,经过美国的霍尔和丹纳的努力最终确立起来;法国的贝特朗提出造山旋回概念;奥格对地槽类型的划分使造山理论更加完善;奥地利的休斯和俄国的卡尔宾斯基则对地台作了系统的研究;休斯的《地球的面貌》是19世纪地质学研究的总结,同时休斯用综合分析的方法,从全球的角度研究地壳运动在时间和空间上的关系,预示了20世纪地质学研究新时期的到来。

现代地质学(公元1889年10月26日-1971年4月29日)

进入20世纪以来,社会和工业的发展,使得石油地质学、水文地质学和工程地质学陆续形成独立的分支学科。在地质学各基础学科稳步发展的同时,由于各分支学科的相互渗透,数学、物理、化学等基础科学与地质学的结合,新技术方法的采用,导致了一系列边缘学科的出现。

地震波的研究揭示了固体地球的圈层构造以及洋壳与陆壳结构的区别;高温高压岩石实验研究,为人们认识地壳深处地质过程提供了较为可靠的依据。所有这些都促进了地质学研究从定性到定量的过渡,并向微观和宏观两个方向发展。

20世纪50~60年代,全球范围大规模的考察和探测,使地质学研究从浅部转向深部,从大陆转向海洋,海洋地质学有了迅速发展。同时古地磁学、地热学、重力测量都有重大进展,为新的全球构造理论的产生提供了科学依据。在这个基础上,德国的魏格纳于1915年提出的与传统海陆固定论相悖离的大陆漂移说得以复活。

20世纪60年代初,美国的赫斯、迪茨提出的海底扩展理论较好地说明了漂移的机制。加拿大的威尔逊提出转换断层,并创用板块一词。60年代中期美国的摩根、法国的勒皮雄等提出板块构造说,用以说明全球构造运动的基本理论,它标志着新地球观的形成,使现代地质学研究进入一个新阶段。

研究对象

地球与大气

地质学与地理学的研究对象及其区别

地质学的研究对象是地球。地球包括固体地球及其外部的大气。固体地球包括最外层的地壳、中间的地幔及地核三个主要的层圈。目前,主要是研究固体地球的上层,即地壳和地幔的上部。

地球的平均半径为6371公里。其核心可能是以铁、镍为主的金属,称为地核,半径约3400公里。在地核之外,是厚度近2900公里的地幔。地幔之外是薄厚不一的地壳,已知最厚处为75公里,最薄处仅5公里左右,平均厚度约35公里。

地核的内层是固体,也有科学家认为是在强大压力下原子壳层已被破坏的超固体。外层是具有液体性质的物质,还推测有电流在其中运动,被认为是地球磁场的本原。外层的厚度约为2220公里。

地幔下部是含有较多金属硫化物和氧化物的非晶体固体物质;地幔上部成份与橄榄岩大致相当;与地壳相接部分和地壳均具有刚硬的性质,合称为岩石圈,厚度约为60~120公里;在岩石圈之下为一层具有可塑性、可以缓慢流动、厚度约为100公里的软流圈。

地壳表面的海洋、湖泊、河流等水体约占地表总面积的74%。成液态的地表水与冻结在两极地区和高山上的冰川,以及土壤、岩石中的地下水,组成地球的水圈。

地球的外层是大气圈。大气主要集中于高度不超过16公里的近地面中,成份以氮和氧为主。离地越远,大气越稀薄,而且成份也有变化。在100公里外,大气逐渐不能保持分子状态,而以带电粒子的形态出现,其稀薄程度超过人造的真空。带电粒子受到地球磁场的控制,形成能够阻挡来自太阳和宇宙带电粒子流冲击的电磁层。

地球的水圈和大气圈通过水的蒸发、凝结、降水和气体的溶解、挥发等方式互相渗透和影响。固体的地球界面上下,是大气和水活动的场所。岩石圈的物质也不断运动,并通过火山喷发的形式进入水圈和大气圈。地球各圈层的相互作用不断改变着地球的面貌。

地球的这些圈层,是由于其组成物质的重力差异作用而逐渐形成的。地球上的任何质点均受到地球引力和惯性离心力的作用,这两种力的合力就是重力。地球表面重力吸住了大气和水,并对他们的运动产生了影响。

矿物和岩石

在地球的化学成分中,铁的含量最高(35%),其他元素依次为氧(30%)、硅(15%)、镁(13%)等。如果按地壳中所含元素计算,氧最多(46%),其他依次为硅(28%)、铝(8%)、铁(6%)、镁(4%)等。这些元素多形成化合物,少量为单质,它们的天然存在形式即为矿物。

矿物具有确定的或在一定范围内变化的化学成分和物理特征。组成矿物的元素,如果其原子多是按一定的形式在三维空间内周期性重复排列,并具有自己的结构,那么就是晶体。晶体在外界条件适合的时候,其形态多表现为规则的几何多面体,但这种情况很少。

矿物在地壳中常以集合的形态存在,这种集合体可以由一种,也可以由多种矿物组成,这在地质学中被称为岩石。

地球中的矿物已知的有3300多种,常见的只有20多种,其中又以长石、石英、辉石、闪石、云母、橄榄石、方解石、磁铁矿和粘土矿物最最多,除方解石和磁铁矿外,它们的化学成分都以二氧化硅为主,石英全为二氧化硅组成,其余则均为硅酸盐矿物。

由硅酸盐溶浆凝结而成的火成岩构成了地壳的主体,按体积和重量计都最多。但地面最常见到的则是沉积岩(水成岩),它是早先形成的岩石破坏后,又经过物理或化学作用在地球表面的低凹部位沉积,经过压实、胶结再次硬化,形成具有层状结构特征的岩石。

在地壳中,在大大高于地表的温度和压力作用下,岩石的结构、构造或化学成分发生变化,形成不同于火成岩和沉积岩的变质岩。火成岩、沉积岩、变质岩是地球上岩石的三大类别。火成岩中的玄武岩、花岗岩是地球中最具代表性的岩石,是构成大陆的主要岩石。形成时代最早的花岗岩,年龄达39亿年,而玄武岩是构成海洋所覆盖的地壳的主要物质,均比较“年轻”,一般不超过2亿年。

地层和古生物化石

地层是以成层的岩石为主体,随时间推移而在地表低凹处形成的构造,是地质历史的重要纪录。狭义的地层专指已固结的成层的岩石,有时也包括尚未固结成岩的松散沉积物。依照沉积的先后,早形成的地层居下,晚形成的地层在上,这是地层层序关系的基本原理,称为地层层序律。

地层在形成以后,由于受到地壳剧烈运动的影响,改变原来的位置,会产生倾斜甚至倒转,但只要能查明其形成和变形的时间,仍可以恢复其原始的层序。在同一时间,地球上各处环境不同,在不同环境中形成的地层各有特点。在地表的隆起部位,不仅不能形成新的地层,还会因受到剥蚀而使已经形成的地层消失。

因此,地层学是研究各地区地层的划分,确定地层的顺序和相邻地区地层在时间上的对比关系的专门学科。它是地质学的基础,也是地质学中最早形成的学科。

古生物是指在地质历史时期,在地球上生存过的各类生物,一般已经绝灭,它们的少量遗体和遗迹形成化石保存在地层中。通过研究这些化石,可以了解地质历史上生物的形态、构造和活动情况。

对各种古生物进行分类,可以认识生物的演化关系;依据地层中所含化石,可以断定地层的层序,生物演化的不可逆性和阶段性,使这种判断具有可靠的根据;古生物的分布和生活习性,还反映出当时地理环境的特点。古生物的研究是地质学也是生物学的重要组成部分。

地质构造和地质作用

地球表层的岩层和岩体,在形成过程及形成以后,都会受到各种地质作用力的影响,有的大体上保持了形成时的原始状态,有的则产生了形变。它们具有复杂的空间组合形态,即各种地质构造。断裂和褶皱是地质构造的两种最基本形式。

地球的岩石圈,已经并还在发生着全球规模的板块运动。板块构造学是二十世纪地质学对地质构造及地质作用的新认识。其基本内容是,岩石圈是地球中最刚硬的部分,它飘浮在地幔中具有塑性、局部熔融、密度较大的软流圈之上。岩石圈中存在着许多很深很大的断裂,这些断裂把岩石圈分割成被称为板块的巨大块体,全球可分为六大板块。

一般认为,主要是地球内部热的不均匀分布引起了物质对流运动,使岩石圈破裂成为板块。板块形成后继续运动,发生分离、碰撞等事件。地幔中的熔融物质沿板块间的拉张断裂带挤入,并不断向断裂两侧扩展,形成新的洋壳,而部分板块则随着载荷它的软流圈物质向下移动而消失于地幔之中。

板块运动被认为是使地壳表层发生位置移动,出现断裂、褶皱以及引起地震、岩浆活动和岩石变质等地质作用的总原因,这些地质作用总称为内力地质作用。内力地质作用改变着地壳的构造,同时为地貌的形成打下基础。

地质作用强烈地影响着气候以及水资源与土壤的分布,创造出了适于人类生存的环境。这种良好环境的出现,是地球大气圈、水圈和岩石圈演化到一定阶段的产物。地球形成的初期,大气圈和水圈的成分、质量都和现代大不相同。例如,大气曾经历以二氧化碳为主的阶段,海水是约在10亿年前才具有今天的含盐度,生物最早出现在地球形成约10亿年以后等等。

地质作用也会给人带来危害,如地震、火山爆发、洪水泛滥等。人类无力改变地质作用的规律,但可以认识和运用这些规律,使之向有利于人的方向发展,防患于未然。如预报、预防地质灾害的发生,就有可能减轻损失。中国在古代就有“束水攻沙”,引黄河水灌溉淤田压碱等经验,是利用河流的地质作用取得成功的例子。

研究方法

地壳是一个极其复杂的研究对象,不但具有复杂的物质成分,不同的化学性质、物理性质和各式各样的结构方式,而且在漫长的时间和广大的空间内,又都受到了一系列物理作用、化学作用甚至生物作用等综合的地质作用影响,不断地发生着错综复杂的物理和化学变化。

这些作用以及它们所呈现的各种地质现象之间,存在着互相制约、互相联系、互相转化的关系。它们的发生、发展和演化的规律,除具有普遍的特点之外,还常有一定的时间变异性和区域特殊性,因而不同地区具有不同的地质特征,蕴藏着不同种类、成分和规模的矿产。

地质学的另一特点是把空间与时间统一起来研究。现在能观察到的地球历史发展记录,主要保存在表层岩石内,按时间顺序层层堆积的地层中。由不同时代岩浆凝结而成的火成岩体,以及由早先形成的岩层岩体演变而成的变质建造,不同时期留下的构造变形遗迹等,是了解地球历史的基本材料。由于经过长期复杂的变动,这些史料已变得凌乱和有缺失,这是地质学研究的难点。

地壳中除了保存着各种地质变化的遗迹之外,还有记载着生物的演化和同位素的蜕变等其他科学方面的珍贵史料,它是地球的一系列复杂运动的结果,而这种运动现在还在进行着。对于地表以下较大深度的地质现象和地质作用,目前还只能通过地球物理等探测技术,来进行间接的推测和研究。

同物理、化学等基础科学比较,地质学研究具有较强的地域性、历史性和综合性。只有根据足够的实际资料,特别是根据足以充分说明空间和时间变化因素的丰富资料总结出来的地质学理论,才能有较广泛的适用性。

地质学的这些特点,决定了一般的地质研究必须通过一定比重的野外实际调查,配合相应的室内研究。野外调查和室内研究,构成一次观察、记录(包括制图)采样、初步综合、试验分析、总结提高以至复查验证的完整的地质研究过程。地质学研究在实质上都是对其研究对象的一次综合性调查研究过程。

随着生产和科学技术的发展,20世纪中叶以来地质学的研究中引入了大量的新技术、新方法,如不同的地球物理勘探方法、地球化学勘察方法、科学深钻技术、同位素地质方法、航空以及遥感地质方法、现代电子计算机技术、高温高压模拟试验等的采用。

物理、化学等基础科学新的成就的引用,地球物理、地球化学、数学地质、宇宙地质学等地质科学中边缘学科的进一步发展,推动了地质学的发展,同时使地质学的方法不断地革新。

主干课程

人类对地质的认识,首先是从被视为静止物体的矿物和岩石的研究开始的。通过保存在地层中的古生物化石的研究,提出了古生物学的理论与方法,并运用于划分地层,把历史的观念引入了地质学。

除了地质学以外涉及地球科学的还有地理学(geography)、生物学(biology)、气象学(meteorology)、天文学(astronomy)等。地质学着重研究地下,地理学着重研究地表,生物学着重研究地表有机界,气象学着重研究地球的大气圈,天文学着重研究天体并从天体的角度研究地球及地球的起源。地球,包括固体地球及环绕着它并与其密切联系,相互影响的水、生物与大气,是一个复杂的天体,需要从不同的侧面对它加以研究,研究成果都有着密切的联系。

天文学的成果,特别是科学的天体演化假说的提出,使人类对地球的现状和历史演变的认识,提高到能够建立一个比较合乎逻辑的完整体系的程度。继天文学、生物学之后,物理学和化学的成果也为地质学的创立和发展提供了条件,使地质学发展成为自然科学的一大支柱。

早期的地质学以研究地壳表层某个地区的岩石为基础,矿物学、岩石学、地层学及古生物学、构造地质学、区域地质学都是在此基础上建立起来的。历史地质学则是概括这些地质实体的发展历史的综合性学科。

地质学与物理学、化学结合而产生的地球物理学、地球化学,是地球科学的重要支柱,也是推动地质学向现代科学水平发展的重要方面。

现代地质学把地球作为一次整体来研究,20世纪60年代出现的板块构造说,就是吸收了地震研究、海洋地质调查和古地碰研究等方面的最新科学成果,较好地解释了全球构造问题。

学科分支

至20世纪80年代,地质学已发展成为包含有下列分支学科的理论体系。这些分支学科大体可分为两类:一类是探讨基本事实和原理的基础学科;一类是这些基础学科与生产或其他学科结合而形成的学科。

矿物学

是研究矿物的化学成分、内部结构、形态、性质、成因、产状,共生组合、变化条件、用途以及它们之间的相互关系的学科。

岩石学

是研究岩石的物质成分、结构、构造、形成条件、分布规律、成因、成矿关系以及岩石的演变历史和演变规律的学科。

矿床地质学

是研究人类可利用的矿产资源聚集体-矿床的特征、成因、分布规律及其工业意义的学科。

地球化学

是研究地球各圈层和各种地质体的化学组成、化学作用和化学演化,探讨化学元素及其同位素的分布、存在形式、共生组合、集中分散及迁移循环的规律的学科。

以地质作用及其留下的形迹为主要研究对象的学科包括下列各分支。

动力地质学

是研究各种地质作用,包括引起这些作用的动力在地球各圈层活动的规律的学科。火山地质学、地震地质学、冰川地质学等均属这个学科中有特殊内容的分支。

构造地质学

是研究地球岩石圈的构造变形,包括断裂、褶皱等各种构造形迹及不同类型构造单元的分布、形成、演化和发展,是从总体上研究地质体的构造在时间上及空间上的发展规律及成固和动力来源的学科。大地构造学也属于构造地质学范畴。

地质学是研究地表形态特征及其发生、发展和分布的规律的学科。又称地形学,是地质学与自然地理学之间的边缘学科。

地球物理学

是研究各种地球物理场和地球的物理性质、结构、形态及其中发生的各种物理过程的学科,是地质学与物理学之间的边缘科学。地球物理学在狭义上只研究地球的固体部分,又称固体地球物理学;广义的地球物理学还包括对水圈、大气圈的研究。

地质力学

是运用力学原理研究地壳构造和地壳运动规律及其起因的学科。

以地质历史为主要研究对象的学科,包括下列分支:

古生物学

是研究地球历史上的生物界及其进化过程的学科。主要是对保存在地层中的化石的研究。

地层学

是研究成层岩石的时空分布规律,包括地层的层序和时代及其地理分布、地层的分类、对比以及它们之间的关系的学科。

历史地质学

是研究地球的发展历史和规律,包括地球上生物的进化历史,古沉积相的分析和古地理面貌的复原,以及地壳地质构造和有关地质作用的演变等方面的研究,是一门综合性的学科。

古地理学

研究和重建地质时期地球表面自然地理现象的学科,属于自然地理学范畴,是地质学与自然地理学之间的边缘学科。通常将全新世以前(约距今 1万年以前)的自然地理环境研究归属于古地理学的范围,但也涉足距今 1万年以后至文字出现以前的先史时期的内容。

地质年代学

地层对比是研究地质历史时期的顺序及其延续的年代数据,地质年代表是其研究的最终成果。

综合一个地区的地质调查成果,研究阐明该地区地质的总体特征,探讨各种地质作用的相互关系的学科称为区域地质学。

此外,将地球及其他星球作为一个天体来研究,形成了行星地质学、天文地质学。对地球深部的研究,是刚刚开拓的新领域。

地质学为了开发利用地下资源及改善和利用地球环境,解决人类社会发展中的实际问题,形成了既有理论意义又有生产应用价值的下列各分支学科。

水文地质学

是研究地下水的形成、分布和运动的规律,以合理开发地下水、防治地下水的危害,以及利用地下水的化学、物理特征找矿、预报地震和防治地方病、保护环境。

工程地质学

是以调查研究和解决各类工程建设中的地质问题为任务,包括评价地基的地质条件,预测工程建设对地质环境的影响,选择最佳场所、路线,为工程设计提供可靠的地质依据。

环境地质学

是研究地质环境质量和人类活动与地质环境的相互关系的学科。

灾害地质学

是研究地质灾害的发生、分布规律、形成机制和对人类的影响及其预测预防的学科。

生态地质学

是研究各种生态问题或生态过程产生的地质学机理、地质作用过程及其背景的一门学科。生态地质学尚处于探索阶段,大多采用植被地理学、地质学、水文地质学的方法和遥感技术研究植物(生物)与地质因子之间的相互作用。

今后的理论发展将更侧重于地学与生态学的渗透与融合,在植物(生物)与地质因子之间建立沟通的桥梁,突出两者的协同效应。

其他

金属矿产地质学、非金属地质矿产学、石油地质学、煤地质学是把地质学基础理论用于研究这些矿产资源的成因、分布规律等的学科。这些学科具有很强的实用性,同时又有基础研究性质。

找矿勘探地质学是综合运用地质学理论和现有的找矿方法、手段寻找矿藏的学科。

矿山地质学是以解决矿山开发过程中遇到的地质问题为任务的学科。

还有些自成体系、自有理论、与地质学相辅相成,对地质学的发展有重要作用的技术学科,属于广义的地质学或地质科技的范畴。它们包括:运用物理的、化学的方法去取得野外地质资料的地球物理勘探和地球化学勘查;运用钻探或坑探的手段直接向地下取得地质样品的探矿工程;对各种地质样品进行实验测试的实验室技术;为地质调查提供地形底图并绘制地质图件的测绘学;能在远距离处取得地质资料的航空测量技术和遥感技术以及用于处理地质资料的数学方法和计算机技术等。

随着研究深度的增加,新的分支学科还在不断产生各个学科的联系愈来愈紧密,建立一个更加充实、完整的有关地球的知识体系,是发展的必然趋势。

意义

人类是在地球的发展过程中,生物进化达到高等阶段的产物。人的出现有赖于适宜的自然环境,包括地质水文、气候、生物等方面因素。它们互相依赖和制约,经过长期发展,达到了适于人类生存的相对稳定的生态平衡,如果其中任何一种因素发生重大变化,都将破坏这个平衡,而且有可能使环境不再有利于人类。

当人类的活动符合自然界的客观规律时,便可以得到利益,如凿井得水,开山取矿;相反则会蒙受损失,如过量灌溉导致土壤盐碱化。另一方面,自然界的突发事件或缓慢积累起来的重大变化,也可以给人类带来无法逃避的灾害。地质学正在积极研究人类活动引起的地质环境的变化和地质作用造成的对人的危害。

地质学是提高人类认识自然,增进与环境的协调和求得环境改善的科学。地球表层的生物和人类的大量活动,都与地质条件相关。在生产力还不发达的时期,人类活动对地质环境的影响较弱,灾害性地质作用给人类带来的损失也不如今日这样巨大。

在当代的发达国家里,矿业和以矿产品为基本原料的工业,一般要占到整个工业生产总值的60%左右;进行生产所使用的动力,几乎百分之百地取之于地球资源。

20世纪80年代,人类从地下采出石油的数量,较半个世纪前增长一百倍以上。砂石等非金属材料也成为重要的资源被大量开采,它们一年产出的数量,无论就重量或体积均超过了其他工业矿物原料年产量的总和。

如此大量的开采,就使地质学不仅要找出新的矿产资源以维持社会庞大需求,而且还要担当起指导合理开发、保护矿产资源、防治环境恶化等重任。

现代建设的发展,使人口密集、建筑集中,许多工程规模巨大,这对地质环境的依赖和对环境的影响超过人类史上的任何时期。在现代化的工程建设中,不仅要重视地质作用引起的突发事件,还要注意它的长期影响,比如泥沙淤积、地面缓慢升降等。这些都是地质学应该研究解决的问题。

在现代化的社会中,社会的生产和生活组成一个息息相关的整体,电力、煤气、自来水的供应,一刻不可缺少,交通、电讯必须保持畅通,而地震破坏上述设施造成的后果,可以比地震本身直接造成的危害还要严重。不仅地震,其他如山崩、滑坡、泥石流、塌陷、地震海浪冲蚀等可能造成灾害的地质作用,都必须运用地质学去认识和提出防治意见。同时,人们还须遵循地质学的科学指导,避免因人类的活动而触发灾害,导致地质环境的恶化。

因此,地质学与人类的关系不仅仅在于资源的取用,还在于与人类生存和生活环境的诸多方面直接相关。现在地质学已成为人类社会所普遍需要的科学,参照地质学知识制定矿产资源法、海洋法、水法、环境保护法等,就表现了这种密切的关系。

发展前景

未来,地质学能观察和研究的范围和领域将日益扩大。在空间上,不但能通过直接或间接的方法逐步深入到岩石圈深部,而且对月球、太阳系部分行星及其卫星的某些地质特征,将有更多的了解。

数学、物理学、化学、生物学、天文学等其他学科的发展和向地质学的进一步渗透,先进技术在地质工作中的使用,同精细、深入的野外地质工作相结合,会使人们有可能对更多的地质现象和规律作出科学的解释进行更深入和本质性的研究。

实验条件将进一步改进,如将实验室中所能达到的温度压力提得更高,模拟更为复杂的多种可变因素的地质作用,并把时间因素也纳入模拟实验之中。

地质学理论不断得到补充、修正,尤其是各大陆所提供的有关不同地质历史时期的新资料将在很大程度上检验、发展板块构造说,进而会产生一些新的理论和学说。

在地质学的服务领域,一个重要方面是开发地球资源,其中有关矿产资源和新能源的研究,仍处于最重要的地位。同时,由于区域成矿研究的需要,将进一步加强区域地质的综合研究,并促进地层学、古生物学、沉积学、构造地质学、地质年代学 ,以及区域岩浆活动研究、变质地质研究等向新的水平发展。

保障人类良好的生存环境、干旱半干旱地区和沼泽地区的水文地质问题,以及工程地质问题的研究将不断扩大。环境地质学,包括环境地质调查研究,有关的微量测试技术和环境保护的地质措施等的研究日趋重要。

总之,地质学必须加强基础研究,如矿物学、岩石学地层学、古生物学等具有奠基意义的学科的研究,以提高对各种地质体、地质现象及其形成、演化的认识。同时还要充分吸收和利用其他科学技术的新成果,包括社会科学的研究成果,以更全面、本质地认识地球历史和构造,为科学的发展,为人类更合理、有效地开发和利用地球资源,维护生存环境,作出应有的贡献。

地质年代

冥古宙

隐生代 4570 原生代 4150 酒神代 3920 雨海代 3850

太古宙

始太古代 3800 古太古代 3600 中太古代 3200 新太古代 2800

元古宙

古元古代

成铁纪 2500 层侵纪 2300 造山纪 2050 固结纪 1800

中元古代

盖层纪 1600 延展纪 1400 狭带纪 1200

新元古代

拉伸纪 1000 成冰纪 850 埃迪卡拉纪 630 +5/-30

显生宙

古生代

寒武纪 542.0 ± 1.0 奥陶纪 488.3 ± 1.7 志留纪 443.7 ± 1.5

泥盆纪 416.0 ± 2.8 密西西比纪 359.2 ± 2.5 宾夕法尼亚纪 318.1 ± 1.3

二叠纪 299.0 ± 0.8

中生代

三叠纪

早三叠世 251.0 ± 0.7 中三叠世 245.0 ± 1.5 晚三叠世 228.0 ± 2.0

侏罗纪

早侏罗世 199.6 ± 0.6 中侏罗世 175.6 ± 2.0 晚侏罗世 161.2 ± 4.0

白垩纪

早白垩世 145.5 ± 4.0 晚白垩世 99.6 ± 0.9

新生代

古近纪

古新世 65.5 ± 0.3 始新世 55.8 ± 0.2 渐新世 33.9 ± 0.1

新近纪

中新世 23.03 ± 0.05 上新世 5.332 ± 0.005

第四纪

更新世 2.588 ± 0.005 全新世 0.011700

地质年代分类方式,依次为:是宙(eon)、代(era)、纪(period)、世(epoch)、期(age)、时(chron)。

本表最小纪录至“世”,数字代表年代开始时间,单位为百万年前(GSSP)。



【006、古生代】


网文《古生代》报道:

古生代(Paleozoic,符号PZ)是地质时代中的一个时代,开始于同位素年龄542±0.3百万年(Ma),结束于251±0.4Ma。古生代属于显生宙,上一个代是新元古代,下一个代是中生代。

古生代是显生宙的第一个代,上一个代是元古宙的新元古代,下一个代是中生代。古生代包括寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪。其中寒武纪、奥陶纪、志留纪又合称早古生代,泥盆纪、石炭纪、二叠纪又合称晚古生代。

简介

古生代意为远古的生物时代,持续约3亿年。对动物界来说,这是一个重要时期。它以一场至今不能完全解释清楚的进化拉开了寒武纪的序幕。寒武纪动物的活动范围只限于海洋,但在古生代的延续下,有些动物的活动转向干燥的陆地。古生代后期,爬行动物和类似哺乳动物的动物出现,古生代以迄今所知最大的一次生物绝灭宣告完结。

早古生代称为无脊椎动物时代。 晚古生代称为鱼类及两栖类时代。

动物群以海生无脊椎动物中的三叶虫、软体动物和棘皮动物最繁盛。在奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪,相继出现低等鱼类、古两栖类和古爬行类动物。鱼类在泥盆纪达于全盛。石炭纪和二叠纪昆虫和两栖类繁盛。古植物以海生藻类为主。 

地质特征:

包括早古生代的伊迪卡拉纪、寒武纪、奥陶纪、志留纪和晚古生代的泥盆纪、石炭纪、二叠纪。早古生代是海生无脊椎动物的发展时代,如寒武纪的节肢动物三叶虫、奥陶纪的笔石和头足类、泥盆纪的珊瑚类和腕足类等。最早的脊椎动物无颚鱼也在奥陶纪出现。植物以水生菌藻类为主,志留纪末期出现裸蕨植物。在晚古生代,脊椎动物开始在陆地生活。鱼类在泥盆纪大量繁衍,并向原始两栖类演化。石炭纪和二叠纪时,两栖类和爬行类已占主要地位。植物也进入依靠孢子繁殖的蕨类大发展时期,石炭纪和二叠纪因有蕨类森林而成为地质历史上的重要成煤期。古生代的地壳运动和气候变化深刻影响自然环境的发展。早古生代的地壳运动在欧洲称加里东运动,在美洲称太康运动,在中国又称广西运动。此时古北美、古欧洲、古亚洲、冈瓦纳古陆及古太平洋、古地中海都已形成。晚古生代地壳运动在欧洲称海西(华力西)运动,在北美称阿勒盖尼运动,在中国又称天山运动。经过古生代地壳运动,世界许多巨大的褶皱山系出现,南方的冈瓦纳古陆和北方的劳亚古陆联合在一起,形成泛古陆(联合古陆)。晚古生代在冈瓦纳古陆发生了大规模的冰川作用,大冰盖分布于古南纬60°以内的今南非、阿根廷等地,该冰川作用期即地质历史上的石炭——二叠纪大冰期。古生代的地层总称古生界。

古生代意为远古的生物时代,持续了约3亿年。对动物界来说,这是一个重要时期。它以一场至今不能完全解释清楚的进化拉开了寒武纪的序幕。寒武纪动物的活动范围只限于海洋,但在古生代的廷续下,有些动物的活动转向干燥的陆地。古生代后期,爬行动物和类似哺乳动物的动物出现,古生代以迄今所知最大的一次生物绝灭宣告完结。

地质运动

时代划分表

早古生代划分三个纪:寒武纪是根据英国威尔士西部的寒武山而得名;奥陶纪是英国威尔士的一个民族的名称;志留纪是威尔士民族居住地。

晚古生代也划分三个纪:早、晚古生代之间有一个地壳运动,称为加里东运动。海西运动结束了古生代的历史。泥盆纪是根据英国西南的德文郡命名,日译为泥盆,我国沿用至今。石炭纪,因盛产煤层而得名,石炭是煤的旧时称呼。二叠纪首先研究地点在乌拉尔山西坡——彼尔姆,因这套地层明显具有上、下两部分,日译为二叠纪,也为我国采用。

该时期地壳发展日趋稳定,加里东运动以后,世界绝大部分地槽回返褶皱,古生代末期海西运动后,世界范围内仅剩下两在地槽与两在古陆对立形势,地球在这时的南北分异较为明显。古地理发展的海陆配置,这时也发生较大变化,初步建立了现时地貌轮廓。生物的演替,经过了几次飞跃,植物与动物都先后征服了大陆,高等生物发育繁衍。该期主要地质事件有:

(1)从海洋占绝对优势到陆地面积不断扩大。

前古生代,地球上出现不少古陆,但多为一些地槽海所分隔,在元古代褶皱回返的地槽,到古生代时又重新下陷,形成广阔的地台浅海,因此早古生代时,地球仍然是汪洋泽土,海洋占有绝对优势。早古生代,特别是志留纪末期的地壳运动,称为加里东运动。这次运动后,加里东地槽全部回返褶皱,另一些地槽也部分发生褶皱回返,如蒙古地槽北缘的阿尔泰——萨彦岭地区;阿马拉契亚地槽的北段和南段的一部分;塔斯马尼亚地槽的南段等。地槽褶皱回返转化为地台以后,由于活动区转化为稳定区,不但大地构造性质发生变化,而且隆起上升,由海洋成为陆地,所以加里东运动后,世界陆地面积便不断扩大了。

(2)南升北降地壳发展形势到北方大陆联合南方大陆开始解体。

经过了加里东运动以后,一些地槽回返褶皱上升为陆地。但到了晚古生代,有些地区又开始下沉,成为地台浅海,因此世界总的形势仍然是南升北降,南方为大致连在一起的冈瓦纳古陆;北方除加拿大与欧洲连起来以外,其余地区仍为地槽海与地台浅海所分割。但是到了晚古生代后期,由于海西运动,世界大部分地槽回返上升,世界范围内只有横亘东西的古地中海地槽和环太平洋地槽还是海洋外,其余均隆起为陆地,于是北方古陆联合为一体,称为劳亚古陆。被古地中海所隔的南方冈瓦纳古陆,却开始解体,印非之间被海水所侵成为中生代大陆全面漂移所发生的前奏。

(3)地壳发展由活动趋向稳定,形成两在地槽与南北古陆对立形势。

发生在古生代,尤其是在二叠纪所发生的海西(华力西)运动,其影响要远比加里东运动大得多。通过这次运动,世界绝大多数地槽全部回返上升。如西欧地槽、乌拉尔地槽、阿巴拉契亚地槽、塔斯马尼亚地槽等均转化为地台。上述地槽约有大部分位于北半球,因此经过海西运动后,世界范围内地壳发展日趋稳定,出现许多年轻地台,开始了两在地槽与两大古陆的对立形势,结束了地槽占优势的历史。

(4)北方发育广大煤田,南方冰雪晶莹。

古生代遗迹

海西阶段,地壳运动频繁,海槽相继隆起,陆地面积不断扩大,陆地森林繁茂,尤其是沼泽地带,更适合一些进化不很完全的植物生长,再加上石炭——二叠纪气候湿润,因此植物大量繁衍,那时的北半球呈现出绿树成荫,森林繁茂的景观。又因地壳运动频繁,海陆多变,陆地长好的植物,常为海水覆盖,不久又上升为陆地,继续生衍森林,这种环境,恰为成煤创造了良好条件,因此,石炭、二叠纪是北半球最主要的成煤时期。

晚古生代的冈瓦纳古陆,虽然在印非之间下沉,海水内侵,却仍高高隆起,出现自震旦冰期以来的又一次大冰期——石炭——二叠冰期。冰川活动持续5000万年,冰盖面积仅巴西境内就超过400万平公里。这次冰期正好位于当时南极周围,冰川中心厚,呈放射状向四周围扩散,应属极地大陆冰盖类型。这次冰积物现在的分布位置,恰在非洲南部,印度半岛,南美的东缘,如果将这些大陆拼合,便恢复了大陆漂移前的状况,为大陆漂移说提供了有力的证据。

(5)中国地壳处于北升南降,北方稳定南方活跃的发展形势。

元古代中国北方形成的古陆,到早古生代仍在不断扩大,中奥陶纪以后,华北整体上升,形成华北陆台,并与西部塔里木古陆,东北、朝鲜连成一片陆地,称为中朝陆台。

南方受加里东运动的影响,陆地面积也在不断扩大,志留纪末,是加里东构造阶段最剧烈的时期,南方大部分为广西运动。这次运动使湘、桂、赣边的南岭地区上升,位于江南古陆与康滇古陆之间的上杨子海上升形成上杨子古陆,并与江南古陆、康滇古陆联成陆地。这时江浙一带的华夏海岛,也成为华夏古陆。加里东运动后,我国西部的天山、昆仑山、祁连山、秦岭、大小兴安岭及喜马拉雅地区仍处于活动海槽。中国地壳北升南降的形势,早古生代就已形成。

早元古代我国北方形成的阿拉善古陆、晋陕古陆、胶东古陆,在早古生代初期仍下沉为地台浅海、至中奥陶纪后,才与华北大陆整体上升。以上说明早古生代整个北方多处于稳定的地台阶段,沉积了稳定的地台浅海沉积,以石灰岩为主,岩层厚度多在数十米以内,而华南则沉积了厚度较大的碎屑岩系,反映了地壳运动较为活跃的特点。因此,早古生代中国地壳发展显示了北方稳定南方活跃的特点。

晚古生代中国与世界一样,陆地面积进一步扩大,北升南降,北方稳定南方活跃的形势空前发展,中国初步奠定了现时地貌轮廓。

在华北、东北南中地区,从晚奥陶纪就已上升为陆地以来,沉积间断了一亿数千万年之久,到了中石炭纪,地壳才发生沉降,出现多次短暂的海侵,这种时海、时陆的海陆交互作用,最有利于成煤。因此华北煤田,主要形成于中、上石炭纪及早二叠纪,如本溪组、太原组、山西组等这些古生代的地层中,均广泛分布煤田。至晚二叠纪时,又全部隆起成陆,沉积了陆相地层,一直延续至今,这样华北及东北南部便结束了海侵历史。新生代虽然沿海有几次海侵,但与过去相比,规模小、时间短,是微不足道的。在华南,早古生代末的广西运动(加里东)对该区的影响:很多地区在早泥盆纪上升为陆地,但到中晚泥盆纪时,一些地区复又被海水覆盖。当晚二叠纪的北方,已是一片陆地之时,而南方的半壁河山,仍在海洋之中。由于地壳活跃,火山喷发,流出的火山岩——峨眉玄武岩散布在大半个西南地区。由于海陆交替频繁,有利煤田形成。

在中国北部、西北部,原来分布好几条大地槽,沉积了厚至一二万米碎屑岩和火山岩。由于受晚古生代末海西运动的影响,天山、昆仑、祁连、秦岭、阿尔泰、蒙古——兴安岭等地槽,都相继褶皱隆起。

古生代生物及环境

上述我国经过晚古生代海西运动后,华北、西北、东北以及华南部分,已连成广阔的大陆,我国大陆只有西藏、西南和华南部分地区及东北乌苏里江口等地区有海水存在。所以说,晚古生代,或者海西构造阶段,是海洋向陆地转化的重大变革时期,也是中国出现大陆占优势的时代。同时经过了海西运动后,地势起伏,分异显著,山盆相间的景观,也开始出现。山盆的出现阻隔了气流自由流通,同时陆地增多,气候由湿润而转为干燥。这一方面使生物界受到一次严峻考验,另一方面也促进了生物的演化,为中生代生物大飞跃,提供了条件。

从上述整个古生代地壳发展来看,仍处于明显南北分异:北升南降或南海北陆;北方稳定,南方活跃的发展总形势。

时代划分

古生代(Paleozoic era)——地质年代的第3个代(第1、2个代分别是太古代和元古代)。约开始于5.7亿年前,结束于2.45亿年前。古生代共有6个纪(Period),一般分为早、晚古生代。早古生代包括寒武纪(Cambrian 5.4亿年前)、奥陶纪(Ordovician 5亿年前)和志留纪(Silurian 4.35亿年前),晚古生代包括泥盆纪(Devonian 4.05亿年前)、石炭纪(Carboniferous 3.55亿年前)和二叠纪(Permian 2.95亿年前)。

寒武纪(Cambrian )是地质历史划分中属显生宙古生代的第一个纪,距今约5.4亿至5.1亿年,寒武纪是现代生物的开始阶段,是地球上现代生命开始出现、发展的时期。寒武纪对我们来说是十分遥远而陌生的,这个时期的地球大陆特征完全不同于今天。寒武纪常被称为“三叶虫的时代”,这是因为寒武纪岩石中保存有比其他类群丰富的矿化的三叶虫硬壳。但澄江动物群告诉我们,现在地球上生活的多种多样的动物门类在寒武纪开始不久就几乎同时出现。

奥陶纪(Ordovician Period,Ordovician)是古生代的第二个纪,开始于距今5亿年,延续了6500万年。

志留纪(Silurian period)是早古生代的最后一个纪,也是古生代第三个纪。本纪始于距今4.35亿年,延续了2500万年。由于志留系在波罗的海哥德兰岛上发育较好,因此曾一度被称为哥德兰系。 志留纪可分早、中、晚三个世。志留系三分性质比较显著。一般说来,早志留世到处形成海侵,中志留世海侵达到顶峰,晚志留世各地有不同程度的海退和陆地上升,表现了一个巨大的海侵旋回。志留纪晚期,地壳运动强烈,古大西洋闭合,一些板块间发生碰撞,导致一些地槽褶皱升起,古地理面貌巨变,大陆面积显著扩大,生物界也发生了巨大的演变,这一切都标志着地壳历史发展到了转折时期。

泥盆纪(Devounian)古生代的第四个纪,约开始于4.05亿年前,结束于3.5亿年前,持续约5000万年。“泥盆纪分为早、中、晚3个世,地层相应地分为下、中、上3个统。

早期裸蕨繁茂,中期以后,蕨类和原始裸子植物出现。无脊椎动物除珊瑚、腕足类和层孔虫(Stromatoporoidea,腔肠动物门,水螅虫纲的一个目)等继续繁盛外,还出现了原始的菊石(Ammonites,属软体动物门,头足纲的一个亚纲)和昆虫。脊椎动物中鱼类(包括甲胄鱼、盾皮鱼、总鳍鱼等)空前发展,故泥盆纪又有“鱼类时代”之称。晚期甲胄鱼趋于绝灭,原始两栖类(迷齿类(Labyrinthodontia)(亦称坚头类)开始出现。

石炭纪(Carboniferous period)是古生代的第5个纪,开始于距今约3.55亿年至2.95亿年,延续了6000万年。石炭纪时陆地面积不断增加,陆生生物空前发展。当时气候温暖、湿润,沼泽遍布。大陆上出现了大规模的森林,给煤的形成创造了有利条件。

二叠纪(Permian period)是古生代的最后一个纪,也是重要的成煤期。二叠纪分为早二叠世,中二叠世和晚二叠世。二叠纪开始于距今约2.95亿年,延至2.5亿年,共经历了4500万年。二叠纪的地壳运动比较活跃,古板块间的相对运动加剧,世界范围内的许多地槽封闭并陆续地形成褶皱山系,古板块间逐渐拚接形成联合古大陆(泛大陆)。陆地面积的进一步扩大,海洋范围的缩小,自然地理环境的变化,促进了生物界的重要演化,预示着生物发展史上一个新时期的到来。

矿产资源

铁矿

我国西北祁连山寒武纪变质岩中,与火山岩有关的“镜铁山式”铁矿;华北中奥陶纪石灰侵蚀面之上“山西式”铁矿等,均具有工业价值。

磷矿

产于寒武纪的“昆阳式”矿磷是一种较丰富的磷矿床。分布在云南,四川、湘西等地。

锰矿

是我国又一个含锰地层,如广西的“桂平式”矿体属于上泥盆纪地层中。湖南、广西、江西、皖南等省中下二叠纪顶部有一套岩层称为当冲组的,是重要属锰层位。

铝土矿

华北平原中奥陶纪侵蚀面之上的G层铝土层,具有重要价值。

煤矿

石炭——二叠纪是我国主要成煤时代,北方产在石炭纪及早二叠纪地层中,南方则主要产在晚二叠纪地层中。北方主要产煤地层有本溪组、太原组、山西组,如开滦、淮南、平顶山、淄博、本溪、焦作、太原、大同等煤田。南方主要产煤地层有石炭纪浏水组,晚二叠纪龙法组(乐平、斗岭、梁山为同一时代),如洪山殿、牛马司、乐平、斗岭山等煤矿。

主要生物

早古生代为藻类的时代。到志留纪早期维管植物才出现。早、中泥盆纪为早期维管植物的时代,前裸子植物则刚刚出现。晚泥盆纪和早石炭纪以石松纲和楔叶纲为主,真蕨纲、前裸子植物和种子蕨植物次之。晚石炭纪和早二叠纪苏铁和银杏刚刚出现。到晚二叠纪,厚囊蕨目繁盛,薄囊蕨目增多,科达目植物亦多,松柏目和银杏目植物增多,进入到裸子植物的时代。

在早古生代海洋里生活着门类众多的生物。植物界以海藻为主。动物界出现了三叶虫和珊瑚、腕足类等。三叶虫是一种节肢动物,寒武纪是三叶虫的全盛时代。到奥陶纪时出现了软体动物门的头足纲,主要生物门类还有笔石、腕足类、三叶虫等。最值得注意的是在志留纪中期出现了脊椎动物——鱼类和最早的陆生植物。

寒武纪时期

藻类、海棉、腕足动物、海林檎、三叶虫。

奥陶纪时期

藻类、海棉、珊瑚、腕足动物、海林檎、海百合、海蕾、海星、三叶虫、

志留纪时期

藻类、海棉、珊瑚、腕足动物、海百合、海蕾、海星、三叶虫、鹦鹉螺、

泥盆纪时期

藻类、海棉、珊瑚、腕足动物、海林檎、海百合、海蕾、海星、三叶虫、鳞木、鹦鹉螺、

石炭纪时期

藻类、海棉、珊瑚、腕足动物、海林檎、海百合、海蕾、海星、三叶虫、沙鱼、鳞木、鹦鹉螺、

二叠纪时期

藻类、海棉、珊瑚、海百合、三叶虫、沙鱼、鳞木、鹦鹉螺 



【007、冥古宙】


网文《冥古宙》报道:

冥古宙(Hadean),又称冥古代,是太古宙前的一个时期,可分为隐生代、盆地群代、酒神代和雨海代。开始于地球形成之初,结束于38亿年前,但依据不同的文献可能有不同的定义。冥古宙最初是由普雷斯顿·克罗德于1972年所提出的,原本是用来指比已知最早岩石还要之前的时期。冥古宙的最后一个代对应为月球地质年代中的早雨海世,以月球的东海撞击事件为结束时间(约为38.4亿年前),这也是内太阳系的后期重轰击期的结束标志。

地球从46亿年前形成,在整个冥古宙中从一个炽热的岩浆球逐渐冷却固化(计算表明仅需1亿年),并出现原始的海洋、大气与陆地,但仍然是地质活动剧烈、火山喷发遍布、熔岩四处流动,在41亿年前到38亿年前地球持续遭到了大量小行星与彗星的轰击,根据同时期月球撞击坑推算(月球面对地球的那一面的大部分大型盆地如危海、宁静海、晴朗海、肥沃海和风暴海也都是于此一时期撞击形成的),地球于当时形成了:

冥古宙在38亿年前结束后,内太阳系不再有大规模撞击事件,而目前已知的地球最古老的岩石(位于北美克拉通盖层的艾加斯塔片麻岩及西澳那瑞尔片麻岩层的杰克希尔斯部分)也定年在38亿年前。

事件划分

后期重轰击期发生于冥古宙中,且对地球和月亮产生影响。因为这个时期的岩石几乎没有保存到现在的,所以并没有正式的细分。但月岩从40多亿年前就比较好的保存下来,因此月球地质年代的某些主要划分可参照用于地球的冥古宙划代。

岩石

在20世纪90年代,地质学家从格陵兰西部、加拿大西北部和西澳大利亚州里确认到了某些冥古宙末期的岩石。现已知最早岩石的结构依苏阿绿岩带是于格陵兰发现,有着约38亿年历史的沉积层并混合贯穿岩石的火山岩脉所组成。零散的锆石结晶沉积在西加拿大和西澳的杰克山中的沉积物里,其中最早的约有四十四亿年之久的历史——非常接近地球形成的推测时间。

格陵兰的沉积层中含有带状铁矿的地层,里面可能含有有机碳,这意味着那时很有可能已经出现可行光合作用的生命体。对此也有很大的争议,有的研究者认为比较可靠的定年应是36亿年前,但已知最古老的化石(于澳洲发现)是在那时的数亿年之后。

大气层和海洋

在形成地球的物质当中,曾经存在过大量的水。在地球的形成时期,其质量比现在的小,水分子也就更容易挣脱重力。据推测,当时氢气和氦气在大气层中持续不断地逸散,然而,现时大气中高密度的稀有气体却相对缺乏,这表明,在早期大气层中可能发生过什么剧变。

大碰撞说认为,在地球的年轻时期,它的一部分曾受过撞击而分裂,分裂出去的部分后来形成了月球。然而在这种说法下,撞击应该会令一到两个大区域融化,现时的组成成分却与完全融化的假设并不相符,事实上也很难将巨大的岩石完全融化并混在一起。不过相当一部分的物质仍被此次撞击所蒸发,在这颗年轻的行星周围形成了一个由岩石蒸汽组成的大气层。岩石蒸汽在两千年间逐渐凝固,留下了高温的易挥发物,之后有可能形成了一个混有氢气和水蒸气的高密度二氧化碳大气层。另外尽管当时表面温度有230℃,但液态的海洋依然能够存在,这得益于CO2大气层带来的高气压。随着冷凝过程继续进行,海水通过溶解作用除去了大气中的大部分CO2,不过其含量水平在新地层和地幔循环出现时产生了激烈的震荡。

对锆石的研究发现,液态水必然已存在四十四亿年之久,非常接近地球形成的时刻。这需要有大气层的存在。

冥古宙之前是什么?冥古宙曾在32亿年前撞上地球。人们对冥古宙都存在很多的疑问,冥古宙之前是什么宙?冥古宙地球爱国多少撞,近日科学家推算出冥古宙曾在33亿年前撞上地球,下面12人探索小编来带你看下具体的。

冥古宙(Hadean)是太古宙之前的一个宙,开始于地球形成之初,结束于38亿年前,但依据不同的文献可能有不同的定义。冥古宙最初是由普雷斯顿·克罗德(Preston Cloud)于1972年所提出的,原本是用来指已知最早岩石之前的时期。冥古宙的最后一个代对应为月球地质年代中的早雨海世,以月球的东海撞击事件为结束时间(约为38.4亿年),这也是内太阳系的后期重轰击期的结束标志。

在整个冥古宙,地球从46亿年前形成,从一个炽热的岩浆球逐渐冷却固化(计算表明仅需1亿年),出现原始的海洋、大气与陆地,但仍然是地质活动剧烈、火山喷发遍布、熔岩四处流淌,在41亿年前到38亿年前地球持续遭到了大量小行星与彗星的轰击,根据同时期月球撞击坑推算(月球面对地球的那一面的大部分大型盆地如危海、宁静海、晴朗海、肥沃海和风暴海也都是于此一时期撞击形成的)。

地球遭遇了:形成22000个或者更多的直径大于20公里的撞击坑;形成约40个直径约1000公里的撞击盆地;形成几个直径约5000公里的撞击盆地;约每100年造成严重的环境破坏。

据说冥古宙曾在32亿年前撞上地球试想。一下,一颗巨大的小行星撞到地球,它差不多和北京六环一样宽,比被认为造成了恐龙灭绝的那颗巨石体积大50倍。撞击在地壳上造成了一个差不多500千米宽的大坑:这个跨度超过了北京到济南的距离,比灭绝恐龙的小行星的撞击坑直径大2.5倍。

震波的强度超过了任何有记录的地震,使这颗星球的任何一个地点都晃了大约半个小时——这个时间比3年前的日本大地震长大约6倍。撞击引发的海啸也比日本地震后的那次深很多倍。

但这次的撞击也帮助科学家更好地理解地球早期生命演化所处的环境,论文作者说。撞击引起的环境变化不光改变了地球本身,还可能消灭了发展中的地球上的很多微生物,使其他有机体得以演化。



【008、太古宙】


网文《太古宙》报道:

太古宙(太古宇)(英语:Archean 简写:AR),是地质时代中的一个宙。太古宙起始于内太阳系后期重轰炸期的结束(对月岩的同位素定年确定为38.4亿年前),地球岩石开始稳定存在并可以保留着。太古宙结束于25亿年前的大氧化事件,以甲烷为主的还原性的太古宙原始大气转变为氧气丰富的氧化性的元古宙大气,并导致了持续3亿年的地球第一个冰河时期——休伦冰河时期。

太古宙时期有细菌和低等蓝菌存在。

太古宙的上一个宙是冥古宙,下一个宙是元古宙,三个时代曾经被称为“隐生宙”。包括了始太古代、古太古代、中太古代、新太古代 。

太古宙是原始生命出现及生物演化的初级阶段。

简述

太古宙是古老的地史时期。从生物界看,这是原始生命出现及生物演化的初级阶段,当时只有数量不多的原核生物,如细菌和低等蓝藻,他们只留下了极少的化石记录。从非生物界看,太古宙是一个地壳薄、地热梯度陡、火山—岩浆活动强烈而频繁、岩层普遍遭受变形与变质、大气圈与水圈都缺少自由氧、形成一系列特殊沉积物的时期;也是一个硅铝质地壳形成并不断增长的时期,又是一个重要的成矿时期。

生物进化

太古宙就是距今约3800百万年到2500百万年,大约十三亿年时间。这一段时间,又可以分为始太古代、古太古代、中太古代和新太古代,这四个时期。在太古宙时期,已经出现了数量比较多的原核生物。

原核生物(英文名:Prokaryotes),是由原核细胞组成的生物,包括蓝细菌、细菌、古细菌、放线菌、立克次氏体、螺旋体、支原体和衣原体等。

原核细胞

这类细胞主要特征是没有明显可见的细胞核, 同时也没有核膜和核仁, 只有拟核(核质体),进化地位较低。

蓝细菌(英文名:Cyanobacteria):也称蓝藻或者蓝绿藻,是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素和藻蓝素(但不形成叶绿体)、能进行产氧性光合作用的大型原核微生物。

古细菌(英文名:archaea、archaeobacteria):又可叫做古生菌、古菌、古核细胞或原细菌,是一类很特殊的细菌,多生活在极端的生态环境中。具有原核生物的某些特征,如无核膜及内膜系统;也有真核生物的特征,如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白;此外还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征,如:细胞膜中的脂类是不可皂化的;细胞壁不含肽聚糖,有的以蛋白质为主,有的含杂多糖,有的类似于肽聚糖,但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。

放线菌(英文名:Actinomycete):因菌落呈放线状而的得名;它是一个原核生物类群,在自然界中分布很广,主要以孢子繁殖。

立克次氏体

太古宙(Rickettsia):因1909年,美国医生H.T.Ricketts(1871-1910年)首次发现落基山斑疹伤寒的独特病原体,并被它夺取生命,故名。立克次氏体是一类专性寄生于真核细胞内的G-原核生物。是介于细菌与病毒之间,而接近于细菌的一类原核生物。一般呈球状或杆状,是专性细胞内寄生物,主要寄生于节肢动物,有的会通过蚤、虱、蜱、螨传入人体、如斑疹伤寒、战壕热。

螺旋体(Spirochaeta):细长、柔软、弯曲呈螺旋状的运动活泼的单细胞原核生物。全长3~500微米,具有细菌细胞的所有内部结构。由核区和细胞质构成原生质圆柱体,柱体外缠绕着一根或多根轴丝。轴丝的一端附着在原生质圆柱体近末端的盘状物上,原生质圆柱体和轴丝都包以外包被,轴丝相互交叠并向非固着端伸展,超过原生质圆柱体,类似外部的鞭毛,但具外包被。用暗视野显微镜观察含活菌的新鲜标本,可看到运动活泼的螺旋体。运动有三种类型:绕螺旋体的长轴迅速转动、细胞屈曲运动以及沿着螺旋形或盘旋的线路移动。横断分裂繁殖;化能异养;好氧、兼性厌氧或厌氧;自由生活、共栖或寄生,有些种是致病菌。

支原体(mycoplasma):又称霉形体,为发现的最小的最简单的原核生物。支原体细胞中唯一可见的细胞器是核糖体(支原体是原核细胞,原核细胞的细胞器只有核糖体)。

衣原体(Chlamydia):为革兰氏阴性病原体,在自然界中传播很广泛。它没有合成高能化合物ATP、GTP的能力,必须由宿主细胞提供,因而成为能量寄生物,多呈球状、堆状,有细胞壁,以一般寄生在动物细胞内。从前它们被划归病毒,后来发现自成一类。它是一种比病毒大、比细菌小的原核微生物,呈球形,直径只有O.3-0.5微米,它无运动能力,衣原体广泛寄生于人类,哺乳动物及鸟类,仅少数有致病性。

原核生物具有以下的特点:

①核质与细胞质之间无核膜因而无成形的细胞核;

②遗传物质是一条不与组蛋白结合的环状双螺旋脱氧核糖核酸(DNA)丝,不构成染色体(有的原核生物在其主基因组外还有更小的能进出细胞的质粒DNA);

③以简单二分裂方式繁殖,无有丝分裂或减数分裂;

④没有性行为,有的种类有时有通过接合、转化或转导,将部分基因组从一个细胞传递到另一个细胞的准性行为(见细菌接合);

⑤没有由肌球、肌动蛋白构成的微纤维系统,故细胞质不能流动,也没有形成伪足、吞噬作用等现象;

⑥鞭毛并非由微管构成,更无“9+2”的结构,仅由几条螺旋或平行的蛋白质丝构成;

⑦细胞质内仅有核糖体而没有线粒体、高尔基器、内质网、溶酶体、液泡和质体(植物)、中心粒(低等植物和动物)等细胞器;

⑧细胞内的单位膜系统除蓝细菌另有类囊体外一般都由细胞膜内褶而成,其中有氧化磷酸化的电子传递链(蓝细菌在类囊体内进行光合作用,其他光合细菌在细胞膜内褶的膜系统上进行光合作用;化能营养细菌则在细胞膜系统上进行能量代谢);

⑨在蛋白质合成过程中起重要作用的核糖体散在于细胞质内,核糖体的沉降系数为70S;

⑩大部分原核生物有成分和结构独特的细胞壁等等。总之原核生物的细胞结构要比真核生物的细胞结构简单得多。

研究成果

70年代分子生物学的资料表明:产甲烷细菌、极端嗜盐细菌、极端耐酸耐热的硫化叶菌和嗜热菌质体等的16S rRNA核苷酸序列,既不同于一般细菌,也不同于真核生物。此外,这些生物的细胞膜结构、细胞壁结构、辅酶、代谢途径、tRNA和rRNA的翻译机制均与一般细菌不同。因而有人主张将上述的生物划归原核生物和真核生物之外的“第三生物界”或古细菌界。

与真核生物的种类相比,已发现的原核生物种类虽不甚多,但其生态分布却极其广泛,生理性能也极其庞杂。有的种类能在饱和的盐溶液中生活;有的却能在蒸馏水中生存;有的能在0℃下繁殖;有的却以70℃为最适温度;有的是完全的无机化能营养菌,以二氧化碳为唯一碳源;有的却只能在活细胞内生存。在行光合作用的原核生物中,有的放氧,有的不放氧;有的能在pH为10以上的环境中生存,有的只能在pH为1左右的环境中生活;有的只能在充足供应氧气的环境中生存,而另外一些细菌却对氧的毒害作用极其敏感。有的可利用无机态氮,有的却需要有机氮才能生长;还有的能利用分子态氮作为唯一的氮源等。

原核生物构造

原核生物,乃拥有细菌的基本构造并含有细胞质、细胞壁、细胞膜、以及鞭毛的细胞。

原核生物的呼吸方式:原核生物细胞能进行有氧呼吸。有的原核生物,如硝化细菌、根瘤菌,虽然没有线粒体,但却含有全套的与有氧呼吸有关的酶,这些酶分布在细胞质基质和细胞膜上,因此,这些细胞是可以进行有氧呼吸的。有的原核生物如乳酸菌、产甲烷杆菌等,没有与有氧呼吸有关的酶,因此,只能进行无氧呼吸。总之,大多数原核生物能进行有氧呼吸。

原核生物基因

原核生物基因分为编码区与非编码区。编码区与非编码区的定义及位置:所谓的编码区就是能转录为相应的信使RNA,进而指导蛋白质的合成,也就是说能够编码蛋白质。非编码区则相反,但是非编码区对遗传信息的表达是必不可少的,因为在非编码区上有调控遗传信息表达的核苷酸序列。

非编码区位于编码区的上游及下游。在调控遗传信息表达的核苷酸序列中最重要的是位于编码区上游的RNA聚合酶结合位点。RNA聚合酶是催化DNA转录为RNA。,能识别调控序列中的结合位点,并与其结合。

原核生物的细胞骨架:长期以来,人们认为细胞骨架仅为真核生物所特有的结构,也有研究发现它也存在于细菌等原核生物中。人们已经在细菌中发现的FtsZ、MreB 和CreS 依次与真核细胞骨架蛋白中的微管蛋白、肌动蛋白丝及中间丝类似。FtsZ 能在细胞分裂位点装配形成Z 环结构,并通过该结构参与细胞分裂的调控;MreB能形成螺旋丝状结构,其主要功能有维持细胞形态、调控染色体分离等;CreS存在于新月柄杆菌中,它在细胞凹面的细胞膜下面形成弯曲丝状或螺旋丝状结构,该结构对维持新月柄杆菌细胞的形态具有重要作用。

在距今约3800百万年到3600百万年,这一段时间,就是太古宙——始太古代。

蓝绿藻

开始于约3600百万年前,结束于3200百万年前,就是太古宙——古太古代时期了。在这一段时间中,就出现了最早的大型生物——蓝绿藻。

现代的人们对于蓝绿藻的定义:蓝绿藻(又称蓝藻),由于蓝色的有色体数量最多,所以宏观上现蓝绿色,是地球上出现的最早的原核生物,也是最基本的生物体,为自养形的生物,它的适应能力非常强,可忍受高温,冰冻,缺氧,干涸及高盐度,强辐射,所以从热带到极地,由海洋到山顶,85℃温泉,零下62℃雪泉,27%高盐度湖沼,干燥的岩石等环境下,它均能生存。

科属分类:蓝藻属蓝藻门,分为两纲:色球藻纲和藻殖段纲。色球藻纲藻体为单细胞体或群体;藻殖段纲藻体为丝状体,有藻殖段。

已知蓝藻约2000种,中国已有记录的约900种。分布十分广泛,遍及世界各地,但大多数(约75%)淡水产,少数海产;有些蓝藻可生活在60~85℃的温泉中;有些种类和菌、苔藓、蕨类和裸子植物共生;有些还可穿入钙质岩石或介壳中(如穿钙藻类)或土壤深层中(如土壤蓝藻)。

蓝藻是单细胞生物,没有细胞核,但细胞中央含有核物质,通常呈颗粒状或网状,染色体和色素均匀的分布在细胞质中。该核物质没有核膜和核仁,但具有核的功能,故称其为原核。和细菌一样,蓝藻属于“原核生物”。它和具原核的细菌等一起,单立为原核生物界。

时间划分

在距今约3200百万年到2800百万年,就是太古宙——中太古代了。

在距今2800百万年,到2500百万年,就是太古宙——新太古代。在新太古代中出现了,地球上的“第一次冰河期”。

这次的冰河期,没有为国际上公认,就是因为距今太过遥远,不好判断,关于这段时间的辨认也相差了几亿年。

一部分人认为,隐生宙分太古代(距今4500百万到2400百万年)和元古代(距今约2400百万年到570百万年),冰河期是在元古代(距今约2400百万年到570百万年)中的一段时间内发生的。这一段时间,就是隐生宙——元古代——震旦纪,时间也是在距今大约25亿年。

冰河世纪对生命的影响非常大。

冰河期的成因,有各种不同说法,但许多研究者认为可能与太阳系在银河系的运行周期有关。有的认为太阳运行到近银心点区段时的光度最小,使行星变冷而形成地球上的大冰期;有的认为银河系中物质分布不均,太阳通过星际物质密度较大的地段时,降低了太阳的辐射能量而形成地球上的大冰期。

备注:太阳系围绕着银河系的中心,作椭圆轨道运转,绕着银河系中心运行一圈的时间,大约是2.25亿年到2.50亿年这一段时间。

四太古代

始太古代

太古宙始太古代-古太古代界线以 War ra woo na群的出现( 3500M a)为标志、古太古代—中太古代的界线( 3100M a)和中太古代—新元古代的界线(~2850M a)则以重要的不整合面为标志。元古宙自老至新划分为古元古代、中元古代和新元古代。古元古代—中元古代的界线以~1800M a的地质历史上第一个超级大陆的形成为标志,而中元古代—新元古代的界线则以~1267M a的北美 Mackenziea巨型放射状岩墙群的产生为标志。

古太古代

古太古代是太古宙的第二个代,前一个是始太古代、后一个是中太古代,时间介于36~32亿年前。此时出现第一批蓝绿藻,也是最古老的化石年代。距今约36亿-32亿年前。

中太古代

中太古代是太古宙的第三个代,前一个是古太古代,后一个是新太古代,时间介于32~28亿年之间。太古代是地质发展史中最古老的时期,始于迄今46亿年前(地球出现),结束于迄今24亿到38亿年前。之所以如此模糊,一是因为有人把迄今38亿年前早期岩石还没有形成的时期单划分成冥古代;二是由于年代久远,太古代的保存下来的地质纪录非常破碎、零散。地球的岩石圈、水圈、大气圈和生命的形成都发生在这一重要而又漫长的时期。

新太古代

新太古代,时间:从距今约2800百万年——2500百万年前。在对生物产生大的变化方面,就是出现了第一次对生物有大的方面影响的“冰期”。新太古代是太古宙的最后一个代(第四个时期),前一个是中太古代,后一个是元古宙的的第一个代“古元古代”。

地质

地史时期最早的一个时代,属前寒武纪早期。这一时期形成的地(岩)层称太古宇。按广义的时间概念来说,它包括自地球形成至距今25亿年前为止,持续时间约20亿年。已测定公认的最古老岩石同位素地质年龄为38亿年或略大,在西澳杰克丘陵的变质砾岩中碎屑锆石年龄可达43亿年。太古一词是1872年美国地质学家J.D.丹纳首先提出的,并用其大致代表北美的前寒武时期。1977年国际地层委员会前寒武纪地层分会第四次会议将太古的上界放在25亿年,并称之为太古宙。

1979年,这个组织的第五次会议曾提出过太古宙三分的意见,其年代界限分别为35亿年和29亿年。但1983年、1985年和1988年第六、七、八3次会议均认为太古宙的进一步划分依据尚不够充分,并定于1991年第九次会议时重新讨论太古宙的再划分问题。第八次会议正式提出了前寒武纪划分的建议,其中包括太古宙的上界为25亿年和称为太古宙的意见,并在1989年和1990年先后为国际地层委员会和国际地科联执行局所通过。

1979年,中国第二届全国地层会议提出的中国地层指南仍称太古代;而1989年底全国地层委员会晚前寒武纪专业组开会的纪要中,已明确建议改称为太古宙,上界放在约25亿年。中国有少数年龄大于30亿年的古老岩石,其中已知最古老的岩石是产于迁安县曹庄-黄柏峪附近的斜长角闪岩,其年龄约为35亿年,并发现更老的碎屑锆石,附近以及其他地区还有年龄约29~30亿年或稍大的岩石。对中国太古宙虽然有三分的趋势,根据东北、华北等地区的年代资料,上部的年代界限可暂时放在29~30亿年,下部界限依据尚不够,故暂以采用两分方案为宜(下部称中、下太古界)。

地层分布区特点

在世界上一些太古宙岩石的分布范围内,一般可分为变质较深的麻粒岩-片麻岩区(又称高级变质区),和以绿岩带为代表的低级变质区。

麻粒岩-片麻岩区的变质程度多属麻粒岩相到高级角闪岩相。主要岩石为含少量黑云母、角闪石、紫苏辉石或透辉石等暗色矿物的长英质片麻岩,它们的化学成分相当于花岗闪长岩或云英闪长岩,对其原岩性质,有属侵入、火山和火山沉积等成因的争论。有一部分岩石含有铝硅酸盐矿物,大致由泥质-半泥质原岩变质而成;另有一些辉石麻粒岩和角闪岩,其成分大多相当于基性火山岩;浅色长英片麻岩主要相当于酸性火成岩成分;而斜长岩则一般认为属层状侵入体。这类地区构造一般复杂,往往有多期构造叠加,并受到一次以上程度不同的混合岩化作用叠加。其典型地区有北大西洋陆核、西伯利亚东部的阿尔丹地盾和非洲南部林波波带等地。

绿岩多属低级角闪岩相到绿片岩相。在不少地方主要由3部分岩层组成,大致下部由超镁铁-镁铁质熔岩组成,部分或主要为科马提岩;中部为钙碱系列的基性到酸性火山岩;上部由沉积的浊积岩以及化学沉积的条带状含铁层和燧石等组成。绿岩带多为向斜构造,可被花岗岩侵入。典型地区有南非巴伯顿山区和津巴布韦,此外还有加拿大地盾、西澳大利亚的一些地区和芬兰东部等地。而印度南部的达瓦系绿岩带由北向南变质程度递增,可达麻粒岩相。

中国太古宙地层主要分布在北方。东经105°以东,北纬31°~43°之间,基本上为华北地台基底出露区。太古宙变质岩石,主要由属于角闪岩相的黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、黑云变粒岩和斜长角闪岩等组成。其北带自宁夏吉兰泰,经内蒙古乌拉山、河北燕山,东延到辽东和吉林南部,有麻粒岩相岩石(辉石麻粒岩、黑云辉石斜长片麻岩等)分布。上述岩石构成太古宙岩石的主体。另外还程度不同地出现一些镁质大理岩、夕线石片麻岩、云母片岩、长石石英岩、条带状石英磁铁矿层(条带状磁铁贫矿)、石墨片麻岩和石墨片岩等变质的沉积岩夹层。这些夹层可分别反映不同地区的原始沉积条件和沉积环境的某些差别。上述岩层大都经过一次以上的混合岩化作用和构造变形的叠加。在同一地区内,其区域变质作用,往往表现为变质程度高的地层比变质程度低的地层要老。以上情况表明,华北地台基底的太古宙岩石分布区,主要相当于高级变质区,局部如辽东、鲁西等地有小范围的低级变质岩出现。对于太古宙高级变质区岩层能否建立层序和划分问题,国内外都有不同意见,结合中国的、特别是上述具有层状岩层出露的地区,许多是可以根据详细的工作,特别是地质填图,进行地层层序的建立和划分。但有些地区(如泰山等),主要由古老的侵入岩所构成,则难以进行地层划分。

在中国东经105°以西的西北地区,出露的古老变质岩层,分布在北纬35°~45°之间。由于地质工作程度不高,所测得的同位素年龄数据少,许多地段的太古宙岩石和古元古代的岩石尚未划分,除黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩等外,尚有相当数量的云母片岩、角闪片岩、大理岩、石英岩等。许多地区还难于截然划分出上述两大区带。

华北地台基底北带太古宙岩层出露较好,其二分的可能地层界线,暂以阴山的集宁群和乌拉山群,燕山的迁西群和八道河群(或滦县群),辽吉地区的龙岗群和鞍山群(或下鞍山群和上鞍山群)之间的界线为代表,大体反映两个火山沉积巨旋回。由于太古宙之下尚未建代,现仍称下、中、上太古界。下、中太古界往往以含有麻粒岩相岩石为代表,上太古界以角闪岩相居多,其他如太行、淮阳、秦岭北坡等地区,有麻粒岩相岩石零星出露,因而上太古界和中太古界不是以用麻粒岩相和角闪岩相来分界的。对中国上太古界上限的另一种意见,认为应放在五台群及其相应地层的顶界或中间。最近的一些岩石年龄资料,证实山西和河北出露的一些古元古代早期的火山岩年龄,均约在25亿年(误差不超过5000万年),说明华北地台基底的某些部分上太古界顶界,可能略大于25亿年。

从中国太古宙岩层的原岩建造、火山活动、构造变动及其地球化学特点,结合它的地壳演化历史等初步分析,中国太古宙岩石的某些特征,不同于北半球的西部和南半球,而与毗邻的苏联大部分地区,有某些类似之处。

大气圈、水圈及生命形式 根据一般推测,太古宙原始大气圈的密度较大,主要由水蒸气、二氧化碳、硫化氢、氨、甲烷、氯化氢、氟化氢等成分组成。这些气体成分,可能来源于频繁的火山活动。总的趋势是随着时间的推移二氧化碳减少,这是由于碳酸盐沉淀时二氧化碳被固定在碳酸盐沉积物中。原始大气圈缺少自由氧,氧的出现是由于光化学作用的结果。 根据各地沉积岩层的相似性,推测当时地球大部分地区为海洋所覆盖。原始的海洋可能并不深,富含氯化物,但缺乏硫酸盐,这是由于在水圈中同样缺乏自由氧。

随着时间的推移,大气圈的透光性增强,为生物光合作用提供了有利条件。从化石记录,太古宙晚期出现大量的菌类和低等的蓝藻。如以35亿年为早、中太古代之间的界限,则在中太古代已有低等的蓝藻和叠层石存在。

构造运动

太古宙的构造运动研究得还不够清楚,世界范围内可能有3期主要的构造运动。早期的发现较少,如非洲南部,终止于34亿年(或35亿年)前,而北美则终止于33~35亿年前,在印度则可能为32亿年前。中期是相当于非洲中南部的达荷美运动,在美洲、美国、澳大利亚、印度和中国等地均有表现,大约终止于29亿年前。晚期相当于在加拿大地盾中表现明显的肯诺雷运动,大约是在距今27~25亿年之间。看来各地太古宙地壳运动的发育情况和时间有一些出入,而且只有晚期构造运动曾在许多地方找到它的证据。一些人主张板块构造最早发生于古元古代,特别是在北欧和北美取得一些有力的证据,也有一些人认为太古宙时就已有板块构造运动。

中国北方太古宙晚期的阜平运动(或称铁堡运动),是一次比较明显的构造运动,可能与肯诺雷运动相当。另外在太行山区,还可见到龙泉关群和阜平群之间的不整合,但只有局部性的意义。

矿产

太古宙是一个重要的成矿期,形成的矿产很丰富。主要有铁、金、镍、铬、铜、锌、稀有元素和一些非金属矿产等。同其他时代比较,许多矿产居于前列,而镍、金、铜、铁等矿产特别引人注目。如苏必利尔区、非洲南部和澳大利亚西部等地区太古宇中,均蕴藏有丰富的上述矿产。

中国鞍山、本溪、冀东、吕梁等地大铁矿,吉南、辽西、冀东、小秦岭等地的金矿,均产于太古宙岩石中,但至今尚未获得金矿成矿期为太古宙的证据。

麻粒岩-片麻岩区的矿产,主要有铁矿和非金属矿床,以及少量铬、镍矿床等。绿岩带中矿产尤为丰富, 其中铬、镍等主要产于下部的超镁铁岩流和侵入岩中,金、银、铜和锌产在中部的镁铁质和长英质火山岩之间,条带状铁建造等则产于上部沉积岩中,而稀有元素等是产于与花岗深成岩相伴的伟晶岩中。



【009、显生宙】


网文《显生宙》报道:

显生宙,指“看得见生物的年代”,是开始出现大量较高等动物以来的阶段,包括古生代、中生代和新生代,从距今大约5.4亿年前延续至今。5.4亿年前,寒武纪始,生物逐渐演化出较高级的动物,动物已具有外壳和清晰的骨骼结构,故称显生宙。显生宙外文名Phanerozoic Eon。

简介

显生宙是从距今5.7亿年至今的一段地质时期。以大量动物出现为标志。它分为古生代、中生代和新生代。古生代包括寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪,并可以分为早古生代及晚古生代两部分,各包括三个纪。中生代分为三叠纪、侏罗纪、白垩纪。新生代包括第三纪和第四纪,通常把第三纪分为老第三纪和新第三纪。每个纪下可分为若干世,一般分为早、中、晚三个世或早、晚两个世。世下再分为期。纪和世、期的划分以地壳变动和生物群的面貌为标志,并参以同位素年龄。

这一时期经多次地壳运动和气候变化,岩石圈、水圈、大气圈和生物圈不断发展,演化为现今面貌。G.H.查德威克将全部地质时代分为两部分,寒武纪以前称为隐生宙,寒武纪到第四纪称为显生宙。

隐生宙因已划分为冥古宙、太古宙和元古宙,这一名称趋向弃而不用。而显生宙则仍作为最大的地质年代单位。显生宙形成的地层称为显生宇。

生物进化概念

显生宙,指“看得见生物的年代”。

自五亿七千万年前,寒武纪始,生物逐渐向较高级的发展阶段进化,动物已具有外壳和清晰的骨骼结构,故称显生宙。显生宙时期,就是从五亿七千万年直到现在。

显生宙以来发生的生物进化事件主要是以多细胞动、植物出现为开始;在显生宙的生物进化舞台上的主角,已经不再是单细胞的原核生物(主要指细菌和藻类植物)的天下,在显生宙的初期(古生代)就出现单细胞的真核生物。因此人们又把多细胞动、植物等真核生物出现以后的地质时代称为显生宙。

真核生物(eukaryotes):是所有单细胞或多细胞的、其细胞具有细胞核的生物的总称。包括所有多细胞生物——原生生物、动物、植物、真菌,以及一些单细胞的原生生物。真核生物的另一个特点是它们的细胞在制造蛋白质时可以用同一段基因制造不同的蛋白质。这个功能在术语中被称为选择性剪接。所有的真核生物在生物分类学上,又可称为真核生物域,是生物分类的三域系统中之一,包括真菌界、植物界和动物界。

三域系统:三域系统是由Carl Woese(卡尔·乌斯)在1990年提出的生物分类,将原核生物分成了两大类,起初称为真细菌和古细菌。Woese依据16S rRNA序列上的差别,认为这两组生物和真核生物从一个具有原始遗传机制的共同祖先分别进化而来,因此将三者各划为一类,作为比界高的分类系统,称作“域”(Domain)或者“总界”(Superkingdom)。真核域。

细菌域(Bacteria):细菌域包括细菌、放线菌、蓝细菌、各种除古菌以外的其他原核生物。

古菌域(Archaea):古菌在生物分类学上分的一个总称。古细菌(古菌)是原核生物中的一大类。它们既与细菌(真细菌)有很多相似之处,同时另一些特征相似于真核生物。从rRNA进化树上,古菌分为两类,泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota)。另外未确定的两类分别由某些环境样品和2002年由Karl Stetter发现的奇特的物种纳古菌(Nanoarchaeum equitans)构成。Woese认为细菌、古菌和真核生物各代表了一支具有简单遗传机制的远祖生物的后代。这个假说反映在了“古菌”的名称中(希腊语archae为“古代的”)。随后他正式称这三支为三个域,各由几个界组成。这种分类后来非常流行,但远祖生物这种思想本身并未被普遍接受。一些生物学家认为古菌和真核生物产生于特化的细菌。然而﹐RNA树有可能将进化太快的类群放错位置(比如微孢子虫)。有人认为生物的根应该在真细菌之内﹐很多真细菌的类群在古细菌之前分支出来﹐很晚古细菌和真核生物才彼此分开。

古菌和真核生物的关系仍然是个重要问题。除掉上面所提到的相似性,很多其他遗传树也将二者并在一起。在一些树中真核生物离广古菌比离泉古菌更近,但生物膜化学的结论相反。然而,在一些细菌,(如栖热袍菌)中发现了和古菌类似的基因,使这些关系变得复杂起来。一些人认为真核生物起源于一个古菌和细菌的融合,二者分别成为细胞核和细胞质。这解释了很多基因上的相似性,但在解释细胞结构上存在困难。目前有22个古菌基因组已经完全结束了测序,另外15个的测序工作正在进行中。

真核域(Eukarya):又称,真核生物域(或称真核生物总界),是真核生物所属的一个生物总称。

真核域:动物界(Animalia)、真菌界(Fungi)、变形虫界(Amoebozoa)、植物界(Plantae)、有孔虫界(Foraminifera community),这是能够在百度上到2009-12-30为至搜索到的最新分类,也有一部分人把真核生物域分为四界:原生生物界、真菌界、植物界、动物界)。由于真核生物与古菌在一些生化性质和基因相关性上具有一定相似性,因此有时也将这两者共同归于Neomura演化支(总域: Neomura 域)。

随着研究的进展,分类层次不断增加,单元上下可以附加次生单元,如总纲(超纲)、亚纲、次纲、总目(超目)、亚目、次目、总科(超科)、亚科等等。此外,还可增设新的单元,如股、群、族、组等等,其中最常设的是族,介于亚科和属之间。

种是最小的生物单位。生物的相同科目越多,共同点也越多。

分类系统是阶元系统,通常包括七个主要级别:种、属、科、目、纲、门、界。种(物种)是基本单元,近缘的种归合为属,近缘的属归合为科,科隶于目,目隶于纲,纲隶于门,门隶于界。

生物的具体分类层次:总界(域)、界门、亚门、总纲、纲、亚纲、总目、目、亚目、次目、总科、科、亚科、族、属、亚属、种、亚种。

例如,现代人类中的一个黄色人种,就是可以分为:真核生物域—→动物界—→脊索动物亚门—→脊椎动物总纲(超纲)—→哺乳纲—→兽亚纲—→真兽次亚纲—→灵长总目(超目)—→真灵长半目—→直鼻猴亚目—→人猿次目—→狭鼻下目—→真狭鼻小目—→人超科(总科)—→人科—→人亚科—→人族—→人属—→人亚属—→智人种—→现代人种—→黄色人种(蒙古利亚人种)。

分类法

1969年美国学者魏泰克(Whitaker)也曾提出过五界分类法:原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界、动物界。

原生生物界(Protista)是真核生物域中的一界。真核原生生物界的生物都是有细胞核的,且几乎是单细胞生物。某些真核原生生物像植物:如矽藻(diatom);某些像动物:如变形虫(amoeba)、纤毛虫(ciliate);某些既像植物又像动物,如:眼虫(euglena)。

原生生物,包括藻类(没有归类为原核生物域中的生物)和原生动物等。他们是由原核生物进化来的,是真核生物中最原始的类群。早期藻类是植物的祖先,早期的原生动物是动物的祖先,所以人们对生物进行分类时,常把藻类归于植物界,把原生动物归于动物界。在原生生物中,藻类的数量多,分布广,与人类的关系也最为密切。原生动物是像动物一样的原生生物,它们会四处移动寻找食物。有些原生动物会利用长长的鞭毛,或以改变身体形状的方式来移动

真核细胞与原核细胞的主要区别是:1真核细胞具有由染色体、核仁、核液、双层核膜等构成的细胞核;原核细胞无核膜、核仁,故无真正的细胞核,仅有由核酸集中组成的拟核。2真核细胞的转录在细胞核中进行,蛋白质的合成在细胞质中进行,而原核细胞的转录与蛋白质的合成交联在一起进行。3真核细胞有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡等细胞器,原核细胞没有。4真核生物中除某些低等类群(如甲藻等)的细胞以外,染色体上都有5种或4种组蛋白与DNA结合,形成核小体;而在原核生物则无。5真核细胞在细胞周期中有专门的DNA复制期(S期);原核细胞则没有,其DNA复制常是连续进行的。6真核细胞的有丝分裂是原核细胞所没有的。7真核细胞有发达的微管系统,其鞭毛(纤毛)、中心粒、纺锤体等都与微管有关,原核生物则否。8真核细胞有由肌动、肌球蛋白等构成的微纤维系统,后者与胞质环流、吞噬作用等密切相关;而原核生物却没有这种系统,因而也没有胞质环流和吞噬作用。9真核细胞的核糖体为80S型,原核生物的为70S型,两者在化学组成和形态结构上都有明显的区别。10真核细胞含有的线粒体,为双层被膜所包裹,有自己特有的基因组、核酸合成系统与蛋白质合成系统,其内膜上有与氧化磷酸化相关的电子传递链。11真核生物细胞较大,一般10~100纳米,原核生物细胞较小,大约1~10纳米。12真核生物一般含有细胞器(线粒体和叶绿体等),原核生物的细胞器没有膜包裹。13真核生物新陈代谢为需氧代谢(除了amitochondriats),原核生物新陈代谢类型多种多样。14真核生物细胞壁由纤维素或几丁质组成,动物没有细胞壁,原核生物真细菌中为肽聚糖。15真核生物动植物中为有性的减数分裂式的受精、有丝分裂,原核生物通过一分为二或出芽生殖、裂变。16真核生物遗传重组为减数分裂过程中的重组,原核生物为单向的基因传递。17真核生物鞭毛为卷曲式,主要由微管蛋白组成,原核生物鞭毛为旋转式,由鞭毛蛋白组成。18真核生物通过线粒体进行呼吸作用,原核生物通过膜进行呼吸作用。

原核细胞功能上与线粒体相当的结构是质膜和由质膜内褶形成的结构,但后者既没有自己特有的基因组,也没有自己特有的合成系统。真核生物的植物含有叶绿体,它们亦为双层膜所包裹,也有自己特有的基因组和合成系统。与光合磷酸化相关的电子传递系统位于由叶绿体的内膜内褶形成的片层上。原核生物中的蓝细菌和光合细菌,虽然也具有进行光合作用的膜结构,称之为类囊体,散布于细胞质中,未被双层膜包裹,不形成叶绿体。

最原始的真核生物的直接祖先很可能是一种异常巨大的原核生物,体内具有由质膜内褶而成的象内质网那样的内膜系统和原始的微纤维系统,能够作变形运动和吞噬。以后内膜系统的一部分包围了染色质,于是就形成了最原始的细胞核。内膜系统的其他部分则分别发展为高尔基体、溶酶体等细胞器。按照美国学者L.马古利斯等重新提出的“内共生说”(见细胞起源),线粒体起源于胞内共生的能进行氧化磷酸化的真细菌,而叶绿体则起源于胞内共生的能进行光合作用的蓝细菌。

进化历程

地球上的生命,从最原始的无细胞结构生物进化为有细胞结构的原核生物,从原核生物进化为真核单细胞生物,然后按照不同方向发展,出现了真菌界、植物界和动物界。植物界从藻类到裸蕨植物再到蕨类植物、裸子植物,最后出现了被子植物。动物界从原始鞭毛虫到多细胞动物,从原始多细胞动物到出现脊索动物,进而演化出高等脊索动物──脊椎动物。脊椎动物中的鱼类又演化到两栖类再到爬行类,从中分化出哺乳类和鸟类,哺乳类中的一支进一步发展为高等智慧生物,这就是人。

显生宙分为古生代、中生代和新生代,其下又细分为多个纪,有寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪、第三纪、第四纪,十一个纪。

从距今约570百万年到250百万年,持续了320百万年(三亿二千万年)的时间分为了,显生宙——古生代。在古生代,动物群以海生无脊椎动物中的三叶虫、软体动物和棘皮动物最繁盛。在奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪,相继出现低等鱼类、古两栖类和古爬行类动物。鱼类在泥盆纪达于全盛。石炭纪和二叠纪昆虫和两栖类繁盛。古植物在古生代早期以海生藻类为主,至志留纪末期,原始植物开始登上陆地。泥盆纪以裸蕨植物为主。石炭纪和二叠纪时,蕨类植物特别繁盛,形成茂密的森林,是重要的成煤期。

古生代的地壳运动和气候变化深刻影响自然环境的发展。早古生代的地壳运动在欧洲称加里东运动,在美洲称太康运动,在中国又称广西运动。此时古北美、古欧洲、古亚洲、冈瓦纳古陆及古太平洋、古地中海都已形成。晚古生代地壳运动在欧洲称海西(华力西)运动,在北美称阿勒盖尼运动,在中国又称天山运动。

经过古生代地壳运动,世界许多巨大的褶皱山系出现,南方的冈瓦纳古陆和北方的劳亚古陆联合在一起,形成泛古陆(联合古陆:据推测,这一超级大陆约占地球表面积的一半。环绕联合古陆的原始大洋称泛大洋或联合古洋)。晚古生代在冈瓦纳古陆发生了大规模的冰川作用,大冰盖分布于古南纬60°以内的今南非、阿根廷等地,该冰川作用期即地质历史上的石炭——二叠纪大冰期。古生代的地层总称,显生宇——古生界。

在寒武纪时,具有硬壳的动物第一次大量地出现,许多大陆都被浅海所泛滥,超大陆刚瓦那(Gondwana)则正在南极附近形成。寒武纪晚期,地球海陆分布图形成于前寒武世末期(大约距今六亿年前)的超大陆潘诺西亚(Pannotia),在古生代的时候开始四分五裂,一个新的海洋--巨神海(Iapetus Ocean)在劳伦西亚(Laurentia,北美)、波罗地(Baltica,北欧)和西伯利亚(Siberia)这几个古大陆之间扩张。超大陆冈瓦那(Gondwana)则在泛非褶皱带上组合而成当时最大的大陆,范围从赤道延伸到南极。

在奥陶世时期,温暖的海水把石灰岩和盐岩沉淀在冈瓦那大陆的赤道地区(Australia澳大利亚、India印度、China中国与Antarctica南极洲),同时在冈瓦那大陆的南极地区(Africa非洲与South America南美)则沉淀了冰河的沉积及冰漂的碎屑。

古生代包括了寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪,六纪。又小分为早古生代和晚古生代,早古生代含:寒武纪、奥陶纪、志留纪; 泥盆纪、石炭纪、二叠纪,又合称晚古生代。

早古生代是海生无脊椎动物的发展时代。在早古生代海洋里生活着门类众多的生物。植物界以海藻为主。动物界出现了三叶虫和珊瑚、腕足类等。三叶虫是一种节肢动物,寒武纪是三叶虫的、全盛时代。到奥陶纪时出现了软体动物门的头足纲,主要生物门类还有笔石、腕足类、三叶虫等。最值得注意的是在志留纪中期出现了脊椎动物——鱼类和最早的陆生植物。例如:寒武纪的节肢动物三叶虫、奥陶纪的笔石和头足类、泥盆纪的珊瑚类和腕足类等。最早的脊椎动物无颚鱼也在奥陶纪出现。植物以水生菌藻类为主,志留纪末期出现裸蕨植物。

纪要

郑州、西安、开封、广州等历史悠久的文化古城,在考古足底下的地层时,往往会发现从上到下依次有清、明、元、宋、唐的存积或遗迹。从远古至中古、近代到现代,历史一层盖过一层。

地球也很类似,不同的地层反映不同的地质世纪。只不过因为无数次山翻地复、沧海桑田,未必有清晰的层次而已。地质历史分宙(或代)、纪、世、期。

相应地层为界、系、统、层。

冥古宙+太古宙+元古宙持续约40亿年。显生宙持续约5·7亿年。不同资料年代有出入,甚至有数亿年之差,这是因为最古老的生命痕迹还有许多不确定因素。

显生宙的上限一般定在生命大爆发开始,为5·7亿到6亿年前。

显生宙含:古生代、中生代、新生代。

古生代——距今约5·7亿年起到约2·5亿年前,持续约3·2亿年

早古生代含:寒武纪、奥陶纪、志留纪。

晚古生代含:泥盆纪、石炭纪、二叠纪。

寒武纪5·7亿——5·1亿年。1836研究英国西部地质,罗马人统治时北威尔士山称寒武山。

奥陶纪5·1亿——4·38亿年。1869英地质学家根据古代居住的民族名称命名。

志留纪4·38亿——4·1亿年。名称来源于另一个威尔士古代当地民族。

泥盆纪4·1亿——3·55亿年。1839将一套海成岩石层按地名命名,中文翻译为“泥盆”。

石炭纪3·55亿——2·9亿年。1822研究英国地质发现稳定含煤炭地层而得名。

二叠纪2·9亿——2·5亿年。地层上面是白云质灰岩、下面是红色岩层,中文翻译成“二叠”。

中生代——距今2·5亿年起到6500万年前。持续约1·85亿年

中生代含:三叠纪、侏罗纪、白垩纪。

三叠纪2·5亿——2·05亿年。1834命名于德国西南部,那里有三套截然不同的地层。

侏罗纪2·05亿——1·35亿年。德国和瑞士交界处有座侏罗山,1829前后发现有明显地层特征而命名。

白垩纪1·35亿——6500万年。1822发现英吉利海峡两岸悬崖上露出白色沉积物,恰是当时制粉笔的白垩土而得名。世界大多地区该时期地层并不都是白色,如中国多为紫红色。

新生代——约距今6500万年起到如今。新生代含:第三纪、第四纪。

早期研究地史分原始纪、第二纪和第三纪。“第三纪”由意大利地质学家1779创用。原来也将新生代称为第三纪,1829研究法国地质时从第三纪中划出第四纪。

第三纪6500万——160万年前。第三纪含:古新世、始新世、渐新世、中新世、上新世。

第四纪(又称灵生纪、人类纪)约160万年前——今。第四纪的划分意见分歧较大,如中国约248万年前黄土开始沉积,气候和地质环境明显变化,应为第四纪始。第四纪含;更新世、全新世。

更新世已是人类旧石器时代了,又可细分:早更新世、中更新世、晚更新世。

全新世距今小于1·2万年,是地质史新生代7个“新世”划分的“满崽”了,此时中石器时代、新石器时代相继开始,人类使世界进入全新的时代。

新生代

新生代是地球历史上最新的一个地质时代,它从6400万年前开始一直持续到今天。随著恐龙的灭绝,中生代结束,新生代开始。新生代一般被分为三个纪:古近纪、新近纪和有争议的第四纪。这三个纪又可划分为七个世:古新世、始新世、渐新世(属古近纪),中新世、上新世(属新近纪),更新世、全新世(属第四纪)。

在过去,古近纪和新近纪常合并为第三纪,它们因而也曾分别被叫做早第三纪和晚第三纪。新生代是哺乳动物的时代。在新生代中,哺乳动物从微小简单的原始哺乳动物发展到占据各个生态圈的巨大的动物群。在新生代内,鸟和被子植物也有很大的发展。新生代中,盘古大陆彻底分裂,地球上的各个大陆逐渐移动到今天的位置上。

第四时代

第四纪是地质时代中的最新的一个纪,它包括全新世和更新世两个世。第四纪前是新近纪。它从约180万年或160万年前开始一直延续到今天。

第四纪这个名称是1829年由儒勒·迪斯努瓦耶(Jules Desnoyers)提出的。他在研究塞纳河低地的沉积层时发现了一层比新近纪更新的岩层。这个岩层一直延伸到今天。第四纪的时期基本上与最近的冰川期(包括现在的冰川回退期)相符。另一种分法是将300万年前北极结冰的开始作为第四纪的开始,这样的话上新世的最新的一部分也算作第四纪了。也有人不承认第四纪的存在,而将它看作第三纪的一部分。

第四纪的180或160万年中人类的存在已被确证。在这段时间里板块运动小于100千米,因此可以被忽略。在这段时间里气候不断变化,冰川期与冰川间期交换。在冰川期中冰川可以一直延伸到纬度40度的地方。在这段时间里只有很少新的动物种类产生(可能因为这段时间还比较短),在更新世末期,在北半球有不少哺乳动物(如剑齿虎、猛犸象、乳齿象、雕齿兽等)灭绝。马、骆驼等在北美洲灭绝。

第四纪欧洲和北美洲北部经历了四个冰川时期和四个间冰川时期:第一冰川时期距今30万年至27万年;第二冰川时期距今20万年至18万年;第三冰川时期距今13万年至10万年;第四冰川时期距今6万5千年至1万5千年。

中生代

中生代(Mesozoic)是显生宙的三个地质时代之一,可分为三迭纪,侏罗纪和白垩纪三个纪。中生代最早是由意大利地质学家Giovanni Arduino所建立,当时名为第二纪(Secondary),以相对於现代的第三纪。在希腊文中,中生代意为“中间的”+“生物”。中生代介於古生代与新生代之间。由於这段时期的优势动物是爬行动物,尤其是恐龙,因此又称为爬行动物时代(Age of the Reptiles)。

中生代也是板块、气候、生物演化改变极大的时代。在中生代开始时,各大陆连接为一块超大陆-盘古大陆。盘古大陆后来分裂成南北两片,北部大陆进一步分为北美和欧亚大陆,南部大陆分裂为南美、非洲、印度与马达加斯加、澳大利亚和南极洲,只有澳大利亚没有和南极洲完全分裂。中生代的气候非常温暖,对动物的演化产生影响。在中生代末期,已见现代生物的雏形。

古生代

古生代(Paleozoic,符号PZ)是地质时代中的一个代,开始于同位素年龄542±0.3百万年(Ma),结束于251±0.4Ma。

古生代是显生宙的第一个代,上一个代是元古宙的新元古代,下一个代是中生代。古生代包括了寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二迭纪。其中寒武纪、奥陶纪、志留纪又合称早古生代,泥盆纪、石炭纪、二迭纪又合称晚古生代。

植物

石炭纪,尤其是上石炭纪可以被称为是蕨类植物的时代。由于几个立方米的木头才能演变为一立方米的煤,因而上石炭纪时的蕨类植物森林的规模就可以从今天石煤层的规模中换算出来。这些成为今天的石煤的植物中最主要的是鳞木目和封印木属的植物。这些树状的植物属于今天的石松纲,它们可以达到40米高,其茎的直径可达1米。属于问荆的芦木也达到了20米高。舌羊齿类植物也成为树一般的高大木质植物。石炭纪末期有花植物(裸子植物如歧杉和瓦契杉)出现。

动物

海生动物:泥盆纪海中占支配作用的带有硬骨装甲的鱼在泥盆纪-石炭纪的大灭绝后没有再恢复过来。石炭纪海中的主要鱼类是活动灵便的辐鳍鱼类。

海百合是石炭纪出现的新生物,它们属于棘皮动物。这些动物在石炭纪的海底形成草地一般的大面积覆盖面,它们留下了许多化石。其它留下许多化石的动物有苔藓虫动物门的动物和希瓦格蜓和纺锤蜒,后两者是单细胞动物,但它们可以达到10厘米大。

陆地动物:最早的无翼的昆虫在下泥盆纪时代就出现了,到上石炭纪已有有翼的昆虫。这些昆虫还无法折叠它们的翅膀(如蜻蜓等),石炭统煤系地层中发现超过500种的昆虫。石炭纪时在陆地上生活的唯一的脊椎动物是两栖动物,但它们还保存着相当的水生习性。由于它们在陆地上还没有竞争对手,因此它们的种类非常多,有些一直大到6米长。

在上石炭纪的末期还找到了最古老的可以算作爬行动物的骨骼化石。这时也出现了最早的带有硬壳的蛋。

显生宙

是地球历史中的一个地质时代。早在1822年石炭纪在英国就已经被看作是一个地质时代中的纪了。石炭纪的名字来自于上石炭纪时期在全世界各地形成的煤。它从3.55亿年前开始,延续到2.9亿年前。它与二叠纪和泥盆纪之间的边界的年代主要是通过放射性同位素断代获得的。

对石炭纪的内部分类各个地区使用非常不同的系统,这些不同的系统在其使用地区和传统中却相当稳定。在西欧石炭纪一般被分为上下两个亚纪,在美国分密西西比亚纪和宾西维尼亚亚纪,在俄罗斯分上中下三个亚纪。古生物学上的细节划分一般使用海生动物:头足纲动物、腕足纲动物、珊瑚等。陆地植物也被用来对上石炭纪作细节划分。

古地理

出发点:在泥盆纪中北美地块和北欧-俄罗斯地块结合到一起。这块大陆与后来的冈瓦那大陆的其它部分(今天的非洲、南美洲、南极洲、澳大利亚和印度)之间部分是由不同的地形组成的海洋。在上泥盆纪这些地区与北美-北欧-俄罗斯组成的大陆已开始有接触。

石炭纪的发展

石炭纪内这个过程继续发展,到上、下石炭纪交界的时期这个过程达到一个高潮。直到上石炭纪非洲西北部与北美之间的空隙才被填补。阿巴拉契亚山脉的造山运动完成。二叠纪内今天的西伯利亚与俄罗斯相接,乌拉尔山脉形成,泛古大陆形成。



【010、元古宙】


网文《元古宙》报道:

元古宙是一个重要成矿期,主要矿产有铁、金、铀、锰、铜、硼、磷、菱镁矿等。元古宙同位素年龄从25—6或(5.7)亿年,共经历19亿年的悠久时间。元古宙划分为3个代:25—18亿年为古元古代,18—10亿年为中元古代,10—6或(5.7)亿年为新元古代。其中新元古代的后半段,即8—6或(5.7)亿年单划分称震旦纪。元古宙外文名Proterozoic Eon。

元古宙距今约25亿年~距今约5.7亿年,前寒武纪两个分期的晚期。这一时期形成的地层称元古宇,位于太古宇之上,古生界之下。元古宙原名元古代,是1887年由S.F.埃蒙斯命名的。Proterozoic属希腊字源,意为早期原始生命。一般把元古宙分为古元古、中元古和新元古3个代,界限分别是18亿年前和10亿年前。

元古宙与太古宙相比,岩石变质程度较浅,并有一部分未经变质的沉积岩。主要有板岩、大理岩、白云岩、石灰岩、页岩、砂岩和千枚岩等。中国的元古宙地层类型复杂,各地发育程度相差较大。华北地台的中、新元古代地层属稳定类型的盖层沉积,其余为活动类型沉积。新元古代地层上部的红色碎屑堆积,广泛分布于中国南方。

元古宙生物

元古宙时藻类和细菌开始繁盛,是由原核生物向真核生物演化、从单细胞原生动物到多细胞后生动物演化的重要阶段。叠层石始见于太古宙,而古元古代时出现第一个发展高潮。在中国北部的串岭沟组中发现属于16~17亿年前的丘阿尔藻的化石,这是已发现的最老的真核细胞生物。元古宙晚期,无脊椎动物偶有发现。

元古宙地质

叠层石

由于藻类植物日益繁盛,它们营光合作用不断吸收大气中的CO2,放出O2,使气圈和水体从缺氧发展到含有较多氧的状态。大约从中元古代开始,地层有含铁紫红色石英砂岩(如常州沟组、大虹峪组等)及赤铁矿层(如串岭沟组宣龙式铁矿)形成,说明当时大气中已含有相当多的游离氧。大气及水体中氧的增多,不仅影响岩石风化及沉积作用的方式及进程,而且也给生物发展和演化准备了物质条件。

太古宙已出现菌类和蓝绿藻类,到元古宙得到进一步发展。在岩层中广布蓝绿藻类的群体,经生物作用和沉积作用形成综合体。这种综合体常保存在石灰岩和白云岩中。从横剖面上看呈同心圆状、椭圆状等。从纵剖面上看呈向上凸起的弧形或锥形叠层状,就象扣放着的一摞碗,称做叠层石。

叠层石的基本构造单位叫基本层,一般为弧形或锥形,向上凸起。基本层组成集合体,最常见的形状为柱状、锥状、棒锤状,有的呈墙状(图11-5)。集合体有各种不同的分叉现象(图11-6)。集合体组成大群体,在地层中多呈透镜状、似层状等礁体现象。叠层石主要分布于滨海的潮间带和潮上带,有的能分布于潮下100m深处。根据叠层石的形态、分叉形式、体壁构造、纹饰及内部构造,划分为许多类、群、型,对于地层的划分和对比有一定意义。

发展新阶段

另外,在元古宙地层中分离出形体微小的(常小于10μm)微古植物,主要指一些单细胞藻类。到了晚元古代,微古植物形体增大(50—100μm),种类繁多。大约从中元古代起还出现了褐藻及红藻等高级藻类。近年在中国北部中元古代串岭沟组地层中发现最古老的真核细胞生物化石,名为丘阿尔藻(Chuaria),距今16—17亿年。1978年在中元古代雾迷山组中也发现真核生物化石,命名为震旦乌藻(Tawuia),距今12—14亿年。这些单细胞藻类,分类位置尚不明,总称为疑源类(Acritarcha)。太古宙从无生命到有生命,是生物演化史上的一次飞跃,而元古宙则是从原核生物到真核生物,从单细胞到多细胞,标志着在地球发展史和生命演化过程中进入一个新阶段。

陆壳构造新阶段

在太古宙晚期的构造运动即阜平运动之后,中国和世界大陆上都出现了小规模的稳定核心,称为陆核,这是陆壳构造发展的第一阶段。早元古代中期的构造运动,在中国称五台运动;早元古代晚期的构造运动,在中国称吕梁运动。通过这些运动,陆核进一步扩大,形成规模较大的稳定地区,称为原地台,在原地台上开始沉积了类似盖层的沉积类型。由于沉积、喷发、侵入、挤压、褶皱、变质、固结等作用反复进行,陆壳某些部分更趋稳定,到中元古代晚期原地台进一步扩大,在世界上终于出现了若干大规模稳定的古地台。由陆核到原地台和古地台,是陆壳构造发展的第二个阶段。

从岩石性质看,古元古代地层即下元古界往往和上太古界具有共性,多属活动类型沉积和浊流沉积变质而成的绿岩系,同时和上太古界一样,常含有规模巨大的铁矿床,性质和鞍山式铁矿近似,以低价铁为主,反映当时大气和水体的缺氧状态。下元古界(Pt1)和上太古界(Ar2)共同构成地台的基底。到了中、新元古代,原地台已经出现,出现了稳定地台浅海,真核及藻类生物繁盛,大气及水体中含氧量增加,红层、高价铁、碳酸盐等沉积出现,形成地台盖层,因此,中元古界(Pt2)特别是上元古界(Pt3)震旦系(Z)已经属于盖层沉积的范畴。

原地台

在古元古代,中国北方已经形成华北原地台,南方形成扬子原地台,西部则形成塔里木原地台。在华北地区,在初步固结的基础上,发生断裂拗陷,形成了以滹沱群为代表的碎屑-火山沉积和含叠层石的白云岩沉积;在五台-太行山地区则形成造山后的磨拉石堆积。这些都属于地槽活动型堆积。在河南则形成嵩山群,在安徽形成凤阳群,它们都属于稳定类型,以分选较好的碎屑岩、碳酸盐岩等为主,很少有火山岩。上述沉积经过褶皱夷平,上面为中、新元古界不整合覆盖,这个不整合面分布广泛,即吕梁运动。华北地区经吕梁运动后,进一步固结,形成华北原地台。

在中国西南,包括川中、鄂西,基底以上太古界崆岭群变质岩系为代表。下元古界分布不广,主要为岛弧型火山沉积岩系,川西一带也有类似沉积。后来下元古界连同上太古界褶皱形成扬子原地台。

中国西部,塔里木地区下元古界以浅变质火山沉积岩系为主,属于活动类型,称兴地塔格群。早元古代末形成了原地台

陆壳稳定差异

古元古代末期,在中国已经出现了华北、扬子、塔里木等相对稳定的原地台,但陆壳稳定情况仍存在很大差异。

1.华北地区早在太古宙末,中国北部和辽宁南部已形成几个稳定陆核,陆核之间是活动地区,其间填充了五台群和滹沱群,经过吕梁运动褶皱变质固结,它们把陆核连接起来,形成较大规模的稳定地区——华北原地台。这个原地台地形高低起伏,相当复杂。有些地区在久经剥蚀之后,又开始下沉,形成浅海;而有些地区则高出海面,形成古陆,如图11-7所示,中国北部除内蒙古北部及东北北部属比较活动的地槽外,其余皆属华北原地台范围。原地台大致呈三角形,周围被高地环绕:北有内蒙古古陆,南有淮阳古陆,东边是胶东古陆(后来发展成胶辽古陆);古陆之间是一片陆表浅海,海中耸立着若干山地和陆岛。如鲁西古陆和晋陕古陆便是较大的古陆。在这片浅海中沉积了类似盖层的中上元台界,所以在辽宁、吉林南部、河北、山西(部分地区)、大青山、贺兰山、鲁中、豫西和皖北均有出露,但沉积发育情况各地不一。可大体分为三种类型:强烈沉降带沉积,稳定浅海沉积,隆起区的陆相沉积。

(1)燕辽沉降带 位于内蒙古古陆南侧,是华北地区强烈拗陷地带,如图11-8所示,拗陷中心在河北兴隆、天津蓟县以及北京平谷一带,沉积厚达10000m,地层发育完全,分层清楚,是北方中上元古界划分和对比的标准地区①。长城系下部以碎屑岩为主,并夹火山喷发岩,上部为碳酸盐岩;蓟县系以碳酸盐岩为主,厚度最大,分布较广;青白口系以砂页岩、石灰岩为主,厚度较小,分布较窄。中上元古界由下而上代表一个巨大的沉积旋回;在这个旋回中又可分为三个次一级旋回,各旋回间都存在着明显的间断;次一级旋回中还包含着更小旋回。据此,说明以剖面为代表的这一时代初期,海侵开始,堆积了巨厚的滨海浅海碎屑岩,并有海底火山喷发活动;中期海侵扩大,向四周超覆(图11-10)形成了广厚的碳酸盐建造;后期地壳上升,海水渐退,又以碎屑岩沉积为主。在大旋回中,夹着次一级和更次一级旋回,说明整个地区是波浪式的发展过程。

位于淮阳古陆北缘的豫西-淮南沉降带,其发育过程大致和燕辽沉降带相似。

(2)华北地区其他部分 包括山东、河南、安徽等部分地区,是一片相对稳定的陆表浅海,沉降幅度较小,沉积厚度一般在1000m左右,下部以碎屑岩相为主,上部以碳酸盐岩相为主。

(3)晋陕古陆 为浅海所包围,是一个长期遭受剥蚀的隆起区,其边缘部分只有当海侵超覆时才形成不厚的滨海相沉积;内部低地堆积了陆相石英砂岩,分选良好,交错层发育,厚度仅100m左右。

总之,华北地区在中元古代开始了新的发展阶段,虽然吕梁运动后已经基本上形成比较稳定地区,但尚有局部活动性较大的地区,如燕辽沉降带即是。沉降带为传统名称,其形成可能与古陆边缘深断裂有关,或认为与板块边界活动有关。这些活动单位经过中、新元古代的长期发展才逐渐相对稳定下来,到新元古代初期,已经发展为大规模的相对稳定的华北地台,也称中朝地台。

2.中国西部塔里本地区在北天山的北山地区,中上元古界分布广泛,为相对稳定型的浅变质,含碳酸盐沉积,沉积类型与中朝地台相似。沿中、南天山东段,有走向NWW的强烈沉降带,沉积厚度逾万米,与燕辽沉降带有类似之处。

3.中国南部 中国南部和中国北部地壳发育过程有很大不同,在那里缺少太古界地层,而元古界地层则广泛发育。南方扬子原地台(包括四川及湘、鄂、黔、桂等一部分,四川盆地为其核心部分)是一个相对稳定的地区,在它的周围出现了一些活动地带,如在其东部的鄂西地区出露崆岭群,以黑云斜长片麻岩、混合岩、角闪岩等为主,上部夹大理岩,总厚度大于5000m,时代属下元古界。在其附近出露浅变质的神农架群,以碳酸盐岩为主,下部和上部含有火山物质及硅质、铁质沉积,大约相当于北方的中、上元古界。

在扬子原地台的东南缘,中上元古界出露非常广泛,下部称四堡群或梵净山群,上部称板溪群,二者以不整合接触。板溪群以浅变质岩为主,包括砂质板岩、千枚岩、泥灰岩,有时含细碧岩、火山喷发岩,或具海底喷发的枕状构造,间有复理石式沉积,各处厚度不等(1000—7000m)。广泛分布于湘西、黔东、桂北等地。有人认为板溪群非常近似大陆边缘从大陆架海、边缘海、大陆坡到火山岛弧海沉积,然后向外过渡到外海。

在扬子原地台的西侧,即川滇交界地区,也是相对活动地带,沉积了厚达8500m以上的浅变质的会理群,下部和上部有火山沉积,中部以碳酸盐沉积夹泥砂质沉积为主,中、上元古界之间及上部与下震旦统之间,皆为不整合接触,分别代表晋宁运动早、晚两期。通过晋宁运动,扬子原地台周围固结扩大,到后来形成大型稳定的扬子地台。

总之,从太古宙到元古宙,中国南北地层分布不同的特点,说明地壳发展的不平衡性,北方在早元古代末吕梁运动之后已经形成稳定的基底,其上的活动区只限于沉降带(与古陆边缘断裂有关),火山活动不多;从晚元古代开始,已几乎全部固结,形成华北地台;而南方则在扬子原地台的两侧,活动相当强烈,特别是从中元古代起,发育了边缘海及岛弧海,火山活动相当频繁,经晋宁运动,原地台扩大才发展为扬子地台。这种在同一时期北方相对稳定、南方相对活动的特征,一直延续到古生代。

矿产

简介

元古代所经历的时间很长,沉积的厚度也很大,如燕山地区中、上元古界最厚达10000m,相当于同一地区古生界地层的若干倍。因此,这一部分地层中含有比较丰富的矿产。

铁矿

中元古代,在华北地区,特别是沿内蒙古古陆的南侧,沉积了大量浅海相鲕状和肾状赤铁矿。以河北宣化、龙关一带的宣龙式铁矿最为典型。矿层位于长城系串岭沟组底部(图11-8,11-9),多为富矿。这些都是吕梁运动后,古陆经长期风化和剥蚀作用,铁质在滨海地区不断富集形成沉积赤铁矿。

在燕山地区的蓟县系铁岭组中,也可见到沉积赤铁矿,称四海式铁矿(因北京延庆四海而命名)。在青白口系下马岭组底部,有时也存在一层不规则的风化壳型铁矿。

锰矿

在华北地区长城系高于庄组中下部,常夹有一层锰矿或含锰页岩及含锰灰岩。如在蓟县高于庄组中有含锰带,称蓟县式锰矿,但多为低品位。除此,在蓟县系铁岭组中部,含铁锰,在辽宁朝阳瓦房子一带形成锰矿层,称瓦房子式锰矿。

其他

在苏北东海锦屏山、皖北大别山等处,下元古界变质岩中形成重要磷矿,称东海式磷矿。在北方长城系串岭沟组和大虹峪组中常含有含钾层位(绿色海绿石页岩)。在豫北发现含钾页岩矿床,即位于串岭沟组中。在华北平原掩覆下的雾迷山组白云岩中发现储藏大量石油,如华北油田(河北任丘)最早发现古潜山油田,这些含油古潜山就是由雾迷山组白云岩构成的。

此外,在北方元古界中有大量的碳酸盐沉积,其最大特征为富含镁质,绝大部分为白云岩和白云质灰岩,质纯者可作为冶金熔剂。其中辽宁大石桥一带的下元古界辽河群中产有大型菱镁矿床。中、上元古界中纯灰岩不多,在燕山地区一些地方的高于庄组上部、铁岭组上部等,有较纯灰岩,可以作为水泥和石灰等原料。含有叠层石的白云岩及白云质灰岩,磨光后是美观的建筑材料。

元古宙细分说明

元古宙就是距今约2500百万年,到542百万年,大约十九亿年时间。元古宙又分为了始元古代、古元古代、中元古代和新元古代。元古宙又分为成铁纪、层侵纪、造山纪、固结纪、盖层纪、延展纪、狭带纪、拉伸纪、成冰纪和埃迪卡拉纪,这十个纪。

始元古代

从距今约2500百万年到1800百万年,700百万年(七亿年)期间就是元古宙——始元古代,始元古代分为成铁纪、层侵纪、造山纪三纪。在始元古代大量出现了蓝藻、细菌。

元古宙——始元古代——成铁纪就是,从距今大约2500百万年到2300百万年,。成铁纪的名称来自于希腊语sideros“铁”,因这个时期是世界上形成特大型铁矿田,出现硅铁建造的主要时期,故名。(然而在中国大陆,此时却并不发育硅铁建造。)成铁纪期间蓝藻、细菌繁盛。

元古宙——始元古代——层侵纪,从距今约2300百万年到2050百万年。层侵纪期间蓝藻、细菌繁盛。

元古宙——始元古代——造山纪,从距今约2050百万年到1800百万年。造山纪期间蓝藻、细菌繁盛。

古元古代

从距今约1800百万年到1200百万年,600百万年(六亿年)期间就是元古宙——古元古代,古元古纪分成了固结纪、盖层纪、延展纪三纪。在古元古纪期间,蓝藻、细菌经过了几亿年的进化,终于进化出了大型宏观藻类。

元古宙——古元古代——固结纪,从距今约1800百万年到1600百万年。固结纪期间蓝藻、细菌繁盛

元古宙——古元古代——盖层纪,从距今约1600百万年到1400百万年。盖层纪期间蓝藻、褐藻经过了近十亿年的进化,终于,出现大型的宏观藻类。

元古宙——古元古代——延展纪,距今约1400百万年到1200百万年。延展纪期间蓝藻、褐藻发育,出现大型宏观藻类。

中元古代

从距今约1200百万年到630百万年,570百万年(五亿七千万年)期间,就是元古宙——中元古代,分为狭带纪、拉伸纪和成冰纪三纪。在中元古代,就已经出现大型的具刺源类和大陆板块。

元古宙——中元古代——狭带纪,时间为距今约1200百万年到1000百万年。狭带纪期间蓝藻、褐藻发育,出现大型宏观藻类。

元古宙——中元古代——拉伸纪,时间为距今约1000百万年到850百万年。拉伸纪期间首次出现大型具刺凝源类,形成了古大陆(罗迪尼亚古大陆)。

元古宙——中元古代——成冰纪,时间为距今约850百万年到630百万年。成冰纪期间出现全球雪球事件,为生物低潮。

新元古代

从距今约630百万年到542百万年,88百万年(八亿八千万年)期间,就是元古宙——新元古代。在新元古代中,只有一个埃迪卡拉纪。

元古宙——新元古代——埃迪卡拉纪,是冥古宙、太古宙、元古宙(合称,隐生宙),这三宙时期的最后阶段,它有着特殊的意义。

埃迪卡拉纪的名称来源:埃迪卡拉的名字来自南澳大利亚得里亚的埃迪卡拉山。1946年,Reg Sprigg曾在这里发现显生宙以前的化石。研究这些化石的Martin Glaessner认为这是珊瑚和海虫的先驱。以下几十年,南澳大利亚还找到很多的隐生宙化石,其他各大洲也找到一些。这些化石一起叫做埃迪卡拉动物。

这个时期的开始与其他地质时代不同,不按照化石变化。在这个时期的出现的软体生物很少留下化石。埃迪卡拉纪是从一个有不同化学成份的岩石层开始。这个岩石层13C非常少,说明当时全球性的冰河时期结束。

埃迪卡拉动物:埃迪卡拉动物化石出土越多,反而越没有规律。有几种化石比较象后来动物的先驱。埃迪卡拉后期,有一些虫子爬行的痕迹,也找到一些小的硬壳动物。可是大部分的埃迪卡拉动物是一些不能动的球,盘,叶状体,和以后的动物没有什么关系。学者之间,这些化石到底是什么也有很多争论。

由这些,可以证明,在埃迪卡拉纪时期,已经出现了多细胞生物了。



【011、地表最大面积物体转移 新研究警告:地轴更歪了】


2021-05-01 自由时报

美国地球物理联盟(AGU)在《地球物理研究通讯》期刊(Geophysical Research Letters)报发表的最新研究指出,人类造成的气候变迁正在改变地表的质量分布,佔地表70%面积的水重量正在转移中,进而造成南北极漂移、地球更倾斜。

根据美国地球物理联盟新闻稿,苏黎世大学气候科学家汉弗莱(Vincent Humphrey)解释,地球犹如绕著轴旋转的陀螺,如果顶部的重量移动,陀螺的旋转轴心也将跟著倾斜,而当地球的重量从一个区域转移到另一个区域时,也会发生同样的事情。

美国地球物理联盟研究团队,根据美国太空总署(NASA)与德国航空太空中心(DLR)的“重力和气候实验”(GRACE)数据,发现地表上面积最大的水发生改变,过去20年来,地表上的水分布在世界各地的质量已经出现变化,而极地的融冰是造成南北极移动的主要驱动力。

而在美国、中国与印度抽取地下水来发展农业的状况,也对地表水质量分布产生影响,汉弗莱说,水体的质量变化强大到可以改变地球的轴心,但由于地球轴心的变化不够大,因此还不至于影响到人们日常生活,虽然现在一天的长度已经有所改变,但差距仅以毫秒为单位。



【012、5.5亿年前,谁留下了这枚神秘“指纹”?】


2021-04-21 新华视点

1946年,年轻的地质学家斯普里格被派往澳大利亚内陆评估一个荒废已久的矿场。一天他在山头不经意翻动了一块石头,惊讶地发现石头背面有一个奇特的“指纹”痕迹:这是一块指纹形状的化石。

如今,科学家在中国三峡地区也发现了这种化石。神秘“指纹”的“主人”到底是谁?

记者21日从中国科学院南京地质古生物研究所获悉,中、美古生物学者最近在中国湖北省宜昌市发现一种约5.5亿年前的奇特动物化石:狄更逊虫化石。

这种远古动物的形态很像人类指纹,是寒武纪前动物的典型代表,此次是科研人员首次在中国发现确定的狄更逊虫化石。

虽然名字里有“虫”,但狄更逊虫并不是人们所熟悉的虫子。它们的身体像椭圆形薄膜,被分隔成大量的横向体节。虫体宽度从两端向中间逐渐变大,在正中有一根纵向的中脊将虫身分为几乎左右对称的两部分。

从已经发现的化石看,狄更逊虫体型不一,身长从几毫米到一米不等。

此次发现的狄更逊虫化石保存在石灰岩中。化石保存的是一枚不完整的狄更逊虫标本,其中有狄更逊虫标志性的横向体节等形态特征。

化石整体长度约8厘米,样貌上看很像一个残留了一半的人类指纹,只是大小比真正的指纹大很多。

领导此项研究的中科院南京地质古生物研究所研究员陈哲说,狄更逊虫此前大多发现在澳大利亚和东欧一些地区。它是寒武纪之前最为著名的生物之一,以其为代表的埃迪卡拉生物群,为人们打开了一个寒武纪之前的动物世界,被誉为“生命大爆发的前奏” 。

长期以来,科学界一直将狄更逊虫作为研究热点,但围绕这种神秘的生物仍有很多谜团。比如,现在生物学家普遍认可狄更逊虫有运动能力,属于动物的一种,但它究竟属于哪一类动物,至今仍是未解之谜。

“此次在三峡地区的石灰岩中发现狄更逊虫化石,进一步证明狄更逊虫具有较强的环境耐受能力。在5.5亿年前的海洋各处,可能都活跃着它们的身影。”陈哲说。

相关研究成果已于近期发表在古生物学术期刊《远古世界》上。



【013、46亿年前,地球诞了,但你知道它的演化过程吗?】


2018-11-17 旭东读史

46亿年前,地球诞生了。地球演化大致可分为三个阶段。第一阶段为地球圈层形成时期,其时限大致距今4600至4200Ma(百万年)。刚刚诞生时候的地球与今天大不相同。根据科学家推断,地球形成之初是一个由炽热液体物质(主要为岩浆)组成的炽热的球。随着时间的推移,地表的温度不断下降,固态的地核逐渐形成。密度大的物质向地心移动,密度小的物质(岩石等)浮在地球表面,这就形成了一个表面主要由岩石组成的地球。

第二阶段为太古宙,元古宙时期。其时限距今4200至543Ma。地球自不间断地向外释放能量。由高温岩浆不断喷发释放的水蒸气,二氧化碳等气体构成了非常稀薄的早期大气层---原始大气。随着原始大气中的水蒸气的不断增多,越来越多的水蒸气凝结成小水滴,再汇聚成雨水落入地表。就这样,原始的海洋形成了。

第三阶段为显生宙时期,其时限由543Ma至今。显生宙延续的时间相对短暂,但这一时期生物及其繁盛,地质演化十分迅速,地质作用丰富多彩,加之地质体遍布全球各地,广泛保存,可以极好的对其进行观察和研究,为地质科学的主要研究对象,并建立起了地质学的基本理论和基础知识。

为了证明生命起源与地球,人们在不断通过实验和推测等研究方法,提出各种假设来解释生命诞生。1953年美国青年学者米勒(Stanley L.Miller)在实验室用充有甲烷(CH4),氨气(NH3),氢气(H2)和水(H2O)的密闭装置,以放电,加热来模拟原始地球的环境条件,合成了一些氨基酸,有机酸和尿素等物质,轰动了科学界。这个实验的结果更具说服力地表明,早期地球完全有能力孕育生命体,原始生命物质可以在没有生命的自然条件下产生出来。

一些有机物质在原始海洋中,经过长期而又复杂的化学变化,逐渐形成了更大,更复杂的分子,直到形成组成生物体的基本物质——蛋白质,以及作为遗传物质的核酸等大分子物质。在一定条件下,蛋白质和核酸等物质经过浓缩,凝聚等作用,形成了一个由多种分子组成的体系,外面有了一层膜,与海水隔开,在海水中又经历了漫长,复杂的变化,最终形成了原始的生命。

总之,地球的演变使得生命诞生于地球。



【014、2020年地球自转速度异常快 一天时间变短】


2020-12-30 复制链接

地球在2020年的自转速度特别快,尤其是在年中的时候。

很多人都希望2020年这个糟糕的一年赶快过去,仿佛地球也是这么想。这颗美丽的蓝色行星最近自转得特别快,以至于一天的时间变短。这一年有28个自1960年以来最短的日子。

据“时间与日期”(Time and Date)网站报导,就平均而言,地球每隔86,400秒相对于太阳自转一圈,也就是24小时或一个太阳日。

但地球自转的速度并非固定,它经常因为海洋或大气等复杂因素而改变,所以每一天的长度会有小至毫秒(千分之一秒)的不同。

在2020年开始之前,自1973年以来最短的一天是2005年7月5日,它自转的时间比86,400秒少1.0516毫秒。

但是在2020年年中时,地球打破这项纪录至少28次,也就是有28天更短,而最短的一天是7月19日,它自转的时间比86,400秒少了1.4602毫秒。

如果地球的自转与非常精准的原子钟不同步、而且差异颇大,人们就会使用正负闰秒来做调整,使其保持一致。

自从闰秒系统于1972年开始使用起,地球自转的速度就有点慢。到目前为止,人们已经使用了27个闰秒,而且都是正数。换句话说,这27秒都加到我们的时钟上,让地球能迎头赶上。

然而,地球自转的速度在近几年来变快,所以从2016年起就不需要以闰秒来调整时间。如果地球自转持续变快的话,人们可能需要使用负的闰秒,也就是时钟减掉闰秒,以便赶上超前的地球。

那为什么人们感觉不到地球自转变快呢?这是因为人们和地球上的每样东西都跟着地球在转动,所以感觉不到它在转动,当然也感觉不到它的转速增加。



【015、Dr.Stone@地学竞赛|地球演变史——冥古宙】


石头科普工作室 2018.10.27

如果搭乘时光机回到冥古宙,你将会看到:地球从一个炽热的岩浆球逐渐冷却,形成薄薄的地壳。原始的大气中没有氧气,只有甲烷、二氧化碳,二氧化硫等。白天高温和夜晚的严寒交替,类似今天的月球。

冥古宙冥古宙(Hadean)是指自地球形成至距今38亿年前的这段时期,有些科学家称其为地球的天文时期、或地球的前地质时期、或前太古代、或原太古代。

这一时期我们主要关注:原始地壳、原始陆壳的性质、形成,还有原始生命的出现和形式等复杂的问题。

在41亿年前到38亿年前,地球持续遭到了大量小行星与彗星的轰击。根据同时期月球的撞击坑推算(月球面对地球的那一面的大部分大型盆地如:危海、宁静海、晴朗海、肥沃海和风暴海,都是在这个时期受撞击形成的),这个阶段地球上没有任何岩石,到处都是奔腾的岩浆。对流将熔岩带到地表,又导致正在冷却的岩石冲入岩浆海之中。

Hades是希腊神话中的冥界之王,其意思来源于希伯来语的“地狱”。由于当时地球上地狱一般的景象,冥古宙的英文名称“Hadean”因此产生。

冥古宙的开始标志着地球的形成。

地貌图揭示月球环形陨石坑起源地幔岩飞溅凝固 图源:环球时报

下面我们就来系统地学习冥古宙的划分。

1.隐生代

隐生代是冥古宙最早的一代,一般被认为开始于近45亿6717万年前,地球和月球形成时。

这个时期,地球先从原始星云物质集结成球体,之后开始生成坚硬的地壳。这一大段过程都属于天文时代。

从地壳形成,到开始有原始的大陆和海洋;生成包围在外的大气圈;然后生物出现;到最终发展为现在我们所认识的海陆和生物这一段时间,都属于地质时代。

2.原生代

原生代时间划分大约在42—40亿年前。当时地球出现了第一批生物,但未留下化石。

地球经历了诞生的初期——隐生代三亿年左右的漫长时期,生命的演化也终于在原生代出现了最早的有机生命——原核生物——细菌,原生代因而得名。

原生代的地球想象图——绿色的富铁海洋,其上是橙色的天空 图源:万花镜

3.酒神代

酒神代在月球地质时代里是指由39亿2千万年前至38亿5千万年前的这段时期。这段时期主要发生了月球酒神海和其他主要盆地的撞击事件。

从酒神海里被撞击出来的物质,形成了月球高地上埙石坑地层的上部。

酒神代出现了古细菌。

4.雨海代

在月球的地质演化中,早雨海代发生于38亿5千万年前至38亿年前之间。内太阳系大撞击事件的结束即在这个时期。

形成雨海盆地的撞击发生在雨海代刚开始的时候,其他月球面对地球面的很多大盆地(如危海、宁静海、晴朗海、肥沃海和风暴海)也都是这个时期形成的。

月球上充满玄武岩的盆地则大多是在接下来的晚早海代形成的。



【016、把地球比作乒乓球,同比例太阳系天体有多大? 】


2019-04-21

地球是一颗直径达12756公里的星球,我们身边的任何事物和地球相比,都是非常渺小的,即便坐飞机飞到地球的另一边,也需要10个多小时,不识庐山真面目,只缘身在此山中。我们生活在地球上,很难直观地感受到它的大小。

然而每天照耀地球给我们提供光亮的太阳的体积是地球的130万倍,它的巨大就更难以想象了,那么如果把地球比作一个乒乓球大小,相比太阳等星球,该有多大呢?这样比较一下,或许能让我们有一个更直观的认识。

乒乓球的直径是4厘米,把地球直径从12756公里缩小到4厘米,大致缩小了3.185亿倍,那么把太阳也同比例缩小后,它该有多大呢?实际上,太阳的直径是地球直径的109倍,只需要将变小后的地球直径乘以109,就是变小后的太阳直径了,即4×109=436厘米,也就是说地球如果缩小成了一个乒乓球,那么同比例缩小的太阳将是一个直径4.36米的大球,大致相当于直径4米的一间大房子的大小。

那么月亮该多大呢?地球的直径是月亮的3.67倍,4÷3.67=1.09,所以月球将是一个直径1.09厘米的小球,那么这样的地球和月球之间的距离有多远呢?大致只有1.2米。

那么地球到太阳的距离有多远呢?难道地球的距离大致为太阳直径的107.2倍,107.2×4.36=467.2米,也就是说这样缩小后的太阳到地球的距离还不到一里地。

那么太阳系中的其他天体呢?同比例缩小后的水星将是一个直径1.52厘米的小球,金星和地球大小差不多,略小于直径4厘米;火星为直径2.1厘米的小球,相对而言木星要大得多,大致为直径45厘米的一个大球,比篮球还要大很多,土星也会成为一个直径38厘米左右的球体,比木星略小一些,但也比篮球大很多,而天王星与海王星体积差不多大,缩小后的它们会比篮球小,直径在16厘米左右。

太阳系中天体与太阳的距离也同比例缩小的话,那么水星直径一厘米多的小球与太阳这个直径4.36米的大球的距离大约为182米,金星与太阳的距离大约为350米,火星与太阳的距离大约为750米,目前这个直径45厘米的球体与太阳的距离大约为2450米,土星距离太阳约为4700米,天王星距离太阳约为9000米,海王星距离太阳约为14,100米。

想一想,海王星这个直径16厘米的小球,在14公里外围绕太阳这个直径4.36米的大球运行,基本相当于一个比足球还小的小球在五环外围绕北京故宫里面的一间房子运行,可见两者的引力该有多么强大吧!



【017、板块运动:创造地球生命所需的必要条件】


BBC 2017年2月3日

从微生物到有袋类动物,地球上充满了各式各样的生命体。但即使你将地球上所有的生物除去,地球也还是"有生命的"。

其溶化的内核在骚动,释放出包裹着整个地球的磁场。火山喷涌出气体,新鲜的岩浆流淌铸就新的土地。地球表面是由一块块拼图构成的,那一块块足有一片大陆那么大的坚实的板块相互推挤、摩擦与碰撞——在这剧烈的活动之中,山脉拔地而起,地球的面貌焕然一新。

地球并不仅仅是生命体的容器;其自身就是活生生的存在。地球的地质代谢——特别是地壳版块活动——是其成为生物体可居住星球的一大原因。如果地球是宇宙空间中的一块冰冷、坚硬、极少活动的石头,我们所知的生命体大概不会存在于地球之上。至少在今天的地球上,地质和生物是并存的。

在所有星球中,地球是我们所知唯一一个有板块构造的星球,它也是我们所知唯一一个生命体可存活于其上的星球。然而尚无人能够得出确凿结论,说板块构造是生命体存在的必要条件。

地壳版块

天文学家曾在太阳系以外发现了成千上万个星球,其中一些可能有居住条件。板块构造也能够提升生命体存活的可能性——尤其是那些更复杂的有机体。如果外星人真的存在,他们也应该生活在一颗活跃的星球上,那颗星球上也经常出现板块移动这样的地质活动。

就像探索太阳系的太空飞船所发现的那样,地球并不是唯一具有地质活动的星球。虽然月球和火星没有板块构造,但在月球和火星上分别有"月震"(moonquakes)和"火震"(marsquakes)这样的地质现象发生。

木星卫星木卫二

木星的卫星木卫二(Europa)是各星球中能够支持生命体存活的有力竞争者——木星的几个卫星都具有活跃的火山活动和间歇泉。水星具有磁场,这意味着至少水星内核的一部分是熔化物质。甚至一度被认为是一个沉静的冰雪世界的冥王星,原来也充满了高耸的冰川雪原,其地貌的多样性超乎科学家们的想象。

不过,地质活动与板块构造仍是两个概念。地球是太阳系中唯一一个外壳如破碎的蛋壳般分裂为若干版块的星球。这些坚硬的地壳版块深达几百公里,漂浮在可延展的地幔(malleable mantle)之上。

太阳系中不少其他星球,其古老的地表上布满了历史长达几百万年,甚至几十亿年的火山口(craters)。然而在地球上,地壳版块可移动、可漂浮,因而地球表面的形状一直在发生变化。在洋中脊(mid-ocean ridges),升腾的岩浆形成地球的新外壳,将两个地壳版块之间推得更远。

当两个地壳版块相互挤压,一块可能被压在另一块之下。这一板块下降过程可能造成海沟或引发火山喷发。也有这样一种情况,比如喜马拉雅山脉,就是因大陆板块相互挤推向上形成的,没有一方被压在另一方之下。

这些对地球生命体的存在都具有至关重要的作用。

金星

如果没有板块构造,地球就会像金星一般,成为一颗无人可居的炙热星球——地壳活动过程将碳从地球表面带入带出,调控着大气中的二氧化碳含量。二氧化碳是一种温室气体:如果大气中含有过多二氧化碳,就意味着过高的温度。

"如果地球表面温度持续上升,最后地球就会变得像金星一样,"美国耶鲁大学地球物理学家是永淳(Jun Korenaga)说道。而如果地表温度过低,所有热量都逃离地球,那么地球上将是过于寒冷,不适合人类居住。因此,碳循环(carbon cycle)像一个地球恒温器,在必要的时候调整自己(因人类活动中二氧化碳排放过度造成的气候变化因素不包含在内)。气候变暖也会造成多雨的气候特征,而雨水有助于带走大气中的二氧化碳。

二氧化碳气体溶解于雨滴当中,落在裸露的岩石上。雨水和岩石之间发生化学反应,释放出碳元素和矿物质,如岩石中的钙质。雨水流入河流和小溪,最终汇入大海,在此过程中碳元素会形成碳酸盐岩和贝类等有机物。

碳酸盐沉积于海底,沉积在被挤压在下方的地壳版块上,将碳元素输送入地球内部,而火山又会将碳元素以二氧化碳的形式喷射入大气当中。

经过上亿年的时间,这一循环终于完成。

板块构造在碳循环的每一过程中都发挥了作用。潜没在下方的板块将碳元素送入地幔,而地壳活动又会将新鲜的岩石带上地表。裸露的岩石对释放矿物质的化学反应至关重要。在板块运动中形成的山峦会将大气向上输送,当大气冷却、凝结之后,又会形成雨滴,吸收大气中的碳元素。

火山也发挥着作用。"版块运动使得火山长期保持活跃,"美国宾夕法尼亚州立大学(Penn State University)地球物理学家布拉德·福利(Brad Foley)说道。"如果火山没有将二氧化碳送回大气中,那么地球会变得非常冰冷,甚至封冻住。"

维持住温暖的气候条件对地球的可居住性至关重要。不过,板块构造还有其他贡献。比如,研究显示,侵蚀和风化过程(erosion and weathering processes)促使岩石释放出铜、锌和磷等,并将它们带入大海中。

这些是浮游生物(plankton)等有机生物的重要营养物质。历史上,极有可能是它们引起了生物大爆发,比如5.4亿年前的寒武纪爆发(Cambrian explosion)。也有证据显示,在地球上侵蚀作用发生较少的时期——海洋中的营养元素相应减少——伴随发生的是大规模物种灭绝。

深海热泉

深海热泉(Hydrothermal vents)是生态系统多样性的来源——在挪动大陆板块的过程中,板块构造也有可能创造了多样的生态环境,促进了生物进化。百万多年来,大陆板块在地球表面漂移,从一个气候带漂移到另一个气候带。如果没有板块构造,地球就不会有如此多样的地理面貌,不会提供如此广泛的栖息环境。

板块构造也与大洋底部(ocean floor)的深海热泉密切相关。在一个板块的边缘,海水会从缝隙中侵入,侵入的海水会被岩浆加热至几百度以上,而滚烫的热水则会被再次释放入海水之中。人类首次发现深海热泉是在20世纪70年代,深海热泉是生态多样性的来源;也有科学家认为,是类似这样的热泉活动为地球带来了其第一批生命体。

板块的长期运动也影响着地球磁场。地球磁场就像一块盾牌,使大气层不被太阳风(solar wind)吹走。大气层是生命体存活的又一必要元素。地球磁场因地球熔化内核中铁元素的搅动而产生——这种激烈的搅动是由对流运动(convection)引起的,在对流运动中,温度较高的液体升起,温度较低的物质沉积。地球的内核中是否发生对流运动——对流运动是否产生磁场——取决于地球的冷却速度(cooling rate)。

"比起没有板块构造,地球内部的冷却速度在有板块构造的情况下更快,"华盛顿卡内基研究所(Carnegie Institution of Washington)地球物理学家彼得·德里斯克尔(Peter Driscoll)说道。更快的冷却速度产生对流运动和磁场。例如火星和金星就没有板块构造,也没有液态内核、磁场或我们所知的生命体形式。

板块构造对地球生物的重要性不言而喻,那么对外星生物呢?

系外行星

目前人类已经发现几千个系外行星(exoplanets)——天文学家估算,我们的星系中大约有一千亿个行星,其中包括了许多处于行星宜居带(habitable zone)的与地球大小差不多的行星,宜居带是指行星与恒星之间不太热也不太冷,允许液态水存在的区域。天文学家们甚至发现了距离太阳系最近的恒星比邻星(Proxima Centauri)的一颗行星。

处于宜居带,有液态水,这是生命体得以在任何一个星球上存活的最重要条件。除此以外,就要看板块构造如何发挥作用了。

"板块构造对生命体的存活非常有帮助,"美国斯坦福大学地球物理学家诺姆·斯利普(Norm Sleep)说道。如果一个星球具有板块构造,他说:"可居住性会得到极大的改善。"

当然,任何对其他星球可居住性的讨论都仅仅基于猜想。目前为止,地球是我们所知唯一一个适于居住的星球。

"板块构造对于我们人类所知、所爱的生命体来说是不可或缺的,"美国亚利桑那州立大学(Arizona State University, US)行星科学家林迪·埃尔金斯·唐顿(Lindy Elkins-Tanton)说道。"但它对于广义上的生命来讲,并不是必需的。"

比方说,在地球上,板块构造最主要的任务是调节碳循环。可是在另一个星球上,也许不需要板块构造执行这样一项维持碳循环的任务。

一些火山,比如那些创造出夏威夷群岛的火山,就不需要板块运动。

"只要有这些火山活动,就有办法将二氧化碳输送至大气中,福利说道。"火山活动同时还会产生新的可风化岩石,所以能够完成碳循环的这两个部分。"

没有板块下压,却仍旧能将碳元素输送进地球内部,完成这一点有些复杂。没有板块构造的星球被称为"静止盖层星球"(stagnant-lid planet),这样的星球,其表面是一层坚硬的外壳,外壳将碳元素锁在内部。然而,外壳内侧深处温暖而柔软,比地幔更厚,又因为它足够柔软,因此像糖蜜一般具有渗透功能,能够将碳元素渗入星球内部,再通过火山活动释放出碳元素。

然而,即使我们所说的这种碳循环是可以发生的,它持续的时间可能并不长,该星球的可居住时间或许很短。如果没有板块构造,福利说道,火山活动迟早会消亡。

一些研究者认为,地球生命也许并不需要板块构造。2016年,悉尼麦考瑞大学(Macquarie University in Sydney)行星科学家克雷格·奥奈尔(Craig O'Neill)发明了一套电脑模型,该模型发现地球在很久以前——甚至生命体首次出现的41亿年前——并没有板块构造。如果生命体首次出现在地球上时,地球并没有板块构造,那么这意味着,板块构造对生命体并不是必需的。

不过也有其他研究者认为,下此结论为时尚早。"我们需要批判地看待有关地球初期的任何猜想,福利说道。利用不同的模型做不同的假设,会得出不同的答案。

最终,研究者们同意,板块构造在生命体的出现上确有贡献。但是没人能断定板块构造对生命体是必需的。"我们对板块构造的了解还不够,所以尚无法判断其对可居住性是否起到了关键作用,埃尔金斯·唐顿说道。直到20世纪后半叶,科学家们才发展出相关理论,他们尚未完善对地球的研究,更不要说对其他星球的研究了。

使得有关地球的理论更加复杂的一个因素是板块构造与生命体之间的密切关系。"这些地质循环令地球更加适宜居住,"斯利普说道。但是,生物条件也同样重要。"生命体已经进化了40亿年,以使自身的特征适应在这样一个拥有板块构造的星球上生活。"也许地球生命对板块构造的依赖仅仅是进化使然。

即使板块构造对生命体是必需的,天文学家大概也无法说出,某个行星是否具备板块构造。太阳系以外的行星实在太过遥远,即使是最好的望远镜也只能辨别出行星大气层中的化学成分,而能做到这一点已经是很了不起的了。在星际穿越旅行成真之前,我们基本上无法观测某一行星是否具有板块构造。

"我们只能检测我们自己的星球及其板块构造,因为我们就站在上面,"埃尔金斯·唐顿说道。

板块构造仅仅是影响星球可居住性的众多因素中的一个。也许要到科学家们发现外星人,他们才可能解开有关生命体的奥秘。而现在,地球是我们人类所知的唯一一个有生命的星球。



【018、避免世界末日 NASA出手了】


2021-06-29 自由时报

美国太空总署(NASA)在官网释出“小行星狩猎卫星”发射计画,强化行星防御工作,加速找出可能对地球造成危害的小行星和彗星,以避免这2种天体撞地球造成世界末日。

美国太空总署批准继续开发“小行星狩猎卫星”,又称为“近地天体太空望远镜”(NEO Surveyor),这种红外线太空望远镜能找出大多数的潜在危险小行星和彗星,目标将放在所有直径大于140米的危险天体。

NASA近地天体观测项目负责人法斯特(Kelly Fast)表示,全球的天文学家于所在地入夜后,均努力透过光学望远镜发现新的近地天体,并描述它们的形状与大小,确认这些天体不会对地球构成威胁,但这些望远镜只能在夜晚发挥作用,“近地天体太空望远镜”能够支援日夜连续观测。

NASA预计今年年底前,将测试1项让小行星偏转的新技术“动力撞击器”(Kinetic Impactor ”,“近地天体太空望远镜”则预计在2026上半年发射,此项任务由喷气推进实验室负责,并由行星防御协调办公室 (PDCO) 进行监督。



【019、地球被神秘大网保护着,爱因斯坦发现后烧毁手稿,究竟是为什么】


2021-03-17 时空旅行车

宇宙空间极其广阔,目前人类的天文望远镜观测有限,但就在这个有限的范围内,却发现了数亿个星系、行星。看起来平静的宇宙,却包含了许多不为人所知的神秘,许多星系的诡异,还有地球上的一些让科学无法理解的现象,都告诉我们,宇宙是非常复杂危险的。

知名物理学家史蒂芬-霍金说,向外星人透露地球的指示物是一个大错误,霍金认为外星生命可能并不比细菌复杂,但是他警告说,如果先进的外星物种来到地球,将会是一场灾难,就像哥伦布登陆美洲一样。

爱因斯坦是一位80年前的著名物理学家,他的一项研究发现,在地球的边缘有一个巨大的网状结构,将地球包围起来。1934年,爱因斯坦发现地球外太空有一层神秘物质包围着地球,这种物质肉眼是看不到的。在外层星球上没有这种神秘的物质的时候,爱因斯坦就开始研究它究竟是什么?为何如此强大?是自然形成还是人为的呢?

通过爱因斯坦的研究,人们发现了这个神秘的物质层,即我们常说的暗物质。但是那时的科技非常落后,没有现代先进的科研设备,所以爱因斯坦研究了很多年之后,收成并不大,但是奇怪的是,他在1955年去世之前,就把关于暗物质的研究手稿都毁了,这是为什么?

有个大胆的推测:地球外围的暗物质网络,难道就是地球外文明所为吗?只有一种神秘的外星文明能让爱因斯坦觉得有点害怕,毕竟,爱因斯坦是一位伟大的天体物理学家,他自己就坚信有外星人的存在,他也知道,地球现在的技术在宇宙中是非常薄弱的,万一不慎触碰到更高层次的文明,人类恐怕会有麻烦。

在爱因斯坦的手稿被破坏之后,人类对地球外围的神秘网络就彻底断绝了联系,直到最近几十年,人类的空间技术得到迅速发展,才发现了这一巨大的、肉眼看不到的暗网,科学家们称之为束缚地球发展的神秘网络,尽管人们指责爱因斯坦销毁了这些重要数据,但这并不能阻止现代科学家对它的继续研究。

科学家们还推测,地球外围的神秘暗网,很可能是外星先进文明创造的,因为研究太阳系的其他星球,都没有这样的暗网,说明它不是自然形成的,而是人为的。宇宙空间中的文明也许并不少见,而且,作为一个文明的星球,被某些科技水平较高的外星文明发现也是不可避免的,但是为什么到目前为止地球还没有被外星人发现呢?

也许正是因为地球外围有这个暗物质网络,才使得宇宙深处的其他外星文明的探测器或其他观测设备无法看到它。为了检验地球这层暗物质网络是否真的如此有效,方法也很简单,人类将来会有一艘太空船,可以到太阳系以外的地方观察地球,看看地球是否能被人看见,如果看不到,那就说明地球确实被隐藏了,而且只有在接近地球的地方才能看到。

尽管我们还不知道为什么外星人会保护地球?这一保护网是在什么时候建立的,但是人类却不能轻易去破坏它,只有等到我们技术进步,进入星际文明之后,真正搞清楚了这暗物质网到底是怎么回事,如果发现它对地球有害,我们才能破坏它。



【020、地球不是圆的…NASA也证实!】


藤原拓海2019-08-19

什么!地球竟然不是圆的?大部分人都认为地球是圆的,这项「事实」从生活中许多物品,像是地球仪的造型中显而易见,但其实,一直有部分学者对所谓的「地平说」深信不疑,其中一位甚至还提出地球是「甜甜圈状」的论点,让人类相当震惊!而根据NASA所拍摄的照片,我们早就知道地球不是一个完美的圆形。

▲大部分人都认为地球是圆的,但也有人对地平说深信不疑,其中一位就进一步提出地球是「甜甜圈状」的论点。

根据英国脸书粉丝专页《LADbible》,2012年有一名地球科学研究学者Varuag,在地平说学会(Flat Earth Society)发表「地球其实是甜甜圈形状」的论点,他认为这是因为「光的反射」所造成的。事实上,甜甜圈状的星球,科学上被称作「环形行星」,而环形行星必须通过快速旋转来维持向心力或离心力,才能防止外圈在引力作用下往中心塌陷。

Varuag表示,地球虽然是圆环状,但因为光不会弯曲,所以我们并没有发现,「因为光不会转弯,所以我们不会发现无线电波被大气反射,这表示光会在直线前进的过程中慢慢减弱,当光抵达大气层时,就会减弱到能被反射的小能量,所以大家才会提出地球是平的论点。」

▲Varuag表示,地球虽然是圆环状,但因为光不会弯曲,所以我们并没有发现。

对于这样的说法,有许多学者质疑,为什么站在地球末端没办法看到甜甜圈的另一面?Varuag回应,「当我们站在地球末端抬头向上看时,光线会先穿过第一大气层,当光到达第二大气层后,会减弱并被反射到外太空,所以我们才会看见外太空。」

尽管地平说仍受质疑,但从NASA所提供的照片里,我们很早就知道地球的确不是一个完美的圆形球体,之所以会认为地球是个美丽的球体,是因为向心力且地球被大片海洋覆盖,若是去除掉水分,地球就不是圆的了。此外,天文学家也曾提出,地球有陆地和水,要在公转、自转中维持引力的平衡,会变成各种奇怪的形状,而牛顿也曾说,地球是一个类似橘子的扁球体。

▲从NASA所提供的照片里,我们很早就知道地球的确不是一个完美的圆形球体。



【021、地球磁场“罩不住”月球?安全探月还需摸清太阳风动向】


2020-08-07 科技日报

随着“天问一号”的成功发射,中国探测火星的征程正式启动,引发了网友的热烈讨论,其中一个经久不衰的话题便是移民火星。然而除了地球外,人类真正踏足过的天体,只有月球一个。

相较于火星,月球似乎更加触手可及。

近日,山东大学空间科学团队联合国内外科研人员发现了月球暴露于太阳辐射的新模式——月球在满月期间可能会脱离地球磁场的保护,暴露于高能太阳粒子的辐射风险之中。相关论文刊登在《地球物理研究·空间物理》上。

“地球磁尾的摇摆是太阳风和地球磁层相互作用产生的现象。由于这种摇摆影响到月球的空间环境,这项研究将有助于人们了解长时间进行登月作业时,可能面临着哪些不同的空间天气。”论文通讯作者、山东大学空间科学与物理学院教授史全岐对科技日报记者说,过去认为地球磁层偏转的现象主要发生在距离地球很远的地方,此次是首次发现这种偏转发生在月球轨道上。

高能粒子影响探月活动

一轮满月,皓明如镜,人间岁月静好。然而,由于太阳风不停歇地吹向行星际空间,间或伴随着太阳爆发,没有大气层的月球表面远非“静好”,甚至饱受高能粒子辐射的“轰击”。

这样的“轰击”会给登月带来哪些影响呢?

“对于探月,最危险的是高能粒子对设备材料和器件的影响。”史全岐说。高能粒子的轰击会对电子设备和卫星材料造成不同程度的损坏,如导致仪器噪声增加、传感器读数错误、太阳能电池板退化等。围绕月球轨道运行的卫星也可能会被带电粒子影响,并随着时间的推移而累积,导致设备提早“退役”。另外,人类如果较长时间暴露在超过安全标准的辐射剂量下,人体细胞会发生癌变。所以对于在月表作业的航天员来讲,过量的辐射会影响到身体健康,甚至危及生命。

此前有研究表明,当太阳风质子与月球土壤发生反应时会产生水,因此了解太阳辐射对于月球表面的作用规律,也有助于更好地了解水在月球表面的沉积位置和方式,以供月球作业的日常消耗,并作为航天器燃料的来源。

当月球公转到远离太阳的一侧时,地球磁场会对其产生一定的保护作用。有研究显示,地球磁场在夜晚面可以被拉得很长,形成磁尾,从而偏转太阳风中的高能粒子,给月球罩上“保护罩”。

也就是说,在月球公转周期的四分之三时间里,太阳风中的质子、电子等会直达月球表面,犹如“暴风骤雨”袭击月表;在剩余的四分之一时间里,月球会进入地球的磁保护伞——磁层中。

此前观测和模拟工作已表明,由于地球磁层的保护,运行在月球轨道上的航天器和在月面上活动的航天员会在满月期间相对安全一些。

如此看来,如果空间天气能像地球一样四季分明,那人类在月球上的活动将有很明确的“安全期”。然而史全岐团队研究发现,事实并非如此,此前认为的“安全期”也可能存在很大的风险。

太阳风导致“保护伞”摇摆

2012年3月8日,一道行星际激波袭向月球,阿尔忒弥斯月球轨道探测器正在附近运行,它装载的磁强计探测到空间中卫星所在位置的等离子体速度以及磁场的大小和方向,并将数据传回地球。

研究人员发现行星际激波通过后,太阳风发生了大幅度转向,导致磁层在月球轨道处产生大幅度的偏转:磁尾就像被风吹拂的“风向袋”一样摇摆。

这样的摇摆导致月球的空间天气“大变脸”:处于满月期间的月球直接暴露于地球磁鞘(被加热和压缩的太阳风)之中。如果此时月表上有探测活动,而宇航员和基地设施没有得到有效保护,即便有着地球磁层的保护,他们仍然有可能被太阳高能粒子袭击。就像在狂风暴雨中,人即使站在伞下,仍然会被雨水淋到。

山东大学史全岐团队与国家空间科学中心副研究员唐斌斌共同合作,在空间天气国家重点实验室开放课题的支持下,通过观测和模拟,对月球空间天气的“变脸”原因进行更细致的探索。

唐斌斌介绍,模拟的一个好处,是可以对地月空间的磁场和等离子活动进行整体再现,克服了卫星只能观测一两个点的局限性;另一方面,通过模拟,除了可以再现观测的情况外,还可以通过改变不同的输入条件,去试验在众多复杂的因素里,到底哪个因素占主导地位,相当于可以做很多次数值实验。

“因为不清楚在地球磁层偏转现象中,到底是倾斜的激波还是倾斜的太阳风起主导作用,我们就通过改变输入条件做了多次模拟。例如,在一次模拟里面,我们让行星际激波正面冲击地球,仅仅让太阳风的方向发生突变,结果发现磁层可以发生同样的偏转。”史全岐说,太阳风本身的转向就能促成地球磁场偏转,意味着这种偏转情况发生的频率可能会比原来想象的还要高,因为满足偏转条件的太阳风出现的概率,比行星际激波出现的概率要高得多。

“我们也用另一种模型进行了结果的验证。两种不同的全球磁流体模拟结果都表明,月球位置上的磁尾偏转主要受太阳风的控制,时间尺度约为半小时。”史全岐表示。

新发现有助月球空间天气预报

如果地球“罩不住”月球的现象有规律可循,那么月球空间天气将有望做到预报预警。

史全岐解释说:“基础理论研究将根据数据的观测和数值模拟结果构建模型。未来可以通过距离太阳更近的卫星去监测这种偏转。一旦偏转现象发生,就可以马上把信号传递到地面,人们就能经过模型分析,预测它到达月球后会使磁层偏转到什么程度。如果偏转得很厉害,就可以提前几十分钟进行预警,通知关闭月球上的设施敏感仪器,并让宇航员马上躲到掩蔽设施中去。”

“我们期待这一发现能够在将来帮助改进月球辐射环境的动态模型,为月球上的各类活动提供一个安全缓冲期。”史全岐进一步表示。

“空间天气的预警预报很像地球上的天气预报,不同的是观测对象,空间天气需要追踪太阳风、粒子风暴和行星际电磁场等因素对空间造成的影响。”史全岐说,山东大学目前已经建立了月球辐射探测实验室,除了进一步分析我国嫦娥四号探测器传回的月球空间环境数据之外,还将发展一些自主探测手段,希望将相关空间天气的活动规律研究得更加清楚。(记者 张佳星)



【022、地球存在了40几亿年,真的就只出现了我们这一代人类?】


2017-12-03 小俊美食

地球(英语:Earth)是太阳系八大行星之一(2006年冥王星被划为矮行星,因为其运动轨迹与其它八大行星不同),按离太阳由近及远的次序排为第三颗。它有一个天然卫星——月球,二者组成一个天体系统——地月系统。地球作为一个行星,远在46亿年以前起源于原始太阳星云。地球会与外层空间的其他天体相互作用,包括太阳和月球。

地球是上百万生物的家园,包括人类,地球是目前宇宙中已知存在生命的唯一天体。地球赤道半径6378.137千米,极半径6356.752千米,平均半径约6371千米,赤道周长大约为40076千米,地球上71%为海洋,29%为陆地,所以太空上看地球呈蓝色。

地球是目前发现的星球中人类生存的唯一星球。

球体介绍

地球是太阳系从内到外的第三颗行星,也是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星,是人类唯一的家园。住在地球上的人类又常称呼地球为世界。

地球亦作“地毬”。太阳系中接近太阳的第三颗行星,形状两极稍扁,赤道略鼓,是个三轴椭球体。周围有大气层包围着,表面是陆地和海洋,有人类,动植物和微生物。

地球的矿物和生物等资源维持了全球的人口生存。地球上的人类分成了大约200个独立的主权国家和地区,它们通过外交、旅游、贸易和战争相互联系。人类文明曾有过很多对于这颗行星的观点,包括神创造人类、天圆地方、地球是宇宙中心等。西方人常称地球为盖亚,这个词有“大地之母”的意思。

地球

地球是上百万种生物的家园。包括人类。地球是目前人类所知宇宙中唯一存在生命的天体。地球诞生于45.4亿年前,而生命诞生于地球诞生以后,自此地球的生物圈改变了大气层和其他环境,使得需要氧气的生物得以诞生,也使得大气层形成。大气层与地球的磁场一起阻挡了来自宇宙的有害射线,保护了陆地上的生物。地球的物理特性,和它的地质历史和轨道,使得地球上的生命能周期性地持续。地球预计将在15亿年内继续拥有生命,直到太阳不断增加的亮度灭绝地球上的生物圈。

地球会与外层空间的其他天体相互作用,包括太阳和月球。当前,地球绕太阳公转一周所需的时间是自转的366.26倍,这段时间被叫做一恒星年,等于365.26太阳日。地球的地轴倾斜23.4°(与轨道平面的垂线倾斜23.4°),从而在星球表面产生了周期为1恒星年的季节变化。月球是唯一的天然卫星,诞生于45.3亿年前的月球,造成了地球上的潮汐现象,稳定了地轴的倾角,并且减慢了地球的自转。

大约38到41亿年前,后期重轰炸期的小行星撞击极大地改变了表面环境。

地球的表面被分成几个坚硬的部分,或者叫板块,它们以地质年代为周期在地球表面移动。地球表面大约71%是海洋,剩下的部分被分成洲和岛屿。液态水是所有已知的生命所必须的,但并不在所有其他星球表面存在。地球的内部仍然非常活跃,有一层很厚的地幔,一个液态外核和一个固态铁的内核。

地球的矿物和生物等资源维持了全球的人口。地球上的人类分成了大约200个独立的主权国家,它们通过外交、旅游、贸易和战争相互联系。人类文明曾有过很多对于这颗行星的观点,包括神创造人类、天圆地方、地球是宇宙中心等。

历史记载

三国 徐整《三五历记》:“未有天地之时,混沌状如鸡子,盘古生其中一万八千岁,天地开辟,阳清为天,阴浊为地。”

清 薛福成《出使四国日记·光绪十六年十一月二十五日》:“谈地球各国之幅员者,向以俄国第一,英国第二,中国第三,美国第四,巴西第五。”

冯雪峰《寓言·鸟和山林的大火》:“地面也毕毕卜卜地响着,好像地球也在破裂。”

地球起源

传统地球起源理论

传统地球起源理论认为地球起源于太阳系内。依据物质来源方式,划分为三个学派。

(1)分出说

也叫灾变说。在这一学派中,有的认为是另外一颗恒星碰到太阳,碰出了物质,这些碰出的物质形成了行星及地球。

有的人认为:太阳曾经出现过巨大规模的变动,例如太阳的自转快度变快,由一个恒星分裂为两个恒星,后来因为某种原因,其中一个离开了,离开时所留下的物质形成行星及地球。

有的人认为:太阳原来是一对双星,其中一颗子星被另外靠近的一颗大星拉走了或俘获了。在子星被拉走或俘获时所留下来的物质形成了太阳系现在的行星及地球。

也有的人认为:太阳的伴星爆发成超新星,留下的物质形成了行星。另外还有的观点认为是太阳自身抛射出来的物质形成了行星及地球。

(2)捕获说

这一学派的共同看法认为是太阳先形成的。太阳形成后捕获了周围的或宇宙空间里的其它星际物质,而由这些物质形成了行星及地球。

(3)共同形成说

形形色色的各类星云说都是属于这一学派。这一学派认为:太阳系是由一个星云形成的。尽管各学者对太阳系内的星球形成和自转及公转有各自的见解,但他们都共同认为太阳系是由一个原始星云逐渐演化而形成的,或者说形成行星和地球的物质来源于太阳或与太阳有关系的其它星球。

现代起源理论

现代地球起源理论认为,地球是在太阳系外形成的。地核捕获高温熔融物质和其他物质形成巨厚熔融层。熔融层温度降低凝固形成地球最原始外壳。地核与熔融层间形成内过渡层,与外壳间形成外过渡层,熔融层形成液态层。

熔融层温度降低凝固形成地球最原始外壳时产生水和气体,加上捕获的水与气,形成地球的水圈和大气圈。

在距今5亿年以前,太阳捕获地球,地球产生自转和公转,地质时期进入显生宙的古生代,地球有了阳光,生物爆发式出现和发展。

地质时期

在地球演化过程中,发生一些天文与地质事件,将事件的时间段叫做地质时期。

在各地质时期,在与地球相关的宇宙空间及太阳系和地球所发生的大事件,在地球自身、地壳运动、地层、岩石、构造、古生物、古地磁、冰川、古气候等多方面都留下了记录。

在不同的地质时期,地质作用不同,特征不同。

将地球历史划分为:地球形成时期、地壳形成时期、进入太阳系前时期、进入太阳系时期、地月系形成时期、新生时期,见下表。

地球能否存在史前文化这不断是个争论不休的话题,每一个史学家都有本人的共同见解。

那么地球存在了将近46亿年,真的就只呈现我们这一代人类吗?大家都晓得,地球在历史上发作过几次特大的灭绝事情,简直灭绝了一切生物。所以有些人提出了人类的开展是呈周期性变化的,即不同的时期地球存在不同的文化。为了证明他们的观念,他们拿出了本人的根据。

比方说在非洲加蓬发现的20亿年前的“大型链式核反响堆”,在犹他州羚羊泉一块5亿年的三叶虫石板上时空错乱的“足迹”,以及在南非奥托斯达尔左近的叶腊石地层中矿工挖到的一种神秘的距今约三十亿年“金属球”。但是后来都逐个的被推翻了,这些结果的缘由都是地质运动形成的。

至于“水晶头骨”、火花塞等被证明年代其实不远,以至在众多史前文化的证据中人们还发现了造价的现象,比方“伊卡石”是制造者本人出来坦白供认的。所以啊,认真的说,地球40几亿年真的就只呈现了我们这一代人类(文化)。

由于人类简直发现了各个历史时期有影响的生物的化石。能够树立起一棵完好的生物进化树。即便其他不存在的生物,也能够由这棵树的构造推断出来。一个生物的产生不是拍脑袋几年就呈现的,特别是聪慧生物,它的进化和开展是有明晰的链条的。总之,没有迹象标明我们这一代人类之前还有其别人类呈现。



【023、地球到底是怎样的诞生的?又是如何演化的?】


2018-01-23 天地人和

只有了解了地球的历史,才能更好滴防震抗震。

对地球起源和演化的问题进行系统的科学研究始于十八世纪中叶,至今已经提出过多种学说。一般认为地球作为一个行星,起源于46亿年以前的原始太阳星云。地球和其他行星一样,经历了吸积、碰撞这样一些共同的物理演化过程。

形成原始地球的物质主要是星云盘的原始物质,其组成主要是氢和氦,它们约占总质量的98%。此外,还有固体尘埃和太阳早期收缩演化阶段抛出的物质。在地球的形成过程中,由于物质的分化作用,不断有轻物质随氢和氦等挥发性物质分离出来,并被太阳光压和太阳抛出的物质带到太阳系的外部,因此,只有重物质或土物质凝聚起来逐渐形成了原始的地球,并演化为今天的地球。水星、金星和火星与地球一样,由于距离太阳较近,可能有类似的形成方式,它们保留了较多的重物质;而木星、土星等外行星,由于离太阳较远,至今还保留着较多的轻物质。关于形成原始地球的方式,尽管还存在很大的推测性,但大部分研究者的看法与戴文赛先生的结论一致,即在上述星云盘形成之后,由于引力的作用和引力的不稳定性,星云盘内的物质,包括尘埃层,因碰撞吸积,形成许多原小行星或称为星子,又经过逐渐演化,聚成行星,地球亦就在其中诞生了。根据估计,地球的形成所需时间约为1千万年至1亿年,离太阳较近的行星(类地行星),形成时间较短,离太阳越远的行星,形成时间越长,甚至可达数亿年。

46亿年前,地球诞生了。地球演化大致可分为三个阶段。

第一阶段为地球圈层形成时期,其时限大致距今4600至4200Ma。46亿年前诞生时候的地球与21世纪的大不相同。根据科学家推断,地球形成之初是一个由炽热液体物质(主要为岩浆)组成的炽热的球。随着时间的推移,地表的温度不断下降,固态的地核逐渐形成。密度大的物质向地心移动,密度小的物质(岩石等)浮在地球表面,这就形成了一个表面主要由岩石组成的地球。

第二阶段为太古宙、元古宙时期。其时限距今4200-543Ma。地球自不间断地向外释放能量,由高温岩浆不断喷发释放的水蒸气,二氧化碳等气体构成了非常稀薄的早期大气层——原始大气。随着原始大气中的水蒸气的不断增多,越来越多的水蒸气凝结成小水滴,再汇聚成雨水落入地表。就这样,原始的海洋形成了。

第三阶段为显生宙时期,其时限由543Ma至今。显生宙延续的时间相对短暂,但这一时期生物及其繁盛,地质演化十分迅速,地质作用丰富多彩,加之地质体遍布全球各地,广泛保存,可以极好的对其进行观察和研究,为地质科学的主要研究对象,并建立起了地质学的基本理论和基础知识。

人类科学家已经能够重建地球过去有关的资料。太阳系的物质起源于45.672亿±60万年前,而大约在45.4亿年前(误差约1%),地球和太阳系内的其他行星开始在太阳星云——太阳形成后残留下来的气体与尘埃形成的圆盘状——内形成。通过吸积的过程,地球经过1至2千万年的时间,大致上已经完全成形。从最初熔融的状态,地球的外层先冷却凝固成固体的地壳,水也开始在大气层中累积。月亮形成的较晚,大约是45.3亿年前,一颗火星大小,质量约为地球10%的天体(通常称为忒伊亚)与地球发生致命性的碰撞。这个天体的部分质量与地球结合,还有一部分飞溅入太空中,并且有足够的物质进入轨道形成了月球。释放出的气体和火山的活动产生原始的大气层,小行星、较大的原行星、彗星和海王星外天体等携带来的水,使地球的水份增加,冷凝的水产生海洋。新形成的太阳光度只有太阳的70%,但是有证据显示早期的海洋依然是液态的,这称为微弱年轻太阳谬论矛盾。温室效应和较高太阳活动的组合,提高了地球表面的温度,阻止了海洋的凝结。

有两个主要的理论提出大陆的成长:稳定的成长到现代和在早期的历史中快速的成长。研究显示第二种学说比较可能,早期的地壳是快速成长的,随后跟着长期稳定的大陆地区。在时间尺度上的最后数亿年间,表面不断的重塑自己,大陆持续的形成和分裂。在表面迁徙的大陆,偶尔会结成超大陆。大约在7.5亿年前,已知最早的一个超大陆罗迪尼亚开始分裂,稍后又在6亿至5.4亿年时合并成潘诺西亚大陆,最后是1.8亿年前开始分裂的盘古大陆。



【024、地球到底有多少岁了?】


2018-07-24 虫虫影视

46亿年前,地球诞生了。地球演化大致可分为三个阶段。

50亿年以前的太阳系

第一阶段为地球圈层形成时期,其时限大致距今4600至4200Ma。46亿年前诞生时候的地球与21世纪的大不相同。根据科学家推断,地球形成之初是一个由炽热液体物质(主要为岩浆)组成的炽热的球。随着时间的推移,地表的温度不断下降,固态的地核逐渐形成。密度大的物质向地心移动,密度小的物质(岩石等)浮在地球表面,这就形成了一个表面主要由岩石组成的地球。

第二阶段为太古宙、元古宙时期。其时限距今4200-543Ma。地球自不间断地向外释放能量,由高温岩浆不断喷发释放的水蒸气,二氧化碳等气体构成了非常稀薄的早期大气层——原始大气。随着原始大气中的水蒸气的不断增多,越来越多的水蒸气凝结成小水滴,再汇聚成雨水落入地表。就这样,原始的海洋形成了。

第三阶段为显生宙时期,其时限由543Ma至今。显生宙延续的时间相对短暂,但这一时期生物及其繁盛,地质演化十分迅速,地质作用丰富多彩,加之地质体遍布全球各地,广泛保存,可以极好的对其进行观察和研究,为地质科学的主要研究对象,并建立起了地质学的基本理论和基础知识。

人类科学家已经能够重建地球过去有关的资料。太阳系的物质起源于45.672亿±60万年前,而大约在45.4亿年前(误差约1%),地球和太阳系内的其他行星开始在太阳星云——太阳形成后残留下来的气体与尘埃形成的圆盘状内形成。通过吸积的过程,地球经过1至2千万年的时间,大致上已经完全成形。从最初熔融的状态,地球的外层先冷却凝固成固体的地壳,水也开始在大气层中累积。月亮形成的较晚,大约是45.3亿年前,一颗火星大小,质量约为地球10%的天体(通常称为忒伊亚)与地球发生致命性的碰撞。这个天体的部分质量与地球结合,还有一部分飞溅入太空中,并且有足够的物质进入轨道形成了月球。释放出的气体和火山的活动产生原始的大气层,小行星、较大的原行星、彗星和海王星外天体等携带来的水,使地球的水份增加,冷凝的水产生海洋。新形成的太阳光度只有太阳的70%,但是有证据显示早期的海洋依然是液态的,这称为微弱年轻太阳谬论矛盾。温室效应和较高太阳活动的组合,提高了地球表面的温度,阻止了海洋的凝结。 

有两个主要的理论提出大陆的成长:稳定的成长到现代和在早期的历史中快速的成长。研究显示第二种学说比较可能,早期的地壳是快速成长的,随后跟着长期稳定的大陆地区。在时间尺度上的最后数亿年间,表面不断的重塑自己,大陆持续的形成和分裂。在表面迁徙的大陆,偶尔会结成超大陆。大约在7.5亿年前,已知最早的一个超大陆罗迪尼亚开始分裂,稍后又在6亿至5.4亿年时合并成潘诺西亚大陆,最后是1.8亿年前开始分裂的盘古大陆。



【025、地球倒转将会发生什么?科学家:后果很严重!】


2018-11-05 威哥话世界 

在浩瀚的宇宙中,有一颗蔚蓝的星球,那就是我们生活的地球。地球有合适的温度,有大量的氧气,有大量的水资源,从而使我们人类能够在地球上得以生存。大家都知道,地球一直处于旋转的状态,也就是自转。有些人问到,如果地球朝反方向自转,会发生什么?

首先,我们来了解一下我们的地球。

地球诞生于45亿年前。地球演化大致可分为三个阶段。第一阶段是地球圈的形成时期。45亿年前诞生的地球与21世纪截然不同。据科学家称,地球是由热液体材料(主要是岩浆)组成的热球形式。随着时间的推移,地球表面的温度继续下降,并且逐渐形成实心核心。一种致密物质向地球中心移动,一种小密度物质漂浮在地球表面,形成一个表面主要由岩石组成的地球。

第二阶段是太古代时期,元古代时期,地球从地心不间断向外释放能量,高温岩浆发出的水蒸气和二氧化碳不断形成一个非常薄的早期大气 - 原始大气层。随着原始大气中水蒸气的量不断增加,越来越多的水蒸气凝结成小水滴,然后浓缩成雨水并落入表面。通过这种方式,形成了原始的海洋。

第三阶段是显生宙时期。显生宙的延续相对来说是短暂的,但在此期间,生物学及其繁荣,地质演化非常迅速,地质功能丰富多彩,地质体遍布世界各地,广泛保存,并且可以出色地观察和研究。地质科学的主要研究对象,建立了地质学的基础理论和基础知识。

如果地球反着运转,将会发生以下情况。

太阳、月亮和各个星系的运作方向将会逆转转,地球的磁场会逆转;依靠上述两个磁场寻找方向的生物将迷失方向;地球流和季风气候带将逆转;地球引力的逆转以及由此形成的山脉和河流形成的方位角变化;由于太阳高度相反的位置,世界上所有时区都将重新排列,所有时区都与时区相关,如国际航班等。

所有季风信风都将逆转,西风带将成为东风带。结果是海洋气候区域和大陆性气候区域将相互协调。日本可能与英国的气候相同,中国的东南沿海可能会发生变化。由于地面旋转偏差相反,河水对河床的影响将改为另一侧,河道外观将发生相当大的变化。由于地球是一个具有半流体和固体核心结构的坚固壳体,如果反演会在短时间内引起地质构造应力的相当大的变化,那么在将应力变为压力的过程中会有相当大的地质运动。达到新的相对均衡。如山地建筑运动等。如果地球的自转突然发生变化,流体海洋将因惯性而引发全球性海啸。然而,由于逆转从西向东变为自动向西,这次全球海啸是来自各大洲西侧的第一波。中国的位置是由于东部面向世界上最大的海洋。在太平洋,预计第一波海水抽水需要一周左右的时间才能减少海水对每个大陆东海岸的影响,东部将有一个日本岛屿。到那时,中国将成为最安全的地方。

但是,在地球反生反转的时候,首先应该是地球停止转动,这又会导致什么结果呢?

如果地球突然停止,那么未固定在地面上的所有东西(包括人)将继续向东移动,速度可达每小时2000英里。如果地球逆转,情况会更糟,这意味着人们将以每小时2000英里的速度撞击一个静止物体。有国外媒体报道称,如果地球完全停止,数十亿人将在几秒钟内死亡。地球的旋转和风与地面之间的摩擦大大削弱了地球的风。然而,如果地球停止旋转,灾难将随之而来。

那些幸运地留在核掩体或地铁站的人可能能够幸存下来。但他们将面临放射病和多种癌症的双重痛苦。保护我们免受外太空高剂量辐射的地球磁场将会失败。宾夕法尼亚州立大学的天体物理学家Kevin Luhmann研究了这个问题。他说:“地球周围是一个磁场,当地球旋转时,磁场是由地球的核心产生的。” 卢曼说:“如果地核没有核铁的旋转,就没有磁场。我们需要地球的磁场,保护地球免受太阳辐射。没有磁场,地球上的生命将陷入可怕的境地”。该报告称,如果地球开始向相反方向旋转,结果可能会更加奇怪。首先,地球的磁极会反转,太阳当然会从西方升起。——这可能会杀死所有使用磁场导航的迁徙动物和鸟类。地壳也可能瓦解,随着褶皱缓慢打开,喜马拉雅山的褶皱将继续缩小。他称:人类发现新事物的过程、随后建立帝国的过程和相应的政治模式将彻底改变。我们有理由相信,地球自转的逆转将改变宜居地区的格局。

地球反着转,将会带来如此严重的后果,不过大家不要过于担心,毕竟这是小概率事件,甚至说是不可能发生的。



【026、地球的大气圈是怎么形成的】


2018-06-24 时空通讯

地球在太阳系八大行星中最得天独厚的是具有一个合理的大气层,这个大气层之所以合理,是因为它的成分含量适应地球生物的需要。

在太阳系,还有不少星球有着大气,比如金星、木星、土星、天王星、海王星和一些卫星,这些星球的大气有的比地球浓密多了,但不适合人类所认识的生命生存和繁衍,所以迄今为止,还没有在地球以外的星球上发现生命迹象。 

地球大气的生成有很多说法,有原生说和次生说。原生说认为,地球诞生之初,本身就带有大气。

因为太空中所有的星球都是由原始星云或者再生星云聚集而成的,我们太阳系也不例外。形成太阳系的这团星云生成了太阳后,少量的残余部分就渐渐聚集成了各个行星和小行星。因此地球也是太阳生成后剩余的那点星云物质聚集而形成的。这团物质开始本身就是气体,但这团气体主要成分是氢和氦,还有少量的二氧化碳和甲烷等。

但这团气体靠近中间部分在压力下密度增加,成为了熔融状态,渐渐冷却凝结成了地壳,由于刚形成的地球引力较小,太阳风又很是强烈(地球形成时离太阳比现在近很多),原始大气就消失掉了。这时次生大气开始形成。

次生大气的形成原因主要是地球的温度下降,地表发生冷凝作用,而地球内部依然炽热,促使火山频繁爆发,这种剧烈的火山活动导致了大量的挥发气体产生,逐渐代替了原始的大气。

次生大气的成分主要为二氧化碳、甲烷、氮、硫化氢和氨等一些分子量比较重的气体。随着太阳辐射向地球表面纵深穿透,光波较短的紫外线发生了强烈的光合作用,渐渐在地球此生大气中产生了氧,并不断增加。

氧气的聚集和浓度不断扩大,为生命的出现提供了“温床”,经过亿万年漫长的孕育和孵化,生命终于诞生了,从原始最简单的蛋白质,到单细胞生物,再到复杂的植物和动物,一个欣欣向荣的地球就这样出现了。遍布地球的植物光合作用,使得大气能够良好的循环,就形成了今天这样适宜生命、保护生命的大气层。

次生大气还有一种说法,就是彗星撞击说。

在地球形成之初,有一颗较大的彗星或者先后不少的彗星专辑了地球,给地球带来了巨量的水,形成了海洋,水汽蒸发会同火山活动,形成了地球大气。



【027、地球的那些“表亲们”】


24.07.2015 王凡

美国宇航局(NASA)在7月23日宣布,发现了“地球2.0”。这颗位于天鹅座、被命名为“开普勒452b”的行星距离地球1400光年。这是它与地球的对比图,其体积是地球的1.6倍。

第二个地球?

目前尚且无法确认“开普勒452b”的质量与成份,不过此前研究显示,这个体积的行星很可能是像地球一样的岩石星球。您看到的是(从左至右)“开普勒22b”、“开普勒69c”、“开普勒452b”、“开普勒62f”、“开普勒186f”和地球的对比图。

“表哥”家的“大太阳”

“开普勒452b”围绕着一颗与太阳非常相似的恒星“开普勒452”运行。其公转周期为385天,而它与母星的距离也仅比地球与太阳的距离远5%。“开普勒452”已经有60亿年历史,比太阳还要年长15亿年。另外,它也比太阳更亮、更大一些。

或许也存在生命?

NASA的研究人员表示,考虑到“开普勒452b”已经围绕着它的“太阳”运转了60亿年,如果具备必要的条件,其上面存在生命的可能性很大,这个想法令人敬畏。

背负重大使命的开普勒空间望远镜

当地时间2009年3月6日,NASA开普勒空间望远镜发射升空,其使命是在银河系附近星系寻找可能存在生命的类地行星。迄今为止,它已经发现、确认了1030颗系外行星。

第一个发现

“开普勒-22b”是NASA于2011年12月通过开普勒空间望远镜确认的首颗位于宜居带的系外行星。它围绕一颗和太阳相似的恒星公转。

“开普勒-186f”

这是在发现“开普勒452b”前被称为最像地球的行星,它也位于天鹅座,大小及其与母星的距离都与地球相似。

探索之旅20周年

NASA此次共发布了12颗位于宜居带的行星,而“开普勒452b”比以往的任何发现都更接近地球。“时间刚好:正是在20年前,人类发现了第一颗围绕普通恒星运行的系外行星(飞马座51b)。”

美国宇航局(NASA)近日宣布,发现了一颗迄今为止与地球最相似的系外行星。这颗行星上是否会有生命存在?茫茫宇宙中,我们或许并不孤单。



【028、地球的前20亿年都被它统治,它的诞生至今仍然是个谜!】


2017-03-24 宇宙探索

生命起源始终是地球的一个谜,可以确定的是,在大约39亿年前,相比之下人类历史只是非常短的一段时间,大气含有大量二氧化碳,水蒸气以及少量氮气,却没有氧,但是原始生命如何才能在这样环境下生存呢?科学家没有确切的证明在大约40亿年前的环境能产生生命,但科学家相信这些都是可能的。

一些地球上最古老的化石形成于大约37到39亿年前,一些人认为这些最原始的生命在那些古老的湖泊中进化来的,在那里大气中的化合物在能量作用下,形成了含有一些基本氨基酸的汤,这是生命的基本原料。

但是,万一这些原始生命来自别处呢?也许是天外来物?包括各种氨基酸的有机物,因某些原因形成于太阳系某处,然后这些有机物从太空中来到地球。但是,如果小行星和彗星携带基本生命物质经过空间旅行来到地球,它们如何在高速撞击中存活?

在美国的NASA埃姆斯研究中心,Pete Schultz和Seiji Sugita进行了一项先进的试验,使用VGR,他们希望用一天的时间确认哪些流星和彗星能够把基本生命物质带到地球上来,其中一点就是观测其如何生存,这些来到地球的物质播种地球,创造了生命起源的条件。

彗星和小行星可能带来原始生命的基本物质来到地球表面,撞击创造的环境更有利于生命。他们的实验显示这些流星给早期地球带来了这些基本的碳化合物,其中一些是生命形成的基本元素,但是还需要更多的研究。

目前,多数科学家一直认为生命的最初形式,单细胞生命体都诞生于早期海洋中。今天,生物学家找到了我们这些最初的祖先的后代,存在于地球上一些最不适宜生存的地方。如果把一辆凯迪拉克比作现代生命,远古生命就像一辆自行车。除了一些化合物,它们没有留下任何其他遗迹,在地球生命的最初20亿年都是微生物时期,经历了如此漫长的时间之后,才进化出了复杂的生命,与之相比人类历史在地球的整个生命期只是短暂的一瞬间!



【029、地球的神秘地带,被称为爪哇谷洞,为什么无数牲畜都消失在这里?】


2019-11-17 黑眼睛看宇宙

人类在无数自然界的谜团中摸索,也在这重重的迷雾中不停地追找着,呼唤着,寻找着答案。踏出勇敢的一步,那些勇者们深吸那来自大地深处的气息 ,聆听来着密林低吟的古老话语。揭开谜题的钥匙,就在这里,让我们为生命而呐喊,为勇气而咆哮!这是一个勇敢者的游戏!

地球经历了一次次磨难,也留下了无数难解的谜团,我们无法斩钉截铁地说恐龙以消失,我们畏惧于北纬30度的神秘力量,跪首于已逝亡灵的诅咒,逡巡于史前文明的魔力,困惑于天外来客的来访……人类思维的尽头写满了问号,叩问远古,除去深陷沼泽的各种定理、原理,那些遍布各地的神秘地带仿佛有着无数的欲说还休的话语。四大死亡谷、百慕大三角、死亡岛、巨石阵、秦始皇陵……恐怖、神奇、怪异、迷幻、诡谲……多个神秘地带包罗万象,那些熟悉或者陌生的地方,一次次的激荡着探险者的胸怀。

今天给大家带来一个与昨天所说的百慕大三角神秘度指数一样,却又不一样的“爪哇谷洞”,让小编带你一起去看看吧,它所处的地理位置在印度尼西亚;神秘指数: ★★★★★

印度尼西亚“爪哇谷洞”即死亡的灵幡,“洞中可怕的力量是什么?进入洞中的生物经历了何种惨剧才会如此面目狰狞?没有人知道。”印度尼西亚是东南亚国家,首都为雅加达。由与巴布亚新几内亚、东帝汶和马来西亚等国家相连。由大约17508个岛屿组成,是全世界最大的群岛国家,疆域横跨亚洲及大洋洲,又有着“千岛之国”之称,同时也是一个多火山多地震的国家。面积较大的岛屿有加里曼丹岛、苏门答腊岛、伊里安岛、苏拉威西岛和爪哇岛。

13至14世纪在“爪哇岛”形成强大帝国、而16世纪末沦为荷兰殖民地。后又被日本于1942年被占领。在这期间不知经历了什么,或许在岛上拿人畜做活体实验,才导致了,多年后死亡的灵幡在上空飘动,生物的哀乐在洞中回荡,堆砌的尸骸破碎凌乱,印度尼西亚“爪哇谷洞”中充斥着腐肉的味道,让人望而却步。

当你走进“爪哇谷洞”时,心跳就会不由自主地加快,周身也被莫名的恐惧包围着,那种感觉令人汗毛直立。“爪哇谷洞”一共有6个大大的山洞,每一个洞口都深不可测,洞口的形状呈现出喇叭状,从远处望去,活脱脱的就像一个漩涡似的,张着它的血盆大口,就像要吞噬着每一个靠近它的生命。好不留情,洞中有种可怕的力量,会毫不留情地将周围一切生命吸入洞中,肆意而妄为,直到它们成为皑皑白骨。即使站在距离洞口六七米远的地方,也难逃被它一口吞下去的厄运。就像有着某种魔力一般。感觉就像被催眠一般的进入它的口中。

洞中可怕的力量是什么?进入洞中的生物经历了何种惨剧才会如此面目狰狞?没有人知道。一些无谓的科学家通过种种途径进入洞内,却发誓再也不来此地了。感谢那些勇敢的探险者,让我们得以知晓洞中景象,据一位勇敢者在笔记中写道“在地球这个弹丸之地,自然界似乎发出了一声声诅咒,凡是来到这里的人,无不感到惊惧与恐怖,因为这里的一切都死气沉沉,濒临毁灭。人畜的死亡在这里拉开了序幕,扬起来灵幡,只要看一眼这个见不到活人、动物必死的地方,不禁令人毛骨悚然……”

这里究竟隐藏着什么,是个谁也无法回答的问题。



【030、地球都和月亮合影了你还在在乎距离远】


2018-01-05 艺雨轩

月球,俗称月亮,古时又称太阴、玄兔、婵娟,是地球的卫星,并且是太阳系中第五大的卫星。月球直径大约是地球的四分之一,质量大约是地球的八十一分之一,太阳系内的卫星相对于所环绕的行星的质量比。月球是质量最大的卫星,月球表面布满了由小天体撞击形成的撞击坑。月球与地球的平均距离约38万千米,大约是地球直径的30倍。

月球可能形成于约45亿年前,在地球形成后不久,有关它的起源有几种假说,得到更多事实证据支持的说法是是它形成于地球与火星般大小的天体——“忒伊亚”之间一次巨大撞击所产生的碎片,在地球外围聚集而形成的“大碰撞起源说”。

月球正面大量分布着由暗色的火山喷出的玄武岩熔岩流充填的巨大撞击坑,形成了广阔的平原,称为“月海”,实际上“月海”中一滴水也没有。月海的外围和月海之间夹杂着明亮的、古老的斜长岩高地和显目的撞击坑。它是天空中除太阳之外最亮的天体,尽管它呈现非常明亮的白色,但其表面实际很暗,反射率仅略高于旧沥青。由于月球在天空中非常显眼,再加上规律性的月相变化,自古以来就对人类文化如神话传说、宗教信仰、哲学思想、历法编制、文学艺术和风俗传统等产生重大影响。

月球的自转与公转的周期相等(称为潮汐锁定),因此月球始终以同一面朝向着地球。地球海洋潮汐的产生主要是由于月球引力的作用。由于地球海洋的潮汐作用力与地球自转的方向相反,地球的自转总是受到一个极其微弱的作用力在给地球自转“刹车”,长期积累下来,有充分的证据表明,地球的自转周期越来越慢,一天的时间极其缓慢地增长,大约几年增加1秒;由于地球的反作用力,使月球缓慢地距离地球越来越远,每一年远离地球大约3.8厘米。月球与太阳的大小比率与距离的比率相近,使得它的视大小与太阳几乎相同,在日食时月球可以完全遮蔽太阳而形成日全食。

月球是第一个人类曾经登陆过的地外天体。1958年美国和前苏联发射的月球探测器都宣告失败。1959年前苏联和美国分别成功发射了“月球号”和“先驱者号”月球探测器。1969年美国的阿波罗-11号实现了人类首次载人登月,相继阿波罗-12、14、15、16和17号实现载人登月,一共有12名美国宇航员登上月球开展科学考察、采集月球样品和埋设长期探测月球的科学仪器,共带回地球381.7千克月球样品,大大增长了人类对月球起源、演化的认识。迄今为止人类只有这12名美国宇航员登上了地球以外的天体。

地球(Earth)是太阳系八大行星之一,按离太阳由近及远的次序排为第三颗,也是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星,距离太阳1.5亿公里。地球自西向东自转,同时围绕太阳公转。现有40~46亿岁,它有一个天然卫星——月球,二者组成一个天体系统——地月系统。46亿年以前起源于原始太阳星云。

地球赤道半径6378.137千米,极半径6356.752千米,平均半径约6371千米,赤道周长大约为40076千米,呈两极稍扁赤道略鼓的不规则的椭圆球体。地球表面积5.1亿平方公里,其中71%为海洋,29%为陆地,在太空上看地球呈蓝色。

地球内部有核、幔、壳结构,地球外部有水圈、大气圈以及磁场。地球是目前宇宙中已知存在生命的唯一的天体,是包括人类在内上百万种生物的家园。

人类科学家已经能够重建地球过去有关的资料。太阳系的物质起源于45.672亿±60万年前,而大约在45.4亿年前(误差约1%),地球和太阳系内的其他行星开始在太阳星云——太阳形成后残留下来的气体与尘埃形成的

圆盘状——内形成。通过吸积的过程,地球经过1至2千万年的时间,大致上已经完全成形。从最初熔融的状态,地球的外层先冷却凝固成固体的地壳,水也开始在大气层中累积。月亮形成的较晚,大约是45.3亿年前,一颗火星大小,质量约为地球10%的天体(通常称为忒伊亚)与地球发生致命性的碰撞。这个天体的部分质量与地球结合,还有一部分飞溅入太空中,并且有足够的物质进入轨道形成了月球。释放出的气体和火山的活动产生原始的大气层,小行星、较大的原行星、彗星和海王星外天体等携带来的水,使地球的水份增加,冷凝的水产生海洋。新形成的太阳光度只有太阳的70%,但是有证据显示早期的海洋依然是液态的,这称为微弱年轻太阳谬论矛盾。温室效应和较高太阳活动的组合,提高了地球表面的温度,阻止了海洋的凝结。

有两个主要的理论提出大陆的成长:稳定的成长到现代和在早期的历史中快速的成长。研究显示第二种学说比较可能,早期的地壳是快速成长的,随后跟着长期稳定的大陆地区。在时间尺度上的最后数亿年间,表面不断的重塑自己,大陆持续的形成和分裂。在表面迁徙的大陆,偶尔会结成超大陆。大约在7.5亿年前,已知最早的一个超大陆罗迪尼亚开始分裂,稍后又在6亿至5.4亿年时合并成潘诺西亚大陆,最后是1.8亿年前开始分裂的盘古大陆。



【031、地球或将再次发生磁极翻转,曾造成“世界末日”】


综合新闻 2021-03-20

英国《卫报》报道,研究人员说,4.2万年前,地球磁极的翻转加上太阳活动的减少可能造成了一种灾难性环境,这种环境或许在大型哺乳动物灭绝和尼安德特人灭绝等重大事件中扮演了某种角色。

报道称,地球磁场是抵御破坏性宇宙辐射的防护罩,但当磁极转换时——就像过去多次发生的那样,防护罩的防护能力会大大削弱,使地球暴露在高能粒子的侵袭之下。

报道指出,在4.2万年前发生了一次持续了大约1000年的磁极翻转,这也被称为“拉尚漂移”。研究人员说,过去的研究没有找到多少证明该事件对地球产生了深远影响的证据,这可能是因为人们的关注点没有放在磁极实际上发生变换的那个时期。

现在,科学家们说,这次磁极翻转,加上有一段时期太阳活动水平较低,可能引发了一系列有着巨大后果的气候和环境现象。该研究的作者之一、澳大利亚新南威尔士大学的克里斯·特尼教授说:“当时的情景可能看起来就像世界末日。”

特尼及其同事在美国《科学》周刊上撰文描述了他们对古老的新西兰贝壳杉的年轮进行放射性碳分析的过程。这些贝壳杉生长于新西兰北部湿地,其中一些的树龄已经超过4.2万年。

这使他们能够随着时间的推移追踪大气中碳-14水平的增加。“拉尚漂移”时期,抵达地球的高能宇宙辐射水平增加,导致大气中碳-14水平上升。结果,相比矿床等以往的记录,他们能够更详细地确定大气变化的年代。

随后,他们研究了世界各地的大量记录和材料,包括来自湖泊和冰芯的记录。他们发现,环境出现了一系列重大变化的同时,碳-14水平达到峰值。

特尼说:“我们看到北美地区的冰原大规模扩张……我们看到那时西太平洋的热带雨带发生了大幅移动,然后南大洋的风带也是如此,澳大利亚出现了干旱。”报道称,研究人员还利用了一个模型,以考察在地球失去磁场并且出现长时间的低太阳活动时,大气的化学状况可能如何改变。长期的低太阳活动水平进一步削弱了地球对宇宙辐射的抵御作用。冰芯记录显示,太阳活动的这种下降(被称为“太阳极小期”)曾与“拉尚漂移”同时发生。

有关结果显示,大气变化可能导致出现气候的巨大变化、雷暴和大范围的彩色极光。

除了环境变化可能加速冰原的扩张并导致澳大利亚大型动物灭绝,该研究团队还认为,这些变化还可能与红赭石手印的出现有关。这些研究人员认为,人类可能把这种颜料用作防晒霜,以防臭氧损耗造成的地球紫外线辐射水平增加。

他们还认为,我们的祖先在这个时期更多将洞穴作为居所,以及洞穴艺术的兴起,可能源于此事,即地下空间提供了避难所,让人类少受恶劣环境的影响。特尼说,这种情况还可能加剧了竞争,从而助推了尼安德特人的灭亡。报道指出,在过去170年里,地球磁场已经减弱了约9%。研究人员说,地球可能会再次发生磁极翻转。这种情况可能造成巨大影响,尤其是通过破坏电网和卫星网络来产生影响。

伦敦自然历史博物馆研究人类起源的专家克里斯·斯特林格说,这项工作很重要。他说,更多地利用洞穴作为居所听起来是有道理的,但磁极翻转同洞穴艺术的兴起之间的联系不那么令人信服。因为远在“拉尚漂移”之前,印尼的苏拉威西地区就出现了有关猪的画作。他说:“作者们还把这与大约4万年前尼安德特人的灭绝联系起来。我认为,这肯定是导致他们灭亡的因素之一。但是,尼安德特人的确生存了较长时间,并且活动范围不局限于欧洲,而我们对他们在亚洲地区最终消失的时间所知甚少。”



【032、地球附近星爆星系中心出现超大质量黑洞种子】


2010年05月06日腾讯科技编译

[导读]在接近地球的一个星爆星系中心附近有两个中等大小的黑洞存在,它们在极力挣脱银河系中心的引力,将会逐渐成长为星系中的超级黑洞。

根据美国宇航局Chandra X射线天文台和欧洲航天局的XMM牛顿卫星的最新数据表明,在接近地球的一个星爆星系中心附近有两个中等大小的黑洞存在,它们在极力挣脱银河系中心的引力,将会逐渐成长为星系中的超级黑洞。

地球附近星爆星系中心出现超大质量黑洞种子

此为星爆星系M82的复合图像,以蓝色表示Chandra X射线天文台的数据,用绿色和橙色表示来自哈勃空间望远镜的光学数据,以红色表示来自斯皮策空间望远镜的红外线数据。插页是一张Chandra观测图像,显示了星系的中心区域,包含两个明亮的X射线源。

经过几十年的研究,科学家们所探测到的黑洞主要有两种类型,一种是质量仅相当于太阳质量十倍多的类恒星黑洞,另一种则是质量为太阳数十亿倍的超级黑洞。但是黑洞与黑洞之间的东西到底是什么,至今仍然困扰着科学家们。然而近日,一个研究小组通过X射线观测发现,在距地球1200万光年的M82星爆星系中,有两个中等大小的黑洞存在。“这是迄今为止第一次在一个星系中发现了两个中等大小的黑洞。”

据报道,它们的位置接近该星系的中心,可能会提供一些来自宇宙最大黑洞起源的信息。这两个超级黑洞很有可能是由一连串的恒星爆炸所产生的连锁反应,从而形成了这个如此紧凑、质量及其巨大的超级黑洞的,然后它会慢慢坍缩成中等质量的黑洞。该星团随后会下沉到该星系中心,这两个中等质量的黑洞将会逐渐演变成为超级黑洞。

此外,据美国爱荷华大学(University of Lowa)的菲尔·卡雷特(Phil Kaaret)教授介绍,“我们能够确信这两个中等大小的黑洞确实位于该星系附近。同时,M82星系是距离我们最近的一个星系,那儿的条件和宇宙早期的情况十分相似,形成了众多的行星。”

据悉,科学家是通过分析来自这两个黑洞的X射线的不同亮度和光谱波段,进而得出X射线的能量分布,而计算出黑洞的位置的。第一个黑洞位于距离M82星系中心290光年的地方。科学家估计,在如此之近的地方,如果黑洞是与星系在同一时期产生的,而且它的制冷超过太阳质量的30000倍,那么它将会被引力拉向星系中心。如此一来,它有可能会避免落入M82星系中心超级黑洞。第二个黑洞位于距离M82星系中心600光年的地方,均由Chandra天文台和XMM牛顿卫星观测到的。

据悉,X射线模型暗示出,该黑洞处于快速旋转状态的质量为太阳质量的200至800倍。这项研究结果是目前最强有力的证据证明了中等质量黑洞的存在。除了它的质量比普通黑洞大20倍以外,这很可能是科学家们研究黑洞最好的范例。

据了解,两篇相关的论文刊登在了《天体物理学杂志(Astrophysical Journal)》上。



【033、地球究竟是太阳的“小弟”还是“孩子”?】


科普中国 2017-07-07

地球是一个美丽的蓝色星球,是我们赖以生存的家园,而太阳为我们提供光和热。它们都是我们生活中不可缺少的。那么地球是如何产生的?地球和太阳是什么关系?地球有没有兄弟姐妹?地球曾经是什么模样?地球到底是太阳的“孩子”还是“小弟”呢?下面就让我们一起走近地球,揭开它神秘的面纱。

太阳:太阳系里的中心天体

在太阳系中,所有行星的质量全部加起来还不到太阳质量的千分之一。太阳有着巨大引力,地球和其它行星都无法摆脱太阳的引力。

而地球为什么不会掉到太阳上呢?因为地球和其它行星受到的不只有引力,还有圆周运动产生的离心力,这是一个驱使行星远离太阳的力。作为引力和离心力平衡的结果,每个行星都有了它固定的轨道,在最接近太阳的地方引力也变得最强。水星受到的引力最强,因为它最接近太阳,为了维持在轨道上运行而不至于掉到太阳上,水星的轨道速度达到每小时17万公里,而地球则要达到每小时10万7千公里,地球距离太阳比水星远,所以地球在轨道上的速度也慢一些。

地球的诞生:太阳系演化的结果

地球是太阳系八大行星之一,它起源于原始太阳星云。

大约46亿年前,地球这颗岩石行星最初只是漂浮在太空里的尘埃之一,这些尘埃源自于巨大古老的恒星在寿命终止时的大爆炸。由于太阳周围的稀疏质点的相互碰撞,并逐渐向太阳赤道面集中,形成了围绕太阳转的各个行星,其中一颗行星就是地球。地球刚刚形成时温度较低,尽管各种物质混杂在一起,却能和平相处。随着时间的推移,由于地球内部的镭、铀等放射性物质的作用,引起火山爆发与强烈地震,逐步形成高山、丘陵、平原等。由于太阳的照射,使地球温度慢慢升高,地球内部物质产生化学作用,地壳放出大量二氧化碳、氮气、水蒸气等。这些气体上升到地球外部,形成大气层。水蒸气在高空遇到冷空气后,使其形成降雨。地球受大量雨水冲击,在地势比较低的地方形成海洋、湖泊、河流,于是随之就有了植物、动物和人类。

地球和太阳:同一片星云的兄弟

地球和太阳形成于同一片星云,太阳吸收了大部分物质,从而引力坍塌形成了恒星,剩余物质形成了其他行星,地球也是其中之一。

“万物生长靠太阳”,没有太阳就没有地球的一切。太阳是距离地球最近的恒星,地球受到太阳的引力作用,它强大的引力控制着大小行星、彗星等天体的运动。它孕育了地球文明,并且始终影响着地球生物。人类生存的地理环境中,有大气、水、生物等要素,这些要素本身和要素之间是在不断变化的,其根本动力就是太阳辐射。太阳辐射是太阳对地球最大、也是最重要的贡献。

另外,太阳的各种不同活动现象,包括太阳黑子、光斑、谱斑、太阳风、耀斑等发出的强大短波辐射,会造成地球电离层的急剧变化,与地震、火山爆发、旱灾、水灾,人类心脏和神经系统的疾病,甚至交通事故都有很大关系。



【034、地球就是世界】


2018-03-05 看视频233 

地球属于银河系之中的太阳系,处在金星与火星之间,是太阳系中距离太阳第三近的行星,有一颗天然卫星。地球是发现第一个具有生命个体的行星。地球所处的地球环境是指以地球为中心的宇宙环境,可以从宏观和微观两个层面理解。宏观层面上是指地球在天体系统中所处的位置,即地月系—太阳系—银河系—总星系;微观层面上是指地球在太阳系中所处的位置。在无限的宇宙空间中,地球只不过是沧海一粟,它处在永不止息的运动。

不少地球物理专家认为,地球的现有重量是6兆吨的百万倍,假如地球内部不是空的,它的重量应远不止此。地球的现有重量为6兆吨的百万倍说法有一定的争议,测量地球的重量不能仅凭几个数学公式来计算,也不能够抛开太阳对地球的引力作用。地球的引力,导致地球表面物质重量的产生,计算地球的重量单位不能套用地球表面物质的重量算法及单位。应当依据太阳系本身,对各大行星的引力作用系数,产生的太阳系物质重量单位,才能够计算出地球的实际重量。地下王国之说,引发了科学界一场有关“地球空洞说”的激烈争论,结果如何,只能拭目以待。但是它启发了地表人,当地球气候发生骤变或其它地表灾难发生时,地表人转入地下或许比移居外星球更具现实意义。

地球的空洞学说缺少科学证据,在地球形成的过程中,地球内部的洞穴空间成因有两种:其一,地幔岩浆的频繁活动导致了造山运动,从而形成了自然的岩石空洞现象。其二,在人类亿万年的发展过程中,为了避免大自然的伤害而开凿的地下洞穴。由于地震的频繁发生,对于居住在洞穴的人类来说,其伤害将会大于地表层。人类不可能长期的生存在地下,地球的空洞学说是一种杜撰现象,没有任何的理论依据。

太空看的地球是一个美丽的球体,但是由于地心引力的作用,它并不是一个完美的圆球。事实上,赤道周围也因此向外隆起,形成一个“备用轮胎”结构。事实上,地球的两极长度比赤道要短,因此也没办法形成球体。地球的极半径是6356.89公里,而赤道半径是6378.38公里。天文学专家说,地球确实不是一个正宗的球体。而地球之所以长成这样,是由于它不仅要绕着太阳公转,同时还要自转,地球的表面既有陆地,又有水,为了保持内部的引力平衡,在各方“争斗”下,就长成了这个怪模样。



【035、地球看起来像“水球”,但原始地球没水,这些水都是“撞”出来】


2019-01-09 宇宙知识大联盟

地球这个美丽的蓝色星球,从诞生到现在,已经有四十六亿年了。那么我们人类知道这个地球是蓝色的,是从卫星给我们的地球拍的“全身照”看出来的。因为海洋占据了我们地球表面积的百分之七十一,所以在卫星图上,看到的蓝色是海洋的颜色。所以有时候叫“水球”更合适一些,但是这些水资源在地球刚出现的时候,是完全没有。因为在地球刚刚形成的时候,正处于整个太阳系的混乱时刻。当时的太阳刚刚形成,太阳的能量极不稳定。太阳系内的物质在这些能量的作用下,到处乱飞。而地球也难以幸免,被非常多的天体砸中。所以当时的地球上,是一片火海。不过就算有水,也早就砸没了。所以地球看起来像“水球”,但原始地球没水,这些水都是后来“撞”出来。

在远古时期的地球,还是会有些水存在于大气层里的。所以当整个太阳系稳定下来,没有了那么多的天体来撞击地球,地球的温度就降下来了。所以这些存在于大气层里面的水蒸气,就会变成液态水降下来了。这些水蒸气的含量还比较高,所以降下来的水的量也比较多,就变成了最原始的海洋。但是这些原始海洋中的水,和我们现在地球上的海洋来说,是非常少的。所以还有很大一部分水,是来自于其他地方的。

这些地方就是太阳系中的彗星。虽然当时这太阳系内的环境已经趋向稳定了,但是还是会有很多的天体砸向地球。不过这个些天体,不是刚开始时候的那种高温天体。他们是那种,上面带着冰块的彗星。而这些彗星,大量的撞向地球,给地球带来了非常丰富的水资源。他们带来的水资源,还分两种方式。一部分的水就是以冰的方式,简单粗暴地砸到地球上融化。那么还有一部分,就是这些彗星在和地球的大气层摩擦的时候,将很多的水资源蒸发到大气层中去了,然后再通过降水去到海洋中去。 

那么其实现在还有很多的天体,在不停的砸向地球。但是这些都是比较小的天体,在进入大气层的时候,就和大气层摩擦而烧毁了。更别说还有我们地球的唯一卫星,月球在保护这个地球。在太阳系中还有木星,能够吸引那些大质量的小行星和彗星。所以我们的地球才有这么好的环境,来出现生命。



【036、地球靠近太阳就会被汽化,但人类利用这种技术将来或能触摸太阳】


2018-11-09 思雁

太阳是太阳系中表面最热的天体,高达5600℃,它集合了太阳系绝大多数的物质,占太阳系可见物质总量的99.86%,这些物质在太阳上既不是固态也不是液态还不是气态,而是等离子态,也就是说太阳本身就是一个巨大的等离子球。

地球上没有任何东西能够抵挡太阳的温度,如果我们的地球靠近太阳,会很快被融化并汽化掉,最终成为等离子态,变成太阳这个巨大等离子体的一部分。

不但是地球上的物质无法承受太阳的高温,科学家们制造出的所有物质和物体也无法在太阳表面的高温之下不融化,电灯泡里面的钨丝可以承受3415℃的高温,人造熔点最高的钽铪合金需要达到4200多℃的高温才会融化,然而太阳表面的温度高达5600℃,仍然能将它们融化甚至汽化掉。

那么人类真的就无法到达太阳表面了吗?其实这个可能性也不能完全否定,比如现在人类正在研制的可控核聚变技术,在核聚变的瞬间会产生高达几千万甚至上亿摄氏度的温度,地球上当然也没有能承受如此高温的物体,但是科学家们却能利用人造磁场将能量控制在一定的空间范围中,那么如果人类将来利用这种技术有没有可能触摸太阳呢?

当然人类不可能制造一个巨型磁场将整个太阳控制起来,不过我们或可在探测器或者飞船的前端安装一个这样的单向输出的磁场,让其对太阳能量进行分流,使得太阳辐射过来的能量分向两边,这样探测器和飞船受到的热辐射就少多了,如果磁场装置不能长时间经受太阳高温,也可以不断对发射磁场的装置进行更换,更换之后立即降温,之后再进行置换,这样循环下去,我们或能做到靠近太阳表面。

前段时间,美国人发射的帕克太阳探测器会从距离太阳610万公里处掠过,那里的温度高达几十万摄氏度,理论上比太阳表面的温度还高,但是由于粒子的密度比较稀薄,那里的实际温度大约在900到1300℃之间,帕克太阳探测器采用了碳复合材料隔热技术,用厚达12厘米的碳护板阻挡太阳的光热辐射,可以抵御1400℃的高温,所以帕克探测器即便如此近距离地接触太阳也将安然无恙。

不过帕克太阳探测器使用的仍然是一种十分原始的隔热技术,但是这种简单的隔热技术还是被人类用来探测太阳,相信将来人类一定会有更高的技术手段来隔绝热量的辐射,做到触摸太阳不会永远是天方夜谭。



【037、地球内心深处 住着神秘外星世界】


2021-05-03 三立新闻网 

地球的地磁盔甲上有一条裂缝,而且还在扩大。美国太空总署(NASA)将它称为“凹痕”(dent),并认为这个凹痕不仅会持续扩大,而且会分裂成两部分。这个凹痕位于南大西洋上方,在过去两个世纪里持续扩大,这个南大西洋异常区(South Atlantic Anomaly)影响了卫星以及其他太空飞行设施在通过南美洲与非洲南部之间时的通信。

这是因为大量的带电太阳粒子渗透到磁场中,这可能导致电脑与电路出现故障。

巴黎地球物理研究所(Paris Institute of Earth Physics)的地磁专家朱利安·奥柏特(Julien Aubert)表示,这个东西愈来愈大。他认为:“这个凹痕可能与埋藏在地球内部2897公里深处的两个巨大致密岩石团有关,由于它们的组成,这些岩石团会干扰外核的液态金属,从而产生磁场。”

亚利桑那州立大学研究地球动力学的研究员Qian Yuan说,这两个岩石团的体积比珠峰还要大数百万倍。

Qian Yuan的团队认为,这些碎片起源于另一个世界,一颗与火星大小相若的古老行星撞向地球,可能就是它留下的碎片。这个行星叫做特亚(Theia),在45亿年前撞击婴儿期的地球,而这次碰撞造就了月球。人们认为特亚的两个部分已经沉没,并在地球深处保留下来。



【038、地球能够像围绕两个太阳旋转的行星那样存在吗? 】


2020-01-13

如果有两个太阳相互旋转会怎么样?

在很长一段时间里,这只是一个纯理论的问题。然后,在过去十左右的时间里,天文学家发现了十几个已经确认的“双星行星”实例——其运行轨道环绕双星。(注意:也发现了行星环绕具有遥远伴星的恒星运转的实例。但这与前文中的问题截然不同)。

图解:一个国际科学家团队发现所人类见过最明亮的伽玛射线双星(gamma-ray binary),命名为LMC P3,是在邻近一个名为大麦哲伦星云(Large Magellanic Cloud,LMC)的小星系发现的,距离163000光年。图源:huanqiujiemi.

一个典型的有意思的实例就是开普勒1647b行星,它环绕着两个类似太阳的恒星运转。这颗行星居住在“宜居地带”:离两个恒星的距离刚刚好,可使星球上的水呈现液态。

图解:在46亿年前太阳系诞生时,宇宙中只有8%适合人类居住的行星产生。地球是宇宙宜居行星中的“早产儿”。图源:twwtn.

如果地球也有两个太阳,会发生什么?让我们设想一个简单的场景。假设我们用两个匹配的恒星代替太阳,这两颗恒星分别有太阳的一半亮度。这样,到达地球的能量总量是相同的,生命仍可能存在。这样质量均等的双星并不罕见,所以这个场景很合理。

这两个新太阳——接下来我会分别将其称为“一号太阳”和“二号太阳”——每个的质量会是现在太阳质量的85%。似乎有点不可思议,但是恒星的亮度对恒星的质量极为敏感。简单来说,亮度是质量的4次方,所以恒星质量增加为原来的2倍,它的亮度会蹭加为原来的16倍(24=2×2×2×2=16)。减少15%的质量足以将太阳的亮度降低为原来的一半。

一号太阳和二号太阳的质量加起来是现在太阳质量的1.7倍。因为它们的总质量变大了,一年的长度就会减少一些:大约是280天,而不再是365天。这样的改变确实不算很多。

到现在为止,一切都还不错。但环绕两个恒星运转的地球会在它的新配置里稳定待着吗?开普勒1647行星以及其他双星行星给出了肯定的答案。只要与行星的距离至少是两颗恒星之间的距离的4倍,这颗行星就会愉快地围绕两颗恒星的质心旋转。如果一号太阳和二号太阳之间的距离低于一千五百万公里,那么太阳系所有的行星(甚至是水星)都可能维持稳定。

图解:开普勒-1647b(Kepler-1647b)是由圣地亚哥州立大学的研究团队通过开普勒太空望远镜发现的迄今最大的环双星行星,是人类已知的拥有最长运行轨道的凌日行星之一。它环绕其宿主恒星需要1107天即三年多的时间。

为了安全起见,让我们把这两颗恒星推得更近一些,大概五百万公里远。这与开普勒1647的两颗恒星没什么不同,它们俩相隔七百万公里远。我们的一号太阳和二号太阳围绕彼此旋转一次需要十天左右的时间。两个太阳同样会自传十天左右,这使得它们比现在的太阳更活跃。开普勒1647行星相当平静。

从地球上看,这两个太阳大致彼此绕行,这会导致一种奇怪的新现象:一个太阳使另一个太阳黯然失色、发生日食现象。因为旋转轨道是十天一个周期,一号太阳和二号太阳分别会在彼此前面五天。根据精确几何,日食会持续6个小时左右,在高峰期到达地球的能量总量会减少30-40%左右。

日食的日子会很寒冷,但是日照减少期很短,足以缓慢地中和地球的总体气候。两个太阳在天上看起来不会很奇怪。在相隔最远时,两个太阳在天空中只有两度远,只够使影子具有双重边缘。在日食的两侧大约半天,它们似乎合并了,虽然如果它们滑到一朵云后面,你会在两个重叠的圆盘上看见一个奇怪的椭圆形阴影。日落会很瑰丽绚烂,每晚都有所不同。

那么,到目前为止所有的证据表明,一颗类似电影《星球大战》中的塔图因这样的行星确实存在,如果地球绕着双星而不是一个孤独的太阳公转,地球就可以了。

图解:塔图因(Tatooine),旧译塔图音,是《星球大战》中天行者家族的故乡行星。它被设定为一颗巨大的沙漠星球,属于星系外层空间(Outer Rim)的阿卡尼斯区域(Arkanis Sector),是一颗围绕着一个双星系统运动的行星。

开普勒1647b行星是一个巨大的气体星球,其质量大约是木星质量的两倍。即使是所知的最小的外行星——开普勒453b——也是重量级的,其质量是海王星质量的两倍。

也许是因为双星的环境太混乱了,很难制造像地球一样的小型岩石星球。那么,再强调一遍,有两个太阳的地球很常见,只是我们的望远镜不够精细发现不了它们。至少,现在还没发现。

幸运的是,更好的设备即将问世。在过去的十年,柏拉图太空望远镜和大量新的地面观测站——比如大麦哲伦望远镜和超大望远镜——会告诉我们更多环绕恒星的行星种类,包括环绕两颗恒星的类地行星。



【039、地球上的海洋从何而来?】


2017-08-21 新华网

当宇航员乘着宇宙飞船从遥远的太空看我们生活的地球时,地球就像是一颗晶莹透亮的蓝色水晶球,这是因为大量的水充满了地球。但是,海洋真的只存在地球上吗?宇宙深处会不会也存在着一颗和我们的地球环境差不多、同样拥有浩瀚海洋的星球呢?

地球 

地球上的海洋从何而来?

关于地球上海洋的形成,科学界有多种学说,支持者众多的主要有两类: 一类是原生说,另一类是外来说。支持原生说的科学家认为,35亿年前,宇宙的尘埃云不断凝聚,最终形成了地球,接着地球快速自转,从而使熔融状态下的原始物质里的水分不断地向地表移动, 最终逐渐释放出来,当地球表面温度降至100摄氏度以下时,呈气态的水就凝结成雨降落到地面,从而形成了海洋。支持外来说的科学家又分为两个流派:其中一派认为,大量的陨石降落到地球表面,从而把宇宙的水带到了地球,最终形成了海洋。另一派则认为,太阳辐射带来的带正电的基本粒子——质子,与地球大气中带负电的电子结合成氢原子,然后再与氧原子化合,从而形成了水分子,最终形成了海洋。

一直以来,科学界对于地球上海洋的形成都没有达成共识。随着时间的推移,科学技术不断发展完善,相信在不远的未来,科学家们一定可以通过研究、实践,解开地球上海洋来源的谜团。

那片消失了的“火星海”

最近科学家们提出,火星上也许曾经存在生命。而他们得出结论的一个重要理由就是火星曾经存在海洋,这个海洋甚至和地球上的海洋相似。一切生命的存活都离不开水,那么火星上决定生命的海洋,又是怎么消失的呢?

大约在45亿年前,火星表面曾存在着一片很大的不明水体。一篇发表在美国《科学》周刊上的论文里写道,那片远古海洋占这颗红色行星表面积的19%。可是,如今那片海洋几乎完全消失了。

美国航天局(NASA)火星探测计划首席科学家、天体生物学家迈克尔·迈耶说:“这是巨大的谜团之一。”不过,他和其他科学家通过大量的数据研究后做出了大胆推测:火星上海洋消失,可能是因为陨石或小行星的撞击。

迈耶说:“有一个说法是‘彗星可以给予,彗星也可以带走’,这指的是彗星可以给予水和生命,也可以带走水和生命。”目前大家比较认可的一个理论是:太阳风从火星大气中吸走水,从而使得火星上的海洋消失。虽然太阳不停地把炙热表面的带电粒子喷向其他天体,来掠夺它们大气中的水,但是有些行星因为具有磁场,比如地球,得以把来袭的粒子转向两极(这就是地球上产生奇景——极光的原因),从而就可以避免受到这种等离子体的攻击。

但火星在过去的某一刻失去了磁场,没有了磁场的保护,它就容易受到太阳风的攻击。并且,太阳风还会分离火星海洋表面裸露的水分子,把它们推入太空。所以,火星上的海洋才会慢慢地一点一点地消失。

太阳系中最大的海

太阳系中,行星都有着它们的“守卫者”。木星的第一颗卫星上有火山,而第二颗卫星欧罗巴星上没有火山,反而有冰川。两颗卫星截然相反的情况使科学家们困惑不解。欧罗巴星是木星的第二颗已知卫星,也是木星的第四大卫星,在伽利略发现的卫星中为离木星第二近的。它比大多数行星要小得多,直径大概3138千米。但是它的地势非常平坦,最高的丘陵才50米,就像是一个宁静的太空世界一样。但是它可能拥有太阳系最大的海洋。

科学家通过研究宇宙探测器“旅行者二号”发回的照片,发现欧罗巴卫星的表面覆盖着一层晶莹剔透的冰层,他们推测木卫二有一个带冰壳的固体核心,而且在冰壳和核心之间,可能有一层液态水。正是这样的构造,才形成了欧罗巴星平坦的地形,并使它能够经受住陨石以及小行星的撞击而不变形。后来,科学家们通过计算欧罗巴星的热耗散,从而证实在星球的核心和冰壳之间确实存在一个液态水层,并且在25千米深的冰层下,十分有可能存在着一个地下海洋。根据目前的观察和计算,欧罗巴上的海洋深度可达75~120千米,它比地球上的海洋深许多倍,极有可能是太阳系中最大的海。



【040、地球上最古老物质 距今75亿年来自陨石】


2020年1月15日 BBC

默奇森陨石中的某些太阳前颗粒(右小图)可能来自与卵状星云类似的演化恒星。

科学家们在一个陨石中发现了地球上已知存在的最古老物质。

他们在一个1960年代坠入地球的陨石中,发现了长达75亿年前的尘粒。这种古老的颗粒形成于太阳系诞生之前的恒星之中。研究人员在《美国国家科学院院刊》《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上发表了这一研究结果。

当恒星死亡时,恒星上的粒子飘入太空,之后并入新的恒星、行星、卫星或陨石中—它们被称为“太阳前颗粒”(pre-solar grains) 。

芝加哥菲尔德博物馆(Field Museum)馆长、芝加哥大学副教授赫克(Philipp Heck)说:“这是真正的恒星样本,这是恒星尘粒。”

来自美国和瑞士的研究团队分析了这颗1969年坠落于澳大利亚的默奇森陨石(Murchison meteorite),并对陨石中获取的40颗太阳前尘粒进行分析。

菲尔德博物馆的格里尔(Jennika Greer)说,这项工作一开始是将陨石的碎片磨成粉末。

“碎片最后成为一种糊状物质,发出刺鼻的气味,闻起来像烂花生酱,” 格里尔解释。

这种气味难闻的糊状物后来溶于酸中,只剩下星尘。

赫克说,“寻找这些星尘就如大海捞针。”

太阳前颗粒的扫描电子显微照片。

为了弄清楚太阳前颗粒存在的年份,研究人员测量了它们在太空中暴露于宇宙射线中的时间;这些宇宙射线是高能粒子,它们能穿过我们的银河系亦能穿透固体。

其中一些宇宙射线会与它们遇到的物质相互作用,并形成新元素;它们暴露的时间越长,形成的这些元素就越多。

研究人员使用一种特殊的(同位素)氖21,来测量这些颗粒的年份。

赫克称:“这就好比在暴雨中置放的一个水桶。假设降雨是恒定的,水桶中积聚的水量会告诉你它在雨中暴露的时间。”

测量存在多少新元素可告诉科学家颗粒暴露在宇宙射线中的时间,这也反过来告诉我们这些颗粒的年纪。

因此,研究团队发现有一些太阳前颗粒竟然是有史以来发现的最古老的颗粒。

基于宇宙射线与这些颗粒相互作用了多少次,这些颗粒大多有46至49亿年的历史。太阳的“年纪”是46亿年,地球是45亿年。这些颗粒中最老的已有75亿年的历史。

更多发现

赫克告诉BBC,目前为止“只有10%的颗粒年龄超过55亿年,60%的颗粒是‘年轻’的(年龄介于46至49亿年),其余的介于两者之间。”

“我相信默奇森和其他陨石中尚存更老的太阳前颗粒,只是还没被发现。” 赫克说。

以前,用同位素测出的最古老太阳前颗粒大约来自55亿年前。该陨石1969年坠落在澳大利亚。

关于新恆星是否以稳定的速度形成,以及新恆星在不同时间段形成数量是否有高有低,科学家称这次发现为相关讨论提供了线索。

赫克说:“由于这些颗粒,我们现在有了直接的证据证明,70亿年前我们的银河系中有一段恒星形成期。这是我们的主要发现之一。”

研究人员还了解到,太阳前颗粒经常组成“格兰诺拉麦片”形状的星团穿越太空。

赫克解释:“过去没人认为如此大规模的团簇现象是可能的。”



【041、地球围绕太阳旋转,太阳系围绕银河系旋转,那银河系绕着什么转?】


科普达人

每天早上当我们打开窗户的时候,我们都能够看到早餐明媚的阳光,而当傍晚太阳落山之后,天空又会慢慢进入黑夜,很多人都知道这是地球自转造成的,地球自转产生了昼夜更替,地球在自转的时候还围绕太阳公转,地球的公转让地球产生了四季变化,四季变化是保持地球生物多样性很重要因素,如果没有地球围绕太阳旋转,就不会有四季变化,地球也不会产生如此丰富多彩的植物和动物。由于宇宙中存在万有引力,因此各种天体都会围绕它中心的母天体旋转,地球的母天体就是太阳,因此地球围绕太阳旋转已经成为一种非常普遍的常识。

地球围绕太阳公转

上面说过了,宇宙任何物体存在一个中心,太阳系也不例外,作为地球的母恒星系,太阳系也在围绕着它的中心旋转,这个中心就是银河系的中心,简称银心,为什么太阳围绕银河系中心旋转呢?因为在银河系中心存在一个质量非常大的黑洞,这黑洞产生的引力让围绕这个黑洞旋转,而位于银河系“郊区”位置的太阳系虽然没有受到银心那个黑洞的引力吸引,但是同样受到围绕这个黑洞其他天体引力的影响,所以太阳系也会随着这些天体围绕银河系中心黑洞旋转。说到这里,我们已经知道了地球围绕太阳旋转、太阳系围绕银河系旋转,那么银河系上面好像没有更大的中心天体了,它会围绕什么旋转呢?

太阳系围绕银河系旋转

太阳系围绕银河系旋转

其实银河系并非宇宙中最大天体,在银河系上一级还存在一个更大天体,这个天体就是本星系团,所谓星系团就是由多个星系组成的星系集群,在银河系所在的本星系团中就存在50多个大大小小的星系,其中这些星系中最大的两个星系就是银河系和仙女座星系,其他都是中小星系,比如大小麦哲伦星系、狮子座星系、宝瓶座星系、人马座星系等,这些小星系都围绕银河系和仙女座星系这两个大星系旋转,随着时间推移最终会被这两个星系吞并,比如大小麦哲伦星系最终会被银河系吞并。再回到原来的问题,在本星系团中并没有存在一个比银河系大的中心天体,那么银河系是围绕什么旋转的呢?

本星系团

科学家表示,在本星系团中其实目前有两个中心,一个是以银河系中心,一个是仙女座星系中心,因此这两大星系都不围绕对方旋转,但是银河系和仙女座星系是两个巨大的星系,这就意味着它们都存在巨大的引力,由于银河系和仙女座星系都产生巨大引力,因此银河系和仙女座星系都在相互吸引对方,也就是两个大星系其实在不断的靠近。

但是这种靠近不是水平方向的靠近,而是围绕一个点在不断的旋转靠近,这点就是银河系和仙女座星系引力交叉点,银河系和仙女座星系就是围绕这个点不断的旋转并且靠近,科学家预计在未来36亿年后,银河系和仙女座星系将会最终在交叉点那里相撞并最终融合一个大星系,由此我们就知道答案了,银河系目前是围绕与仙女座星系引力交叉点那个中心点在旋转,在未来36亿年相撞之后,银河系会围绕新形成的大星系团的中心黑洞旋转。



【042、地球文明是否是银河系最先进的文明?这种可能性有多大?】


2020-12-15 宇宙时空

有一件事情值得好好思考:宇宙真的很大。

在我们的银河系里,恒星数量有4000亿,在可观测宇宙里,有1700亿个星系。多数恒星都有行星,许多行星上含有资源丰富的矿物,要是位于宜居区中,就有液态水存在。可以说,创造生命的条件无所不在。

但是,外星人到底在哪里?

再转念思考:宇宙已经有138亿年的历史,人类则打从20万年前开始在舞台上出现,我们存在的时间只占整个宇宙历史的很小一部分。在数量这么庞大的外星世界中,其他智能物种应该早就有机会出现,并且早该向整个银河系强力宣传他们的存在。如果有智能物种曾发展出星际交通工具,不用几千万年,它们就应该可以完全攻占我们银河系。而以宇宙的时间观来看,千万年也不过是一眨眼的时间。

所以,外星人到底在哪里?

就我们所知,地球似乎是全宇宙唯一有生物出现的地方。这个令人费解的现象就是大家或许早已略有耳闻的费米悖论,由天才物理学家费米早在1950年提出。

科学家花了几十年的时间想解开这个秘密,监听电波信号几十年,得到的不过是电波频谱的一小段,现在还没找到任何可能由智能物种发射的信号。

这要怎么解释呢?

有没有可能,地球真的是全宇宙唯一发展出生命的星球?又或许,地球文明的确是全银河系里最先进的呢?但在外星球数量如此多的前提下,似乎太不可能。

或者,其他这些智能物种全都在发展出文明、或者将自己的文明演进到一定水平后,就自行毁灭了吗?核武器、全球暖化、致命病毒、人口过剩,都有可能终结人类。别忘了小行星!小行星撞地球当然也会使地球人类灭绝。但是,这些事情会完全一模一样地发生在每一个具有高度文明的星球上吗?

或者,是我们距离其他智能物种都太远,彼此间无法读到信号?倘若真是如此,我们假设有些太空探测器可以成功自行复制的话,长距离旅行应该能完成,并在每一个恒星系统留点什么“某某外星访客到此一游”的纪念碑吧?

或许是,我们没办法了解他们的信号,或者无法辨识他们那些“到此一游”的标志牌?这有点牵强,假如只出现一次,或许我们会无法成功解读,但如果是一系列信号,人类总应该能注意得到吧!想必,外星人应该也不至于没办法建造一些明显可见的大结构体吧?他们应该很有经验才对。

也许外星人很怪,怪异到我们全然不能理解他们的任何意图。或者我们太微小、太不显眼,强大的外星人毫不觉得有必要跟我们对谈。这也不合理,其实我们并不需要和他们“实际谈话”,就算他们只是“漠然”地飞掠我们太阳系,我们还是能注意到他们的存在。

或者,他们是故意不和我们讲话?我们根本是被豢养在一座星系动物园里,

被当成观赏的目标?或者是外星人大头目禁止他的子民跟我们讲话?如果是这样,我们不禁要问:也不会所有外星人都这样吧?其中没有任何一个能偷偷跟我们讲两句悄悄话?

企图解释费米悖论现象的可能性还有很多,但都称不上“充分”。宇宙那么大,历时那么久远,如果外星生物和我们有点儿相同,“繁衍”和“向外散布”应该是理所当然的选择。

最令人担忧的情形恐怕是,在智能物种身上,都难逃同一种宿命,以至于那些文明终究不能完成探索宇宙或称霸银河系的宏图伟业。往好处想,也许他们已发现了一种通往其他宇宙的交通系统,去别的地方。或者往坏处想,必然有一股毁灭性科技,早已把除了地球之外过去所有曾出现过的外星文明全都消灭光了!



【043、地球相似度指数最高的宜居星球】


三体引力波

仰望星空,寻觅第二个地球,总是一部分人类的黄金梦想。

这个梦想正在不断逼近——天文学家最新发现迄今为止最像地球的系外行星,就在12.5光年外,而且处在宜居带。

6月18日,PHL行星宜居实验室发布最新成果:距离我们地球12.5光年外一颗红矮星,围绕着两颗类地行星,不仅都处在宜居带上,而且其中一颗ESI地球相似度指数高达0.95,这是迄今为止人类发现的最像地球的行星。

PHL是什么机构?

Planetary Habitability Laboratory行星宜居实验室,简称PHL,这是一家国际性科研教育机构,致力于研究地球、太阳系和系外行星的宜居性。

主要目标:绘制人类可宜居的宇宙地图。

主要科研:开发、实施测量行星生命潜力的科学方法。

项目研究:隶属于NASA天体生物学研究所。

主要合作机构:美国宇航局、宾夕法尼亚州立大学、华盛顿州立大学、SETI地外文明搜索研究所、波多黎各大学等。

看得出来,这是一家非常严谨、专业、靠谱的国际性科研机构。

ESI又是啥东东?

Earth Similarity Index地球相似度指数,简称为ESI。这是天文学家用来衡量地外行星跟地球相似程度的量化指数,0代表完全不同,1代表地球,ESI指数越靠近1,意味着类地行星越像地球。

ESI指数由多种因素组成,比如类地行星的半径、密度、质量、逃逸速度、表面温度、处在宜居带位置等。

又因为获取这些数据,基本上都是跨越光年的度量,所以各家机构给出的ESI指数有时并不相同。这里都按照PHL行星宜居实验室公布的数据。

我们最熟悉的火星,ESI指数:0.73

最具人气的三体世界——半人马座比邻星b(Proxima Centauri b)ESI指数:0.87

呼声最高的两颗类地行星,K2-72 e和GJ 3323 b ESI指数都是:0.9

最新发现的主角Teegarden b ESI指数高达:0.95

毫无疑问,这是迄今为止人类发现最像地球的系外行星!

最像地球的外星世界啥样?

这颗地外行星,编号Teegarden b,顾名思义围绕一颗名叫Teegarden蒂加登的母恒星运行。

先说说母恒星Teegarden:

天文编号为GAT 1370,这是一颗非常小的侏儒恒星,质量只有我们太阳的9%,直径只是太阳的1/10,亮度只有太阳的0.073%,表面温度大约在2380~2630°C之间(太阳温度5500°左右),发出来的大部分光线都属于红外线,视星等只有+15等,只有透过大型专业望远镜才能观测到,所以直到2003年才被人类发现。

距离我们太阳系只有12.5光年,以十万光年的银河系尺度衡量,当然算得上是我们的近邻。

更严谨的说法,由近及远数,这是距地球第24位的恒星邻居。

这颗小恒星在天文学上被称为红矮星(差一点就成了褐矮星),属于宇宙中最常见的一类恒星。不过年龄却非常大,差不多是我们太阳的两倍,80亿年!

换个思路想想,意味着:这个恒星世界拥有足够时间来孕育生命,甚至是智慧生命。只要条件允许,适合生命诞生、进化的话。

关键问题来了:最像地球的外星世界Teegarden b真的存在生命吗?

要想回答这个问题,先看看是否处在宜居带。

所谓宜居带habitable zones,就是每颗恒星周围都有一个环境带,能够让液态水存在行星表面或者地下,这是生命孕育、进化的一个关键条件。

处在我们太阳系宜居带的三颗行星,从内到外依次为:金星、地球、火星。

从天体生物学看,只要提供恰到好处的环境,其中任意一个或者三个都可能孕育出生命。

请注意,宜居带并不是一个固定不变的空间尺度。对于低质量、暗弱的恒星来说,宜居带较窄小且靠近恒星;对于大质量、明亮的恒星来说,宜居带比较宽,距离母星比较远。

▲同样用这些条件衡量Teegarden蒂加登恒星系统,有两颗行星处在宜居带:Teegarden b、c。

Teegarden b:

比地球质量稍大(1.05~1.25倍);体积则要更大些;距离母星只有380万公里(水星距太阳6000万公里);绕母星一圈只有4.91个地球日,这意味着在这个世界上的一年,还不到我们5个工作日。

但获得母星的光能相当于地球的1.15倍,因此这个星球表面存在液态水的可能性非常大。

Teegarden c:

比Teegarden b质量稍大(约是地球质量1.11~1.33倍);体积也更大一些;距离母星660万公里(Teegarden b只有380万公里);绕母星一圈11.41个地球日(Teegarden b是4.91个地球日)。

获得母星能量只相当于地球的37%,因此这个星球表面存在液态水的可能性相对较小。

至于衡量外星生命是否存在的更多信息,比如大气光谱分析、行星表面信息……还需要更多更尖端的深度探测。

尤其期待下一代最强大的太空探测利器:詹姆斯·韦伯太空望远镜重磅出场,使出大招,早日破局「费米悖论」。

《三体世界外,距我们最近的系外行星世界,终于被发现了》(三体引力波 2018-11-19)报道:

对于系外行星,我们并不陌生,就是太阳系以外的所有行星世界。

人类自从1992年确认第一颗系外行星飞马座51(51 Pegasi)以来,截至目前(11月1日)总计已经确认发现3874颗系外行星。

众所周知,距离我们最近的系外行星就是大名鼎鼎的三体世界,学名比邻星b(Proxima Centauri b,2016年被正式确认为系外行星),约4.2光年外,质量是地球的1.3倍,目前无法确定这是否是一颗宜居星球。

问题来了,距离我们第二近的恒星系巴纳德星,是否也有行星?

这个问题一直萦绕着天文学家。不过就在最近,答案终于揭晓。

11月14日,一组国际天文学研究团队宣布,距离我们只有6光年远的巴纳德星,不仅真实存在一颗系外行星,而且属于一颗超级地球。

这个超级地球被命名为巴纳德星b(Barnard's Star b)。

系外行星命名一般以母星名称+b(首颗行星)c(第二颗行星)d(第三颗行星)……

所谓超级地球,其实是以质量大小而定,凡是比地球质量大的系外行星,都被称作超级地球。并不代表处在宜居带上的系外行星。

巴纳德星(Barnard's Star)是一颗质量、体积都非常小的红矮星,不到地球质量15%,体积只比木星稍大一点。不过年龄却非常大,约有100亿年。

恒星世界的法则比较反直觉,个头儿越大越短寿,越小越高寿。

巴纳德星的命名来自于美国天文学家E.E. Barnard,尽管他并非第一个发现这颗恒星的人,却是第一个发现该星自行速度惊人的天文学家。

该星每180年就会在天空移动一个满月的宽度。

严格来说, 巴纳德星其实是距离我们第四近的恒星,或者说距离我们第二近的恒星系统。因为前三颗恒星一下子都被半人马座三星系统包圆了。

围绕巴纳德星的这颗超级地球长什么样?因为跨越光年的天文观测,人类还无法直接看得清系外行星。

这颗超级地球是我们地球质量的3.2倍,距离母星0.4AU,也就是距巴纳德星6000万公里,跟水星距离太阳差不太多。

别看这么靠近母星,但这颗超级地球很可能非常寒冷,是一个极寒星球,估计表面温度为零下170° C。别忘了,它的母星质量太小,传递给它的能量很少。

巴纳德星b公转周期233天。也就是说,在它上面呆一年,相当于我们在地球上的大半年(233天)。

天文学家推断,它处在宜居带之外。

目前看起来,巴纳德星b并不是一个值得我们神往的外星世界。

还有一个问题,天文学家到底是如何发现巴纳德星b的?

发现这颗超级地球的欧洲南方天文台和美国卡耐基科学研究所天文学家们,通过分析最近20年、7台天文望远镜、771次观测数据,利用径向速度法找到的。

所谓径向速度法,就是利用光谱的多普勒效应,天文学家看看恒星运行速度是否有变化,是否存在蓝移、红移现象。如果有的话,就说明恒星周围存在行星。其实这也是一种引力摆动法。

天文学家到底如何搜索系外行星的?

事实上,这次发现也是目前使用径向速度法找到的最小母恒星、距离母星较远的系外行星,因此测量难度最大。具体科研成果发表在最近一期的《自然》杂志上。

有趣的是,早在20世纪60年代,曾有天文学家宣称巴纳德星拥有行星,也是利用引力摆动法观测到它在「摆动」,结果发现其实是望远镜镜头出错导致的误报。

不过,整整半个世纪后,误报结果竟然被验证了,离我们第二近的恒星系,原来真的存在一颗行星!

宇宙看上去很空旷,但绝不是空荡荡的。

系外行星就在我们邻近,三体世界比邻星b(2016年确认)、巴纳德星b(2018年确认)、罗斯128b(2017年确认)…… 

30光年范围内,人类已发现56颗系外行星世界。



【044、地球在银河系中,人类没有飞出银河系,科学家怎么看到银河系全貌】


2020-10-02 兔斯基聊科学

这张照片是银河系的全景照片。

在这张照片中每一个像素都是一颗恒星。如果没有特别标注,我们根本就看不到地球所在的太阳系在哪里。目前科学家测得银河系的直径有10万到18万光年,估计银河中包含了大约1200亿颗恒星。地球身处浩瀚的银河系其中,现在的人类根本就没有能力飞出银河系。那我们是怎么拍下整个银河系的呢?

既然人类无法飞出银河系,那么我们看到的银河系全貌就不是拍下来的。这是科学家经通过对银河系的观测用计算机模拟出来的。

银河系是什么形状的?我们在地球上观察银河就会略知一二。特别是在夏天,我们会看到天空中的银河。我们看到的银河是银河系的一部分。我们之所以称它是“河”是因为它的形状是带状的。我们在银河系中看到银河系呈带状而非圆球状。这就说明了银河系的呈偏平盘状结构。

通过银河的形状我们可以推测出银河系盘状结构。但是我们在银河中是不可能看到它的正面结构的。这时候我们可以借助于其它星系的形状来推测银河系的形状。宇宙中和银河系类似的星系有很多。我们不在它们其中,因此我们也就能够看到它们的全貌。例如距离地球254万光年的仙女星系,距离地球300万光年的三角座星系。通过对它们的观测,我们可以推断出银河系正面是呈漩涡状结构的。

因此,这样我们就可以大体的知道银河系的形状了。

至于银河系和其它星系结构具体差别在哪里呢?这就像人类一样,我们都有人类的共同特点,但是每一个人都拥有自己的特点。银河系也是一样拥有自己与众不同之处。找出银河系的独特之处,这就要科学家们对银河系进行仔细的观察了。

科学家通过长期的观察,对银河系中的大量恒星进行了观测。通过观测科学家把这些银河系中的恒星的质量、亮度和位置等信息进行了记录。2016年,欧洲航天局公布了借助盖亚空间探测器测绘完成的银河系三维地图。这其中包含了大约11.4亿颗恒星的位置和亮度。这是目前为止人类绘制的最精确的银河系三维地图。虽然这些恒星数量还不到科学家估计的银河系恒星数量的10%。但是它也让我们对银河系的形状有了进一步的了解。

目前科学家对银河系的结构也有了一定的认识。银河系是由银盘、银心、银晕、悬臂组成。银盘是银河系的主要组成部分,它的直径接近16万光年,厚度大约有2000光年。银心位于银河系的中心。银心的直径大约两万光年,厚度有1万光年。银心的位置是银河系恒星密度最高的地方。这里每立方光年的空间中恒星多达29万颗。

此外,银河系的银盘还被一个直径可达30万光年的球形银晕包裹着。科学家通过长期的观测发现,银河有两条主旋臂和两条尚未成型的悬臂。它是一个棒旋星系而非漩涡星系。

科学家通过观测了解到了银河系中大量恒星的信息和银河系的基本结构。掌握了这些信息后,科学家通过计算机模拟出银河系的全貌图片就不是什么难事了。不过银河系实在是太大了,有些地方我们很是很难观测到的。目前科学家绘制的银河系全貌图和真实的银河系究竟差距有多大?我们也许永远也不知道……



【045、地球照耀火星】


Terra Mars

“人工智能在火星回想地球的模样……”

当人类能够从太空中回望地球以后,这颗蓝色行星的图像总能唤起一种当代的乡愁和诗意的内省。火星的图像则往往能够激发相反的情绪——它寂寥而又苍凉,似乎在提醒着我们人类在宇宙有多么孤独。而我在《地球照耀火星》中进行艺术呈现的则是样貌仿佛地球的火星。为此我训练了一个人工神经网络,让它学习地球的地形与卫星图像之间的联系。训练完成之后,我再使用这个神经网络基于火星的地形数据生成类似地球的图像。通过这个项目,我希望探索一种运用人工智能进行艺术创作的新途径——利用人工智能的重映射能力拓展艺术想象的边界。

上图示意本项目中使用的条件生成对抗网络(Conditional GAN)和数据样例。训练阶段使用地球数据;生成阶段使用火星数据。在训练过程中,生成器学习如何根据地理信息构建彩色图像,以期骗过鉴定器;而判别器学习如何识别地球图像的真伪。两个网络交替训练,以期相互竞争并同步成长。模型所使用的数以千计的数据区块由地球和火星的全球数据切分而成。为辅助训练和生成,数据集中亦包含海陆遮罩和经纬度信息。 

上图示意本项目中使用的条件生成对抗网络(Conditional GAN)和数据样例。训练阶段使用地球数据;生成阶段使用火星数据。在训练过程中,生成器学习如何根据地理信息构建彩色图像,以期骗过鉴定器;而判别器学习如何识别地球图像的真伪。两个网络交替训练,以期相互竞争并同步成长。模型所使用的数以千计的数据区块由地球和火星的全球数据切分而成。为辅助训练和生成,数据集中亦包含海陆遮罩和经纬度信息。

《地球照耀火星》第 65 代训练过程的中间结果,每一幅图片代表着全部 200 轮训练中每一轮的生成图像的质量。训练之初,网络所生成的图像完全不像地球。然而在对数以千计的训练样本进行数百遍的学习之后,生成器已经掌握了关于地球地理的大量知识,并能够据此生成逼真的图像了。一个成功的神经网络模型是长期迭代的结果,需要反复进行架构调整、数据整理、超参数调节以及模型训练等工作。 

《地球照耀火星》第 65 代训练过程的中间结果,每一幅图片代表着全部 200 轮训练中每一轮的生成图像的质量。训练之初,网络所生成的图像完全不像地球。然而在对数以千计的训练样本进行数百遍的学习之后,生成器已经掌握了关于地球地理的大量知识,并能够据此生成逼真的图像了。一个成功的神经网络模型是长期迭代的结果,需要反复进行架构调整、数据整理、超参数调节以及模型训练等工作。

训练完成的神经网络模型最终被用于生成接近十亿像素尺寸的火星全球数据——这足以渲染高品质的火星半球图像、详细的火星地图以及具有视觉冲击力的火星局部图像。

《地球照耀火星》第73代西半球2019年。中央为巨大的水手号峡谷,西部可见包括太阳系行星最高峰——奥林帕斯山在内的火星上最高的几座山峰。

《地球照耀火星》第73代东半球  2019年。西南部是名为希腊盆地的巨大湖泊,东北部可见以埃律西昂山为中心的火山岛。

《地球照耀火星》第73代地图  2019年。标有至2018年为止所有成功着陆的火星探测器的登陆地点。

以空间站视角飞过《地球照耀火星》第73代西半球的一些标志性地貌。

如果我们的母星的图像能够唤起你的某些情感,那么一颗状若地球的外星是否也能激发你的同样抑或别样的感情呢?欢迎你从各种角度出发来解读《地球照耀火星》。如果你愿意,你可以把它看做是地球和火星这两个行星的一种“混搭”;你可以结合真实的火星地理来探索这个虚构的版本;你可以把它视为火星地球化工程的科幻蓝图;或者你也可以单纯地欣赏这颗像地球一样的行星的美丽。

对我而言,这种基于人工智能的创作手段最吸引我的地方在于我们可以对其作品作出完全相反的两种判断——项目所呈现的火星图景一方面完全不符合科学,另一方面却又完全合“理”。这种“理”是由人工智能在不厌其烦地分析、学习精确的数据之后总结出来的。它曾经数百遍地检视地球上每一个角落的地貌,再将其所学贯彻到生成火星地貌过程中的每一个决策里。人类艺术家无法独自完成这样的创作。

因此,我认为人工智能是新的想象力,它独特的跨领域信息映射能力将会启发和帮助艺术家创作出世界前所未见的作品。

《地球照耀火星》系列是同名系列中的第一个作品。

《地球照耀火星》或《火星照耀地球》的一“代”表示完整生成一次火星图像。生成过程包括使用神经网络模型将火星或地球的全球地形数据区块转换成彩色图像,并将所生成的区块拼接成完整的全球图像。这个过程往往包括模型训练,但不是每一代都会训练新的模型。

展览信息

Compass – Navigating the Future(罗盘——驾驭未来):2019年5月27日开展,林茨,电子艺术中心。

"Weather the Weather" a SciArt Initiative exhibition at the New York Hall of Science(“历经风雨”科学艺术倡议组织展览):2019年9月10日至2020年1月10日,纽约科技馆。

第五届艺术与科学国际作品展暨学术研讨会:2019年11月2日至30日,北京,中国国家博物馆。

SUBMERGE(淹没):2019年12月15日至2020年1月30日,科学画廊班加罗尔。

深圳湾科技艺术节——最后的预言家:2020年12月26日至2021年1月26日,深圳湾万象城。

论文发表信息

Weili Shi. "Terra Mars: When Earth Shines on Mars through AI's Imagination," Leonardo, Volume 52, Issue 4, August 2019. 

2019年7月30日于洛杉矶在 SIGGRAPH 2019 (计算机图形学年会)上宣读。 

神经网络模型参考

P. Isola, et al. "Image-To-Image Translation With Conditional Adversarial Networks," Proceedings of IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition 2017, 5967–5976.

T. C. Wang, et al. "High-Resolution Image Synthesis and Semantic Manipulation with Conditional GANs," Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition 2018, 8798–8807.

数据来源

"Blue Marble: Next Generation," (NASA, 2005).

"Blue Marble," (NASA, 2002).

"Mars HRSC MOLA Blended DEM Global 200m v2," (U.S. Geological Survey, 2017).

"Viking Global Color Mosaic (MDIM1 controlled) 925m," (U.S. Geological Survey, 2001).

素材来源

云层素材:"Blue Marble," (NASA, 2002).

夜景素材:"Black Marble 2016," (NASA, 2017).

星空素材:"Deep Star Maps," (NASA, 2012).



【046、地球真的有过一场持续上万年的雨?如果再次发生,人类会怎样?】


2021-05-18 阿力博士

从明天开始降雨1万年,这看上去像是一件不可能发生的事。然而,地球在很久以前,还真的出现过一次长时间的降雨,那场雨一下就是100万年。这就是著名的“卡尼期洪积事件”。那场来势汹汹的雨,大约发生在2亿多年以前,当时,盘古大陆上画风突变。暴雨如同漫天铺地如一张巨大的罗网,牢牢地盯着这片大陆不放;

在那之前,更糟糕的事情就已经发生了,比方说海水增温,是的,海水也都沸腾了,它犹如雪山温泉里的水温般;火山的脾气在这个时候也火爆得不行,它向外不断释出二氧化碳,在这场可怕的温室效应中,地球也开始发烧了,那时的地球毫不夸张的说如同一个桑拿房般潮湿且闷热。各大陆上爬行动物和海洋动物都感到痛不欲生,在这场灾难下,很多动物开始衰败,直至消亡。在这样的大环境下,地球似乎也达到了极限,于是这场持续了上百万年的降雨,缓缓拉开了帷幕。

有相关研究表明,卡尼期洪积事件的发生让那一时期,将地球上70%以上的陆生脊椎动物和96%的海洋生物送走了,仅有这些强者,在这场大变动下握住了良机,它们迅速地发展了起来,并且在今后的1.6亿里,称霸整个地球,对,这种动物就是恐龙。有科学家指证,他们在卡尼期洪积事件初期的岩石里,发现那时候的恐龙化石仅仅只有当年所有陆地脊椎动物的5%,这意味着那时候的恐龙数量并不算多,而那场漫长的雨快停下了之后,这个数值的比例一路飙升到了90%。

这么看来,如果地球上从明天开始持续降雨1万年,而今地球上的生物势必会遭殃。可以想象的是,连续的降雨首先会引发大规模的洪灾现象,这意味着原本在陆地上安然生活的动植物们会被逼入绝境;其次,长时间的连续降雨,就说明地球上的天气很阴沉,也就是说地球上的大多数植物会因无法进行光合作用在这个舞台上彻底消失,终年泡在水里的一些植物,因根部吸收不到氧气而亡。可以说,不用1万年,地球在数年里就会发生翻天覆地的变化,一场连续1万年的降雨,必然能够让地球的生命迎来一次大洗牌。人类在这个时候会灭绝,还是会继续进化?

可能很大一批人会因无法适应这样的环境去世,一些人已经逐渐能适应并且悄悄地开始进化,他们有可能已经拥有了免疫潮湿环境的能力,兴许,那个时候的人类,甚至能够在水里生活也说不定。



【047、地球正在一个古老超新星残骸中穿行,还收到来自太空的稀有同位素铁】


2021-04-21 前瞻网

海底深处的放射性尘埃表明,地球正在穿过爆炸恒星留下的巨大云团。而在过去的33000年里,太空一直在向地球播撒由超新星锻造的稀有同位素铁。

被称为铁-60的同位素已经不是第一次出现在我们的星球上了。但它确实提供了越来越多的证据,这样的尘埃持续存在——我们仍然在星际尘埃中穿行,这些尘埃可能起源于数百万年前的超新星。

多年来,铁-60一直是多项研究的焦点。它的半衰期为260万年,这意味着它会在1500万年后完全腐烂——所以在地球上发现的任何样品都一定是来自其他地方的沉积,因为铁-60不可能在46亿年前地球形成时存活下来。

现在,已经发现了沉积物。澳大利亚国立大学的核物理学家安东·沃尔纳(Anton Wallner)先前将海床沉积物的年代分别追溯到260万年前和600万年前,这表明超新星碎片在那个时候像雨一样落到了我们的星球上。

此外,还有更多关于铁-60的最新证据,时间上要近得多。

人们在南极的雪地里发现了铁-60,证据显示,它肯定是在过去二十年里掉下来的。

几年前,科学家们宣布,美国国家航空航天局(NASA)的太空高级成分探测器(Advanced Composition Explorer)历时17年在地球周围的太空中探测到了铁-60。

2020年,沃尔纳在两个地点的5个深海沉积物样本中发现了更多的这种物质,这些地方的历史可追溯到3.3万年前。样本中铁-60的含量在整个时间段内都是一致的。但这一发现实际上提出了更多的问题。

比如,地球目前正在穿过一个叫做本地星际云(Local Interstellar Cloud)的区域,该区域由气体、尘埃和等离子体组成。

如果这片云是由恒星爆炸产生的,那么有理由相信它会给地球带来微弱的铁-60“降雨”。这就是南极探测的结果;而这正是沃尔纳和他的团队试图通过检查海洋沉积物来验证的。

但是,如果本地星际云是铁-60的来源,那么当太阳系进入该云时,铁-60的数量应该急剧增加——根据研究小组的数据,这很可能发生在过去的3.3万年里。至少,最古老的样本中铁-60的含量应该要低得多,但并没有。

研究人员指出,本地星际云和超新星碎片可能是巧合的,而不是同一种结构,它们与数百万年前超新星遗留在星际介质中的碎片是一致的。这将表明,本地星际云不是一个微弱的超新星遗迹。

去年,沃尔纳曾说过,“最近的一些论文表明,被困在尘埃粒子中的铁-60可能会在星际介质中来回反弹。”

“所以,铁-60可能来自更古老的超新星爆炸,我们测量的是某种回声。”

研究人员指出,找出答案的最好方法是寻找更多的铁-60,它可以覆盖4万年前到大约100万年前之间的缺口。

如果铁-60的含量在更久远的时候变得更大,那就意味着存在古代超新星。

然而,最近更多的丰度表明本地星际云是铁-60的来源。

前瞻经济学人APP资讯组



【048、地球质量变大就会成为气态行星?】


2018-10-30

地球质量变大就会成为气态行星?不只这么简单,还有这些附加条件—— 

太阳系中有八大行星,但是从种类上来说可以分为两种。类似地球这样的有岩石表面的行星被称为类地行星,比如水星,金星,地球,火星,都属于类地行星,而像木星,土星,天王星和海王星这样的星球,由于它们没有岩石表面,而本身大气层又特别浓厚,最下面的气体甚至都被压成了液体,所以这类行星又被称为气态行星,或者叫做类木行星。类木行星的质量通常都比较大,比如木星的质量是地球的318倍,太阳系四颗气态行星中质量最小的天王星的质量也是地球的14.5倍。

像地球这样的类地行星是有、由它的质量上限的,因为如果质量特别大的话,就可以吸引更多的气体,这样的话大气层底部的压力就会非常大,进而将气体压成液态,这颗星球也就成为气态行星了。

那么类地行星的上限是多少呢?其实目前并没有确切的数值,先前天文学家们曾经认为了3倍于地球质量的星球一般就会成为气态行星了,然而科学家们后来发现了一个7倍于地球质量的行星还是岩质行星,所以这个说法也就不攻自破了。

那么为什么这么大质量的星球还没有成为气态行星呢?其实这个星球本身的磁场以及它所运行的空间环境有很大关系,如果一颗岩质行星比地球质量还大却没有磁场的话,那么如果它距离恒星特别近的话,强烈的恒星风就会把它吸附的气体一吹而空,那它也就无法成为气态行星了。



【049、第52个世界地球日:复原我们的地球】


2021年04月22日 新浪科技

2009年,时任Stockholm Resilience Centre主任的Johan Rockstrem和Australian National University的Will Steffen教授提出了著名的“行星边界”(Planetary Boundaries)概念,定义了维护地球系统安全运行的九大空间,也展示了人类世以来地球系统所承受的多重压力。2015年,Johan Rockstrem在他的书《大世界小星球》(Big World Small Planet)中,再次展现了人类发展与地球系统生态极限的重要关系。如书中所言,我们曾经是一群小小的人类,生活在大大的地球上。30万年之后,我们成长为大大的群族,而那地球,竟显得如此渺小。人类发展是基本权利,然而它所带来的对自然资源的过度开发、不当利用、和随意弃置,触目惊心:20世纪中叶,全世界的碳排放约为50亿吨;短短50年后,全世界的碳排放足足翻了4倍;而今天,全球每年的碳排放约为360亿吨。同时,全球每年产生的垃圾约有20亿吨。气候变化的挑战已经愈发明显,从北极冰川的消融,到海平面上升,到频繁发生的极地漩涡,和愈演愈烈的各种极端天气灾难,9个气候引爆点,危在旦夕。在越来越多人心中,敲起了警钟:一个地球,对我们,对我们的子孙后代,还够吗?

终于,2015年12月12日,在巴黎召开的气候大会(COP21)190个缔约方签订了有史以来首个具普遍性和法律约束力的全球气候变化协定——《巴黎协定》,商定并规划了主要通过减排来实现的本世纪末气候目标。虽然2020年初的一场疫情,对全球气候行动带来了不小的挑战,但自2020年开始,已经有124个国家相继承诺将于2050-2060年,实现净零排放。这些国家代表了全球59%的人口,68%的GDP,以及61%的碳排放。显然,人类已经开启了零排放竞赛。而这场竞赛的终极目标只有一个:为现世,也为子孙万代,保护这颗珍贵的地球。

2021年4月22日将迎来第52个世界地球日(Earth Day),今年的主题亦是“复原我们的地球”(Restore Our Earth)。我们的地球经受了哪些挑战,又需要什么样的修复?

民以食为天

饱腹,是人类生存的第一要素。但如何用有限的土地,养活不断增加的人,在1908年之前,是一个巨大挑战。曾经,许多科学家试图将空气中的氮提供给植物,但结果多是徒劳的,直到德国化学家弗里茨·哈伯(Fritz Haber)发现了一种合成氨的方法。基于这一开创性的发现,弗里茨·哈伯(Fritz Haber)和卡尔·博世(Carl Bosch)联合开发了被诺贝尔奖肯定并最终改变了历史的哈伯·博世氨生产工艺。它带来了前所未有的农业生产革命。从此,农业生产进入崭新的篇章。通过使用廉价的氮肥,农业生产力大幅提高,所产生的粮食产量,能够供给人类历史上前所未有的人口增长,而粮食的价格,也不断降低,使得更多的人可以负担的起。

帮助粮食产量提升的氮肥无形中却成为了温室气体的主要贡献者帮助粮食产量提升的氮肥无形中却成为了温室气体的主要贡献者

然而,帮助粮食产量提升的氮肥,却无形中成为了温室气体的主要贡献者。目前,农业占全球约15%的温室气体排放,其主要的源头来自于农业施肥。此外,哈伯·博世氨生产工艺过程也制造巨大的二氧化碳排放。诚然,如Smith和Torrente-Murciano1在其文章中所建议的,使用风力和水力能源将使哈伯·博世氨生产工艺近零排放,但施肥所产生的氮污染,是目前缺乏解决方面的人类所面临的巨大环境挑战。如Sutton et al.2的Commentary所述,虽然氮污染和众多可持续发展目标相关,并终于2020年制定了2030年氮排放减半的宏伟目标,目前,仍缺乏对氮污染的全球治理。此时,学界应该起到先锋作用,为政策制定者提供基于科学的建议,并帮助他们制定符合实际且切实有效的氮治理体系。

但这绝不意味着,人类必须停止现代农业的生产方式。我们必须意识到,截至目前,全球仍有6亿9千万人,在饥饿中度过每一天,而这一数字,在10年后,可能上升至8亿4千万。正如《巴黎协定》所明确指出的,我们要提高适应气候变化不利影响的能力并以不威胁粮食生产的方式增强气候复原力和开展温室气体低排放发展。也如One Earth2020年1月刊Voices3中11位专家所言,解决农业相关的温室气体问题,是整体性问题,通过世界粮食系统的革新性改变,在为更多的人提供营养、健康和足够的粮食的同时,务必要走向低碳、绿色、和可持续的道路。

2019年,由EAT 和《柳叶刀》集结37位来自多领域的世界顶尖科学家打造了著名的EAT-Lancet4报告,探讨了如何在不破坏地球安全运行空间的情况下,为100亿人提供足够的、健康的、有营养的食物,并提出了具有开创性意义的《星球健康营养餐》(The Planetary Health Diet),推动以人为本的粮食系统的可持续转型。

全球能源体系统中可再生能源的份额已经提升至将近20%全球能源体系统中可再生能源的份额已经提升至将近20%

能源与未来

有如粮食为个人的成长提供能源,社会和人类的发展,也从来没有独立于能源而存在过。从火的发现,到电的使用,能源始终作为一种重要的生产生活要素,伴随左右。从煤、石油,到天然气,大自然馈赠予人类的自然资源,无一不被用来推动人类世的进步。

但这进步的背后,也背负着巨大的代价。现时经济体系的运作,严重依赖于化石能源。除了燃烧化石能源以提供电力和其它动力,用于生产生活交通运输,化石能源也以多种形式存在于日常的各种经济行为,作为基础设施建设必需品 – 如钢、铁等,以及日常生活消费品 – 如塑料,衣服等多种产品的投入要素。其结果是,我们对化石能源的使用,贡献了超过2/3的全球温室气体排放。除了对环境健康的破坏,被污染的空气、水、甚至粮食,也损害了人类健康。能源系统的清洁转型,迫在眉睫。

值得称赞的是,目前,全球能源体系统中可再生能源的份额已经提升至将近20%。回顾刚刚过去的2020年,虽然新冠疫情横扫全球每个角落,并对世界经济的稳健造成了巨大的挑战,但与2019年相比,可再生能源使用的比例仍然上升了一个百分点,而使用可再生能源发电的比例也持续上升了五个百分点,其中,光伏能源上升的比例最大。当然,这离实现2050零排放目标所需要的60%的份额仍有不少的差距。随着疫情的逐步缓解,以及越来越多的国家对近零排放目标的承诺,可再生能源的比例需要在后疫情重建时期得到大幅提升。如Jacobson et al。 (2019)5 的文章中所展望的,占全球99.7%GDP 的143个国家有相当大的潜力可以实现大幅度的清洁能源转型,而该转型所带来的的效益,可以使碳排放在2030年减少约80%,降低能源成本约61%,创造2860个工作职位,并大幅改善环境水平。

当然,我们必须看到,不是所有的国家和地区都具备能够彻底转型至可再生能源的条件,比如缺少良好的光照或者不具备提供足够风力发电的动能。而且,由于可再生能源本身的间歇性,以及目前仍需继续提升的储能潜力,在很多国家,如俄罗斯,美国,日本,法国,中国等,使用核能发电成为了能源系统低碳转型的重要途径。

资料图:福岛第一核电站事故资料图:福岛第一核电站事故

然而,核反应过程会产生多种放射性物质,无论对环境,还是人类,如果处置不当,都会造成严重的伤害。对于核废物的安全处理与处置,需要制定和执行与核燃料循环、废物管理和研究堆相关的各种策略和技术,但目前仍是一个难题。10年前的福岛核电站事故引发了后续关于核废水排放的争论,但更令人震惊和担忧的是,10年后,日方在未穷尽安全处置数段的情况下,一意孤行的单方面决定以排海的方式处置福岛核电站事故核废水,不仅将严重损害国际公共健康安全和周边国家人民切身利益,并将对全球的海洋安全造成无法弥补的重创。

生命之洋

从新冠病毒伊始,很多人对2020开启的未来提问:这是旧事物的终结还是新事物的开始?从环境和可持续发展角度而言,它既是重新作出气候承诺的十年的开始(尽管COP26被推迟到了2021年),也是联合国生态系统恢复十年的重要筹备年。在所有议题中,我们不难发现,由2020开启的新十载,也是对海洋健康至关重要的时代。

可能很对人还没有意识到的是,是海洋定义了地球。大量液态水的存在使这个世界适于居住。海洋孕育并维持着生命。它鼓励和促进了人类文明的发展和壮大。它是我们寻求征服的地平线,也是我们赖以生存的资源。地球上的人都受益于海洋提供的服务:我们呼吸的氧气有一半是由海洋中的生命产生的,它强大的洋流在地球周围传递热量,它吸收二氧化碳的能力缓冲了气候变化的最坏影响,还有无数的生命在它的深处提供了大约20%的动物蛋白质。除渔业外,海洋在运输、能源和旅游部门支撑着全球经济,因此全球30多亿人的生计依赖于海洋资源。显然,海洋的健康对地球及其子民都至关重要。

但蓝色巨人的能力并不是无限的。几十年来,我们对海洋的需求和利用海洋资源的技术能力不断提高,目前世界上近90%的海洋鱼类资源已被充分甚至过渡开发。工业化、管理不当、糟糕的政策和不适当的补贴鼓励了这些不可持续的行为,其速度与海洋补充库存的能力不一致。不断增加的碳、营养和塑料污染水平正在使海洋酸化、缺氧和乱扔垃圾,以至于海洋的恢复能力现在受到质疑。最重要的是,被气候变化所笼罩的阴影越来越大:气温上升,海洋热浪的频率和强度增加,正在导致大规模死亡和生态系统退化。海洋的健康状况正在恶化,而且正在以超过大多数预测的速度恶化。

认识到这些挑战,联合国宣布了海洋科学促进可持续发展十年,将于2021年至2030年执行(http://www.oceandecade.org/)。 该十年旨在发展必要的科学知识、基础设施和关系,以确保海洋可持续发展,造福海洋生态系统和社会。这十年的愿景是宏伟的、鼓舞人心的,但时间是关键。联合国称这是一个“千载难逢的机会”,2020年是规划其发展的关键。Claudet 等人6也提出了以科学为基础的未来十年海洋可持续发展的道路。

然而我们为维护海洋健康所作出的努力,在日本政府缺乏科学依据,缺少国际信条的核废水肆意倾倒的行为下,很有可能付之一炬。

未来之路

2021年是联合国气候变化行动十年项目的开年。同时,它也开启了实现联合国2030可持续发展目标的关键冲刺阶段。人与自然的和谐相处,也必须以命运共同体作为考量基础,在不断发展社会、经济、科技的同时,也必须兼顾到我们与地球母亲之间的可持续且长久的关系。如果沿用当下普遍采用的线性经济模式,如最新的Circularity Gap Report7所述,将导致3-6度的气温升高,而要实现《巴黎协定》所定义的1.5-2度气温升高目标,我们需要加速转型到循环经济模式,并将全球的循环性从现在的8.6%提升到17%。

未来属于我们的青年朋友,但未来也必定将由历史定义。实现可持续发展,绝非易事,它需要大局性、系统性、以及开创性的基于科学的策略和行动。这需要自然科学、应用科学、和社会科学之间更多的交叉互融,也需要学界、商界、与政界之间更多的紧密合作。如霍金在他最后一本书中所言,塑造美好未来的一个关键因素是普及科学。让更多的人,尤其是青年人,受到良好的教育,接触到各类科学知识,更好的认识世界。有如《科学大家》提供的这样一个平台,可以让科学通过降维的模式更广泛的被更多的人所了解,产生关注,逐步学习。我们可以做到的是对未知的不断探索,对关乎人类、自然、社会发展重大挑战不断寻求解决方案的实际行动。无论是否有存在于地球之外的第二个人类得以安身立命的星球,此刻,我们能够做的,是珍爱和呵护我们已经拥有的无价地球。



【050、發現地球的第二顆特洛伊小行星】


2021年3月6日閱讀時間

天文學家最近發現一個與地球軌道接近,且同樣也是繞太陽的物體,它可能是一顆特洛伊小行星,如果這是真的,那麼這將是地球迄今為止發現的第二顆特洛伊小行星,這表示在地球的引力場內可能隱藏著其它更多的小行星。

特洛伊小行星是一種太空岩石,它們與太陽系中較大的行星共享軌道,懸浮在引力穩定的區域,在這些被稱為拉格朗日點的區域,行星和太陽的引力與任何小物體的向心力完美平衡,使其基本保持在原地。每個二體體系都有五個拉格朗日點,利用這個方式,科學家可以把太空船放在這些位置,例如:詹姆斯韋伯太空望遠鏡將進入日地間的第二拉格朗日點(L2)。

在拉格朗日點抓到小行星,這種現象在太陽系非常常見,木星擁有的特洛伊小行星,光是有紀錄的就有9千多個,海王星28個、火星9個,天王星及地球各1個,地球上的那一個特洛伊小行星,被命名為2010 TK7,是一塊直徑約300公尺的大岩石,懸停在地球附近的震蕩型軌道上,又被稱為特洛伊天秤動,而新的天體稱為2020 XL5,其軌道也很類似。

天文學家認為2020 XL5離金星太近了,它可能在長時間尺度下(兩千至四千年以後)表現出不穩定的現象,最終會使它遠離L4點,從長期來看,2010 TK7也可能不穩定,它可能也會在1萬5千年後離開L4點。利用2020 XL5的運動模式,可以幫助我們找出其它潛在的特洛伊小行星,雖然目前為止這些搜索的結果令人失望,但是這並不奇怪,畢竟在拉格朗日點中的物體都會四處移動,找到東西並不容易。

然而,儘管目前的觀測受到侷限,但科學家估計我們能夠在地球附近找到數百個與2010 TK7大小相似的特洛伊小行星,並更好的了解拉格朗日點運動,也能夠藉此瞭解更多太陽系動力學及軌道學的資料。(編譯/許晉翊)



【051、飞船发现地球“巨眼”,视线直指太空,难道宇宙一直在被地球监督】


2021-04-22 爱旅游喜摄影

沙粒之中可窥见宇宙。——威·布莱克

自古以来,人类就对太空充满了好奇,其中,望远镜就是人类为了满足自己对宇宙的好奇心而发明出来的一种东西,只不过因为古代时期,科学技术不是很发达,因此古代的天文学家并没有对太空有太深的研究。而在现如今,科学技术已经十分发达,所以人类对太空的了解也达到了空前的阶段,世界几乎每年都有大量的航天器或者是卫星发射到太空,它们的任务就是探测地球或者是太空中其他星球的数据,比如我们能够在地图看到各个地区的实景,其实都是卫星拍摄的。

飞船发现地球神秘“巨眼”

而在卫星拍摄我们地球的时候,很多照片也出乎我们的意料,如果不是卫星,或许我们不可能看到这样的神奇照片,而今天我们要说的就是一张由太空飞船拍摄地球时意外发现的一张神奇的画面,它的形状就像是一个巨大的“眼睛”,而且时时刻刻盯着太空,当这张照片流传开之后,很快就引起了人们的关注,很多人也称这只“眼睛”为“撒哈拉之眼”。那么这只眼睛究竟是什么东西呢?接下来就一起说说吧。

在1965年,国外一艘名叫“双子座”的载人飞船飞到了非洲的上空,距离地球表面只有几百公里,乘坐其中的两名宇航员分别叫做约翰·杨和维吉尔·格里森,此时他们两个已经在太空中飞行了很长时间了,但并没有发现任何神奇的现象,但就在他们以为又是毫无发现的一天时,他们从飞船的窗口望向地球,一个神奇的东西却突然映入他们的眼帘,并且成功吸引到两人的关注。

撒哈拉之眼

两人在分析之后,发现这个神奇的东西处在撒哈拉沙漠的西南区域,它看上去是一只巨大的眼睛紧紧地凝视着太空,在地球上,它的面积应该非常巨大,而且还是一个圆形结构,后来这只凝视太空的神秘“巨眼”也被人们称为“撒哈拉之眼”,而且这只眼睛十分传神,跟人类的眼睛结构极为相似,不仅有“眼珠”,甚至还有“瞳孔”、眼睑”等等,也正是这些原因,所以它和真的眼睛甚至可以以假乱真。

根据专家的大致测量,“撒哈拉之眼”的面积非常庞大,仅仅是“眼珠”的直径就长达48公里,整只“眼睛”的长度更是有340公里左右,因为面积十分巨大,因此在地球上,人们很难发现它是一只“眼睛”,但在太空中,很容易发现它的存在,因为它也算是地球上的特殊地带,可以说是独一无二的,因此它也常常被各国宇航员视作“地标”,从而辨别飞船飞行的方向。

撒哈拉之眼形成原因

说到这里,可能很多人都已经开始好奇,这只神奇的“撒哈拉之眼”到底是怎么来的了吧?人们往往对于独一无二或者是非同寻常的事物,都会充满好奇心以及想象力,对于这个神秘的“巨眼”自然也不例外,在这只“巨眼”被发现并传开之后,人们纷纷大开脑洞,对它的身份进行了猜测,很多人认为它可能是很多年前,一颗小陨石遗落地球所留下的痕迹,但也有人认为它可能就是传说中的古老文明——亚特兰蒂斯文明遗址。

关于这两种说法,他们也都有各自的道理,支持陨石撞地球这一观点的人,他们认为,在地球上亿年的发展过程中,难免会遭到一些陨石的撞击,比如曾经的地球霸主恐龙,极有可能就是因为陨石撞地球而导致的灭绝,在这些陨石撞击地球后,虽然不会导致地球毁灭,但却会在地区表面留下巨大的陨石坑,最终在数千万年甚至是数亿年的气候变化过程中,形成了这样神奇的结构。

两种猜测

而支持是亚特兰蒂斯文明遗址的那部分人则认为,亚特兰蒂斯遗址的结构就是一个巨大的圆形结构,跟“撒哈拉之眼”十分相似,不过这样的观点,相比上面的那个观点,缺少科学性,仅仅是人们的猜测而已,显然没有什么说服力,那么对于“撒哈拉之眼”的来源,科学家们又是如何解释的呢?

根据科学家的推测,“撒哈拉之眼”的形成原因应该很简单,他们的观点也是陨石撞击地球形成的,在遥远的过去,太空中的一颗陨石撞击地球后,在地表形成了一个巨大的陨石坑,这个陨石坑在经过漫长时间的风化之后,最终形成了“撒哈拉之眼”,不过科学家也仅仅是推测而已,对于这样的说法,有人很快就给出了反驳的证据。

有人在研究之后认为,陨石撞击地球形成,这个观点显然是不成立的,因为在陨石撞击地球时,撞击区域的岩石会因为高温出现气化、熔融、变形以及分解等各种现象,然后形成一些矿物质,但在研究之后,研究人员并没有在附近发现那些矿物质。

专家研究后给出合理1解释

在这两种观点都被否定之后,专家才对“撒哈拉之眼”进行了更加细致的勘察,最终也终于提出了一个更加合理的解释,那就是“穹隆构造、差异风化”。所谓的“穹隆构造”,其实十分简单,它指的是在地平面的一种“拱起”的地质结构,如果地表下有一些黏性流体,比如岩浆大量上涌的时候,地表上的一些岩石物质会将它们挡住,这样一来,就很容易形成“穹隆结构”。

结语

因此科学家们推测,在大约几十万年前,这个区域形成了一个巨大的“穹隆”,它在经过了漫长的风化之后,相对松软的石灰岩、泥岩的一些岩石就会消失,而石英岩等一些坚硬的岩石会保存下来,并形成凸起的圆形脊,最终看起来的模样就是一个“巨眼”,至于其中蓝色的“眼珠”,很可能就是石英岩的原因。值得一提的是,因为撒哈拉地区长时间受风沙影响,因此科学家推测,在不久的将来,这只“巨眼”就会被沙尘覆盖,所以趁现在还在,赶紧欣赏它的美吧。



【052、废墟!地球只是宇宙中的一堆废墟!数十亿年前,宇宙中充满了生命】


2018-10-25 虫虫影视

地球——我们人类和所有地球生物的家园,同时我们地球也是目前人类发现已知的宇宙中唯一一颗具有生命的星球。宇宙浩瀚无垠,空旷、阴暗。但是就在前不久,科学家的一项研究让小编对地球的看法完全颠覆了。科学家说:现在我们的地球只不过是宇宙中的一个废墟而已,原来在数十亿年前宇宙中也是充满生命的。

首先,对于一个能够拥有生命体的行星来说,它要足够的幸运。还有就是它必须要与主恒星的距离适当,因为离主恒星太远,温度就会太低,水就会以固态的形式存在。而如果离主恒星的距离太近,那么温度就会太高,而不适合生物生存。目前现在科学家在宇宙中发现了几颗为数不多的符合这些要求的行星,但是因为距离地球太过于遥远,所以我们无法得知它们有没有生命存在。

但是科学家表示,其实最重要的并不是位置是否合适,最重要的是时间。时间轴现在回到138亿年前,这时候宇宙还是一个名叫奇点的小宝宝。但是它是一个脾气特别暴躁的宝宝。有天它不知道是什么原因,就亿万一分之一秒的速度原地爆炸了。同时它以超超超很多超光速的速度膨胀,这个宝宝不再是一个异常密集的物质点。而是变成了一个由各种各样粒子组成的大杂烩。同时它的温度极高。因为温度极高,所以粒子还无法结合成为原子。但是久而久之,这锅大杂烩冷却了下来。

慢慢的,粒子结合成为了原子,而原子的大量聚集又形成了恒星,但是,这时候宇宙还在不断的膨胀,所有的物质还在不断的扩散,还在不断的冷却。但是宇宙中依然有些地方不是完全的冷却到零度以下,这样就保证了水以液态的方式存在。当然不仅仅是只有某些行星上有水,这样的液态水在还没有冷却下来的宇宙中随处可见。

我们都知道,想要诞生生命,液态水是前提。虽然有水是生命出现的前提,但是距离智慧生命出现还是有很大差距的。但是对于初始生命来说,只要有液态水就足够了。比如说地球早期诞生的单细胞生物。

提出这个理论的科学家名叫艾维·劳埃伯,他说:其实并不是适合的温度使生命的诞生成为可能,请问什么是适合的温度?正是因为宇宙在大爆炸的时候残余下了非常足够的能量,而这些足够的能量为生命的诞生提供了可能性。

早期宇宙中许多的新物质都是在超新星中逐渐形成的,但是早期的宇宙中可能并没有形成碳,但是可能早已形成了硅。

宇宙有自己的规则,什么时期形成什么物质,什么时期让什么物质消失。因为每一个宇宙时期的物质元素都是不同的,所以在宇宙的某个时期就会有某个元素基础的生命,但是生命也可能不取决于宇宙的规则。就像是我们地球一样,我们地球上的生命是碳基生命体。可能在数十亿年前的宇宙中有硅基生命,但是没有碳基生命。我们地球被排除到了宇宙新旧更替的规则之外,所以我们地球形成了碳元素,慢慢的就有了碳基生命。同时也可以说我们的地球就是宇宙中的一颗废墟星球,它是被宇宙所遗弃的星球。它完全不参与宇宙规则!



【053、刚刚!一颗汽车大的小行星差点撞上地球 距地球表面不到2万千米】


2021-04-15 前瞻网

周一,一颗汽车大小的小行星与地球擦肩而过,差一点,地球就迎来了传说中的“世界末日”。

这颗小行星名为2021 GW4,在经过地球时以每小时18700英里(30095千米)的速度移动。它于美国东部时间上午9点01分离地球最近时,距离地球表面将将超过12000英里(19312千米)。作为参考,大多数地球同步卫星距离地球大约22000英里(35405千米),而月球距离地球大约238900英里(384472千米),这下你知道有多惊险了吧。

这颗小行星于4月8日在亚利桑那州莱蒙山的卡特琳娜天空调查中首次发现的。

天文学家、虚拟望远镜项目创始人吉安卢卡·马西(Gianluca Masi)说,这是“一次异常近距离的接触”。他捕捉到了这颗小行星在距离地球18.6万英里时的图像,可以看到在图像的中间有一个箭头指向它。

马西表示,“我们重申,这是绝对安全的近距离接触。这么大的小行星如此接近地球是相对罕见的,但今年到目前为止,我们有4个物体接近地球中心0.07个月球距离:2021 GW4是这4块岩石中最大的。”

美国宇航局(NASA)估计这颗小行星的长度在3.5-7.7米之间,并追踪了它与地球轨道的距离。由于较小,人们必须借助望远镜才能看见。

NASA宣布,长1100英尺(335.28米)的小行星阿波菲斯(Apophis)在未来100年内不会撞击地球,地球最近躲过了几次“太空子弹”。这颗小行星预计将于2029年4月13日到达距离地球2万英里以内的地方。

NASA表示,类似2021 GW4的太空岩石与地球“近距离接触”的情况很常见,大约每年都会发生一次。不过,小于25米、体积是2021 GW4的三倍多的太空岩石,在进入地球大气层时经常燃烧并形成“一个令人印象深刻的火球”。

NASA估计,一颗直径超过半英里(804.67米)的小行星在撞击后会在全球范围内产生影响。



【054、谷歌2400多万张卫星照片+无缝3D动画,震撼呈现地球37年的变化】


2021-04-23 科学蓝

谷歌地球时间推移

4月22日,又是一年一度的地球日。通过谷歌地球最近发布的3D功能,我们可以清楚地观察到从1984年到2020年地球的变化。

这个功能叫做Timelapse时光倒流,或者时间推移 ,是一个4.4 TB像素的交互式视图,为了能够展示最近37年之间地球是如何变化的,谷歌一共整合了2400多万张卫星照片,用了两个 petabytes数据,还花了200万个小时的CPU处理时间。真是一个庞大的工程。

美国宇航局和美国地质调查局的Landsat计划以及欧盟的哥白尼Copernicus计划中的三颗卫星(Landsat-8,Sentinel 2a和Sentinel 2b)共同为谷歌提供最新图像,大约每2天就能采集一次。

Timelapse in Google Earth

这并不是谷歌地球的第一个Timelapse。 2013年5月份,谷歌发布了一个类似的功能,当时展现的是1984年到2012年的2D地球图像。

谷歌从2009年开始与美国地质调查局USGS合作,在线提供历史性的地球影像档案。使用谷歌地球引擎技术,筛选了从1984年以来地球上每个位置的2,068,467张图片(共909 TB数据),以找到质量最高的图像(比如,没有云的图像)。然后,谷歌将它们汇编成巨大的行星图,每个图1.78兆像素,每年一次。

有了这些图像之后,谷歌与卡奈基梅隆大学的创造实验室(获得Google重点研究奖的获奖者)合作,把这些年度地球图像转换为无缝连接、可浏览的HTML5动画。

通过timelapse,我们可以看到令人惊叹的现象,比如迪拜的三个人工棕榈岛的建成,阿拉斯加哥伦比亚冰川的缩小,巴西亚马逊的森林砍伐以及赌城拉斯维加斯的城市发展等等。

现在的新功能进行了重大的升级,可以用3D覆盖整个地球。要访问它,你只需要打开Google Earth,然后点击Voyager选项(看起来像船的轮子的这个图标)。你可以搜索景点,也可以查看谷歌的五个推荐“导览”,其中包括了森林变化,城市发展,气温升高,可再生能源以及地球脆弱的美景。

用户几乎可以查看地球上的任何一个地方,可以更改相机角度,还可以选择想要看到的特定的某个年份。很有意思,我第一个想看的居然是我们的三峡大坝,很好奇你想看的是什么地方?

三峡大坝

谷歌的目标是创建一种强大而互动的方式,观察随着时间推移,我们的世界所发生的变化,以便我们对人类和自然现象对地球的影响有更深入的了解。毕竟,听到热带雨林萎缩或冰川融化是一回事,但是亲眼看到它在自己的眼前发生变化则是完全不同的震撼体验。

我们来看几个谷歌在介绍这项功能的时候分享的几个例子吧。

咸海,哈萨克斯坦(Aral Sea, Kazakhstan)

咸海是一个位于哈萨克斯坦北部和乌兹别克斯坦南部的内湖,从60年代开始逐渐萎缩,到2010年基本干涸。它曾经是中亚地区的大型咸水湖,也曾经是世界上的第四大内陆水体。咸海名字的意思是 "岛屿之海",指的是水域中遍布的1,100多个岛屿。

查塔姆,麻省(Chatham, Massachusetts)

查塔姆是美国麻省的一个海滨小镇,位于大西洋,它最出名的是海滩,包括19世纪具有里程碑意义的查塔姆灯塔附近的灯塔海滩。查塔姆南部有一个著名的国家野生动物保护区,那里是候鸟的广阔栖息地。

迪拜(Dubai)

迪拜是迪拜酋长国的首都,也是阿拉伯联合酋长国联邦中最富有的一个。关于迪拜这个名字的起源有几种说法。一种说法认为它与Daba有关,Daba是一种在该地区肆虐的蝗虫。而另一种说法则认为,它跟附近的一个市场有关。

马莫尔河,玻利维亚(Mamore river, Bolivia)

马莫尔河是玻利维亚中北部的河流,主要由格兰德河组成。格兰德河源于安第斯山脉,流经古老的湖床莫科斯平原(Mojos)。马莫尔河大体上向北蜿蜒到巴西边境,在那里与伊泰內茲河Iténez相接。

迈利乌斯-埃里克森地,格陵兰岛 (Mylius-Erichsen Land, Greenland)

迈利乌斯-埃里克森地是格陵兰岛东北部的一个半岛。它的北面是独立峡湾,西面是哈根峡湾和哈根冰川,东面是丹麦峡湾,南面是格陵兰冰原。丹麦峡湾的上游没有大面积的冰川,但周围的峡湾全年都是冰封的。

查韦斯·耶夫洛,玻利维亚 (Juflo de Chávez, Bolivia)

查韦斯·耶夫洛位于玻利维亚低地,南北长520公里,东西宽250公里。从2001年到2020年,这里失去了16%的树木覆盖率,二氧化碳排放量减少了3.17亿吨。

在过去的18年里,它的湿润原始森林总面积减少了13%,失去了595千公顷的湿润原始森林。在2020年4月19日至2021年4月18日期间,uflo de Chávez共经历了31,350次火灾警报。

尽管谷歌借助了世界上超级复杂的卫星,但是谷歌地球中的Timelapse还是有一定的局限性,尤其是在细节方面。它不像谷歌地图中的街景视图那样,不能做到更细化的记录,而只是用于显示景观级别的变化。最大的优点是可以更长时间、更大规模地进行跟踪。

可以毫不夸张地说,对于我们生活的这个不断变化的地球,这是有史以来我们可以看到的最全面的描述。



【055、全球调查:名牌瓶装水究竟含多少塑料微粒?】


2018年3月15日

由非盈利新闻机构Orb Media牵头的检测发现,每升瓶装水中平均含有10颗塑料微粒,每颗都比头发丝粗。

对全世界11种名牌畅销瓶装水所做的检测发现,几乎所有品牌瓶装水都含有塑料微粒。

这是迄今为止全球最大规模的检测:购自世界9个不同国家的250瓶瓶装水经过检测。

目前尚没有证据证明塑料微粒对人体健康有害,但世界卫生组织(WHO)将对瓶装饮用水中塑料微粒可能造成的健康危害展开评估。

世界卫生组织将评估最新的研究成果。这些研究针对“塑料微粒”存在的范围以及影响。所谓“塑料微粒”指的是微细到可以被人体吸收的塑料。“最关键的问题是一辈子吃吃喝喝塑料微粒,到底会对健康有什么影响。”

被检测的瓶装水生产商向BBC表示,他们的瓶装水工厂都遵循最高的生产标准。

世卫组织负责协调全球饮水和卫生问题的布鲁斯·戈登(Bruce Gordon)告诉BBC,最关键的问题是一辈子吃吃喝喝塑料微粒,到底会对健康有什么影响。

“我们想想塑料的构成,是不是有毒素,在多大程度上可能带有有害成分,这些微粒对人体到底会有什么作用,等等,这些都还没有现成的研究给我们答案。”

“我们通常有一个‘安全’标准,但是要确定一个安全标准,首先必须了解这些东西是否有害,如果它们以高浓度出现在水中,那就肯定有危害。”

负责检测和分析的美国纽约州立大学Fredonia分校化学教授谢丽·梅森向BBC表示,“我们在一瓶又一瓶,一个又一个品牌中发现了(塑料)。”

瓶装水塑料微粒检测结果

“这不是要指出某个特定的品牌,这是要显示,塑料无处不在,塑料已经是渗透进我们这个社会的物质,渗入了水,渗透到这些我们消费的非常基本的产品中。”

针对目前尚没有证据证明,人体摄入这些塑料微粒究竟有什么伤害,梅森教授说:“是不会造成灾难性的伤害,但是看到塑料微粒的数量,却是令人担心的。”BBC表示过,在那些水源可能受到污染的国家,人们仍然需要继续饮用瓶装水。

本次全球调查的瓶装水,共为11个国际品牌和国家品牌,有的国家人口众多,有的是瓶装水消费量高。

他们包括:

著名世界级品牌

Aquafina

Dasani

Evian

Nestle Pure Life

San Pellegrino

著名国家级品牌

Aqua(印尼)

Bisleri(印度)

Epura(墨西哥)

Gerolsteiner(德国)

Minalba(巴西)

娃哈哈(中国)

人类开始关注塑料带来的环境后果。

为了彻底消除被检测瓶装水受到污染的可能性,检测机构用录像记录了从商店购买和快递送水的过程。有些水在美国通过网络订购。

检测塑料的过程包括将一种名为“尼罗红”的染料加入每瓶水中,这是最近由英国科学家发明的一种技术,能迅速检测海水中的塑料。

以往的研究已经证明,染料会附着在浮动的塑料碎片上,并在某种特定波长的光线下发出莹光。



【056、彗星上的水和地球上的水有什么区别啊?能喝吗?】


全宇宙的水都是一样的,由二个氢原子和一个氧原子通过共价键结合而成。

唯一的区别可能是氢的同位素和氧的同位素所占比例可能有些不同,但从理论上,同位素的化合物与原化合物没有太大的区别,不过由于在地球上,同位素制造提取困难,可能还没有做过相应的实验,所以也不能说就一定安全。

其实,水能不能喝,本质上并不是水的问题,而是水中所含杂质的问题。比如被污染的水不能喝,并不是因为水本身有问题,而是水中悬浮、溶解了其它对人体有害的物质。

那么,彗星上的水能不能喝,就要具体问题具体分析了,要化验一下其是否含有对人体有害的物质才能确定。当然,采用一定的净化手段后,这个,就是可以喝的了。

《地球上的水来自何方,根据最新的研究,“冰彗星”的来源比较靠谱》 

2020-09-13

你知道我们每天喝的水来自哪里吗?并不是水龙头、也不是净水厂……问题是地球上水的根本源头在哪里?也有人对这个问题感到疑惑,于是找到了很多答案,只有一个来源靠谱些。你可知道这是因为什么?这就来为您揭秘:

要想了解地球上的水,首先我们要了解地球。地球是太阳系八大行星之一,46亿年以前起源于原始太阳星云,从外观上看来,是一颗呈两极稍扁赤道略鼓的不规则的椭圆球体。再仔细观察地球表面的颜色,其中71%为蓝色海洋,29%为黄色的陆地,所以说,这就是为什么太空上看地球,它是蓝色的?

地球上最广阔的水体的总称就是“海洋”了。地球上海洋总面积约为3.6亿平方公里,海洋中含有十三亿五千多万立方千米的水,约占地球上总水量的97%。从这里看来,地球上的水资源太丰富了,那为什么在生活当中,大家还要提倡“节约用水”呢?这是因为在地球水资源中,可用于人类饮用只占2%,人类对于海洋的探索只有5%,所以可以饮用的水还是很珍贵的。

当然了,饮用水越珍贵的地方,也就是下雨越少的地方,好像在降雨、降雪频繁的土地上,大家都不会面临缺水的困扰。一个有趣的问题出现了,地球上的水是来自于雨雪水、水循环吗?毕竟大家都明白,水有三种形态:第一种是固态的冰,第二种是液态的水,第三种是气态的水蒸气。比如说,天空下起了雨水,这些雨水流入到地下后,可能会被植物吸收,通过植物蒸腾作用蒸发,或者在温度高的时候蒸发,这样液态的水就变成水汽了,水蒸气再上升通过温度下降变成雨水、冰雪下降,再次下渗到地表径流和地下径流等地方,这样一整套流程下来,就可以很完整地把大气圈、水圈、岩石圈和生物圈联系起来,构成一个庞大的水循环系统。难道雨水的来源来自于水循环?但是水循环又是一个闭合系统,根本就解释不了最初的水源来自于哪里。

地球上的水难道是自己“变”出来的?研究地球物质成分和内部构造的科学家认为:“这是不可能的。”水不是从地球突然“变”出来的,难道是从地球内部挤压出来的?地球就那么大,如果是挤出来的,估计地球上早就断水了。

因为研究地球的构造历史可以看出,地球表面原本是没有水的,这些水可能是从“星云物质”中带来的,紧接着,随着地球的慢慢形成、演化,这些“星云物质”不断从地球深处释放出来,比如说,地球上会有火山喷发,喷发时总会喷出大量气体,这些“气体”中含有75%的水蒸气,岩浆中也有水分。这个观点一出,马上就获得了众多专家的认同,就在众人以为找到答案时,研究火山现象的科学家提出了反驳:“火山活动有关的水,是地球现有水循环的一部分,并不是从深部释放出来的新生水。”这一有力证据直接推翻了上面的结论,所以大家又陷入了迷茫。

既然从地球上找不出答案,或许可以从地球外面找到答案?上文也提到过,地球是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星,46亿年以前起源于原始太阳星云,或许地球的某些物质和太阳有关。于是有些科学家说:“太阳风导致了水的产生,地球水是太阳风带来的,是太阳风的杰作。”这种说法并不是胡诌的,也有依据,科学家是托维利曾提出:“太阳风是太阳外层大气向外逸散出来的粒子流,电子和氢原子核——质子,是其主要成分。从地球形成到今天,地球已从太阳风中吸收的氢的总量达1.70x1023克。我们知道,氢和氧结合就会产生水,如果把这些氢全部和地球上的氧结合,就可产生1.53x1024克的水,地球水现在的总量145亿吨与这个数字是十分接近的……”?从托维利的算法中,大家确实可以得到某些来源,但是仅仅凭借着这种推断,并不能够完全证明水的来源和太阳风有关,所以这个结论,专家还在探索中。

自1918年以来,弗兰克等著名学者又发现了“小彗星”的身影。因为人造卫星对地球大气紫外辐射拍摄了很多图片,像素清晰,弗兰克发现:总有一些小黑斑出现在圆盘形状的地球图像上。他们感到很惊奇,对这些“黑斑”认真研究,最后得出结论:“这是由眼睛看不到的冰块组成的小彗星。”本来人眼是观察不到这些“黑斑”的,但是当小彗星撞进地球大气层,融化成水蒸气,就会形成地图上的“黑斑”。当然了,小彗星坠入大气层,“冰块”融化后能变成100吨左右的水,小彗星频频撞进地球,就会给地球频繁地加水,按照推算可得出:地球每年可增加约10亿吨水?地球从形成到今天,大约有46.5亿年的历史,照此计算,这种冰球一共为地球提供了460亿吨水,比现在地球水体总量还多?所以弗兰克认为,也许地球水源就是来自于小彗星。

虽说迷惑重重,但是大家对于水资源的探索仍然孜孜不倦。毕竟全球水资源还是非常匮乏的,如果真的有人找到了“水”的源头,也许就解决了这个大问题。期待在未来的某一天,人类真的可以找到“正确”的答案?



【057、彗星与地球大气之间的定量关联】


《彗星与地球大气之间的定量关联》(2017-06-18 Science)报道:

科学家利用伯尔尼仪器ROSINA经过艰苦的努力终于成功测量了彗星67P/Churyumov-Gerasimenko中的惰性气体氙的几种同位素,证实彗星冲击给地球带来了物质。正如进一步对硅同位素进行的测量所证实的,起初我们的太阳系极度异质。大量的所谓“重”水也表明彗星冰比我们的太阳系更古老。

氙是一种无色无味的气体,在整个地球的大气中的占比远小于百万分之一。作为一种惰性气体,氙很少与其他元素反应,具有相对稳定的原子状态。因此也是一种太阳系形成过程中存在状况的相对准确代表。氙也有助于回答一个关于彗星的老问题:地球上的物质是否来自于彗星冲击,如果是,占多少?

一个由伯尔尼大学太空和宜居中心(CSH)Kathrin Altwegg领导的研究团队证实,彗星67P/Churyumov-Gerasimenko上的氙成分非常类似于40年前首次假设的“本土氙”,在太阳系形成不久就从远处来到了我们这个星球。这些发表在科学杂志上的测量显示,大约五分之一的本土氙源于彗星。这意味着我们首次能够给出彗星和地球大气之间的定量关系。

星球印记

在很多不同的恒星过程中都会形成氙,包括超新星爆发。每种现象都会导致一种典型的氙同位素分布,特定的“指纹”。由于从各种恒星过程得到很多同位素,氙能为构成太阳系的本土材料提供重要的指示。地球和火星大气、源自小行星的陨石、木星以及太阳风中的氙同位素都曾被测量。地球大气中氙的构成中重同位素比轻同位素更多,这是因为轻同位素会逃离地球的引力场到太空中。通过矫正这种效应,1970年代研究者们计算出了这种曾经统治地球大气的所谓本土氙惰性气体的原始构成。本土氙包含的重同位素少得多,轻同位素的量则与来自小行星和太阳的一样。由此研究者认为相比那时太阳系中的观察对象,地球早期大气层中的本土氙有另外的来源。现在罗塞塔号上的针对彗星67P/Churyumov-Gerasimenko的ROSINA测量数据证实了这一点。

艰难的任务

ROSINA项目领导Kathrin Altwegg说道:“搜寻彗星上的氙对于ROSINA而言可能是最重要和最困难的任务之一。但我们借此解决了部分40年来的谜题使这一切都是值得的。”氙在彗星极其稀薄的大气中非常少。罗塞塔号因此必须飞得离彗星非常近并保持几周——中心距离7到10千米,这样才能让ROSINA收集到足够的信号,清楚测量七种最常见的同位素。这样做的风险是环绕彗星的稠密尘埃云可能会倾覆其导航系统。ROSINA设法鉴定了其中氙同位素以及各种其他惰性气体。对数据的分析显示在彗星形成过程中冻结的氙不同于太阳系中和今日地球大气中发现的组成。彗星氙的构成最类似于假想地球早期大气中的组成。然而,两者之间仍然存在一定的差异性,这使得研究者认为原始氙部分来源于彗星部分来源于小行星:“这是我们首次建立彗星和地球大气之间的定量关联,地球原始大气中22%的氙源于彗星,剩下的源自小行星。”

与水不矛盾

这些发现与ROSINA的彗星水同位素测量结果并不矛盾,彗星水与本土水有显著的区别。由于氙只会在大气中留下痕迹,然而地球的海洋和大气中包含大量水,因此彗星肯定为地球上发现的氙做出了贡献,但并没有过多改变本土水。Altwegg说道:“这一关于氙的发现还支持这样一个观点:通过彗星来到地球的有机材料——比如ROSINA还在彗星上发现过的含磷的和氨基乙酸,可能对于地球生命进化具有潜在的关键作用。”最后,彗星氙和太阳系中发现的氙之间的差异性表明引起太阳、行星和小天体形成的所谓的原太阳星云在化学上是异质的。Altwegg说道:“这支持了ROSINA早期的测量,比如预料之外的氧原子或硫原子发现。”

第二个发表确认了发现

在另一个出版中,一个由Martin Rubin领导的(CSH)研究团队表明,彗星上的硅与太阳系中平均同位素比例不一致。由此证实早期太阳系中的材料源自多种前任恒星。正如氙,这意味着早期太阳系的化学成分是异质的,并不是像先前认为那样“均匀”混合的。这个第二项研究发表在了天文和天体物理学上。ROSINA在任务早期就已经在环绕彗星的气体中发现了硅原子。这些硅原子受到太阳风的冲击从彗星表面溅射而出。CSH的Martin Rubin进行的精确分析表明,与太阳中的硅相比,其中的硅同位素也是反常的。相比在太阳近处和陨石中的发现,彗星中重硅同位素更为少见。这表明彗星是在原太阳星云中不具有太阳化学成分的区域形成的,因此可能是从另外恒星或者附近的超新星中获取材料的。

即使彗星水也是来自远处

第三项近期发表的研究利用氢同位素证实彗星水——所谓的“重”水,是在太阳系形成之前形成的,并凝结成彗星中的先-太阳冰。这些发现已经发表在“英国皇家学会哲学会刊”的专刊上。

Altwegg说道:“我们的三项研究发现完成了罗塞塔号任务的主要目标,即首次发现地球和太阳系形成的定量表征。”



【058、彗星撞击地球撞出了天文学家4大惊奇】


2016-09-11 数码直击 

美国宇航局(NASA)于2004年10月30日发射宇宙飞船,并于2005年7月4日向“坦 普尔1”号(Tempel 1)的冰冷彗星进行“深度撞击”。携带重达400 kg的铜质“撞击者”与被 称为“Flyby”的航天主体脱离,以每小时36 000 km的速度冲向“坦普尔1”号的彗核。预计 彗核上将形成一个直径达200 m、深达50 m的弹坑。彗星含有太阳系形成初期的相对原始 的冰、尘埃以及残余物质。科学家希望能通过该彗星获取有关宇宙诞生的新信息。

 2005年9月6日,该项目首席科学家迈克尔·赫思认为“深度撞击”撞出了四大惊奇:

(1)彗核比水轻:“坦普尔1”号的彗核是分层的,其表面覆盖着10余米深的细粉状物质,其下是较硬的“彗核之核”。彗核平均密度比水还轻,这也证明彗核的内部含有太阳系初期的原始物质。

(2)经常遭撞击:“坦普尔”1号的彗核尽管很小,却有多种地貌,这表明在“深度撞击” 之前,这颗彗核就经常被太空中更小型的天体撞击。

(3)彗核飞近太阳会喷发:当彗核飞近太阳时会发生喷发,特别是彗核表面朝向太阳的那部分经常有小规模的喷发活动。

(4)表层下较浅部位存在有机物:彗核内部存在大量含碳和氮的有机分子,“深度撞击” 之后,彗核中喷发的物质中含有氢氰酸(HCN)、乙腈、冰和二氧化碳,而彗核表面的粉状物中却没有这些物质,说明它们存在于表层下较浅的部位,在受撞击或热影响时才喷发出来。这还 表明,在彗星和小行星撞击频繁的地球早期阶段,彗星有可能把最早的有机物带到地球上。

关于人们好奇的“炮轰所产生的撞击坑大小是否和科学家预计的那样”。原先科学家估计可以拍到撞击坑的清晰照片,但没想到撞击后产生的大量微尘长时间遮蔽住了整个彗星。由于尘埃至今尚未消散,所以撞击坑的确切大小仍是个谜。据英国《自然》杂志(2005 年10月)报道深度撞击”一周内,欧洲“罗塞塔”彗星探测器拍摄了坦普尔1号遭撞击后 的云雾变化。法国等欧洲科学家通过分析“罗塞塔”发回的数据发现:撞击导致坦普尔1号表面产生了一个半径为60 m的大坑,有5 000余吨的灰尘以每秒110 -300 m的速度被抛 离彗核,此外还有约5 000 t的冰和约15 t的氢氰酸(HCN)以冰粒的形式被抛向太空,并在 太阳辐射的影响下迅速升华为气体。研究表明,这个彗星的实质是一个被冰块包裹并被冻 住的灰尘球(冰质伞埃球),而不是人们原先认为的“大冰坨”。

2006年1月,美国宇航局“星尘”号探测器的彗星尘埃收集舱返回地球。经对彗星尘埃样品分析结果,样品中含有许多令科学家感兴趣的化学物质,发现了铁化物、硫化物、玻璃状夹杂物以及橄榄石痕迹。科学家认为,也许会有一种新的理论诞生:地球生命起源于彗星的撞击。



【059、科学家“脑洞大开”:地球是扁平盘状?】


ShutterStock 2019-12-07

近几年,一些科学家认为地球应该是个扁平的盘状,并对各种现象拿出他们的解释。这启发了一些科学家的思路,有没有漂浮在宇宙中扁平盘状的天体呢?

据space.com报导,加州理工学院的行星科学家史蒂文森(David Stevenson)说,宇宙中的天体得转的飞快,才能变成扁平的盘状。可是要达到那样的速度,会将这个天体“转得分崩离析”。

19世纪50年代天文学家麦克斯韦(James Clerk Maxwell)通过数学计算,宇宙中任何扁平盘状的天体都无法稳定存在。他当时推测土星周围的环带由大量松散的小粒子组成。后来的观测证明他的推测是正确的。

史蒂文森说,如果地球转速并非快到把自己“转散”掉,那就需要一个巨大的“三明治压烤机”,才能把地球夹成扁的。即便这样,不论地球转速如何,这个扁平的形状恐怕也维持不了几个小时——均匀朝向各个方向的巨大的引力又会将地球拉回成球状。按照麦克斯韦的计算,地球目前的引力状态下,地球无法维持扁平盘状。

如果没有引力呢?地球的大气层就没有了,潮汐也没有了,连月亮也要离我们远去了。

引力还让地球成就了今天的地质层结构:密度最大的物质沈在最中心,轻一些的物质构成地幔,最轻的物质构成地壳。

要不是这种地质层结构,地球也会十分不同。地心液态外核形成地球强大的磁场,这个磁场保护地球免受太阳风的袭击,失去这个磁场,地球就会变成像今天的火星一样。

“扁平地球论”的学者们对很多现象提出不同的解释,比如,大部分科学家用引力来解释为什么地球和月亮都是球形的。“扁平地球论”学者则用不同的理论分别解释两者。

哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站(Lamont-Doherty Earth Observatory)的地球物理学家戴维斯(James Davis)说:“如果我们能用一个简单的理论解释一千种观测到的现象,这比用一千种理论解释这一千种现象好。”

现在看来,这种“扁平地球论”支持者还是小众,但是不管怎样,没有想象力就不能推动科学的进步,其实“脑洞大开”也不一定是坏事,对吗?



【060、科学家称地球经常穿越暗物质墙】


2013年01月19日 英国《新科学家》周刊网站

地球有可能从暗物质墙中穿越

地球经常从庞大的暗物质墙中穿越,而且我们已经拥有能检测暗物质墙的工具。这是物理学家的结论,他们表示,宇宙有可能充满大爆炸发生不久后留下的碎片力场。

对太空中质量团的观测可以发现,大约86%的物质是看不见的暗物质,它们主要通过重力与普通物质相互作用。最著名的理论认为,暗物质是由弱相互作用大质量粒子(WIMP)组成的。

WIMP也应该能通过弱核力与普通物质相互作用,WIMP的存在应该能被测量。然而,多年来对WIMP的搜索都徒劳无功。

加拿大维多利亚大学的马克西姆·波斯佩洛夫及其同事正在测试一种理论,该理论认为宇宙中的一些暗物质以一种名为畴壁的结构联系在一起,类似相互挤压的泡沫之间的界限。早期原始宇宙充满着无规律分布的奇异力场。当宇宙扩大并冷却后,这些力场也消失了,留下一些残片,每个残片都有自己独特的力场特征。

波斯佩洛夫说,不同的力场彼此相邻就需要畴壁内储存有能量。质量和能量可相互转换,所以从大范围看,畴壁网络就像质量的集合,这就如同暗物质一样。

如果畴壁紧密连接,比如,如果畴的宽度是地球到太阳距离的数百倍,那地球应该每几年就会穿过畴壁一次。波斯佩洛夫说:“作为人类,你感觉不到任何变化。你不会注意到穿越畴壁。”但磁强计能够检测出畴壁。虽然畴壁内的力场不会对磁强计造成影响,但这种工具能够监测到地球穿越畴壁时的磁场变化。

波斯佩洛夫说,找到暗物质墙需要在全世界安放至少5个探测器。波兰和加利福尼亚州的研究人员已分别安放了一个磁强计,这些仪器的灵敏程度足够应用于此项研究。

波斯佩洛夫说,虽然畴壁并不代表宇宙中所有的暗物质,但它们可以解释为什么寻找暗物质如此费力。



【061、可能会毁灭地球的18种方式】


2021-04-20 科学宇航员

根据北欧神话,我们生存的世界将于2014年2月22日走向毁灭。这一天,北欧诸神与巨兽的对决将会两败俱伤,大地也将沉入海底。现在,2014年2月22日早已过,末日之役显然是杞人忧天。但纵观人类发展过程,以及宇宙运行趋势,世界末日终将上演,人类灭亡可能只是时间问题或方式的区别而已。以世界毁灭的18种可能方式,你觉得哪种方式概率最高呢?

1、小行星撞击

很多科幻影片都围绕小行星撞击展开。实际上,小行星袭击地球几乎不可避免,何时发生只是一个时间问题。

美国宇航局指出估计有1500颗小行星能够威胁地球的安全。2013年,一颗小行星在俄罗斯车里雅宾斯克上空爆炸,导致数千座建筑受损,大约1500人受伤。1908年,一颗直径120英尺(约合36米)的小行星在俄罗斯通古斯上空爆炸,所释放的能量是轰炸广岛的原子弹的1000倍。庆幸的是,没有人在此次袭击中死亡。

科学家表示类似的事件大约每1000年发生1次。大体积小行星撞击地球并导致物种大灭绝的几率为每1亿年1次。这种灾难上一次发生是在6600万年前,导致恐龙走向灭绝。

2、强子对撞机制造黑洞吞噬地球

指责大型强子对撞机实验的人认为科学家是在拿人类的命运开玩笑。在他们看来,强子对撞机进行的粒子对撞实验能够制造出黑洞,进而吞噬地球。

黑洞是一种异常可怕的天体,拥有不可思议的引力,甚至连光线也无法逃脱。死亡的恒星能够变成黑洞,但太阳并不会迎来这种命运,因为太阳的体积太小。

3、地球核战争

虽然冷战已经结束很多年,但仍有8个国家拥有核武器。如果这些国家之间的关系恶化并爆发战争,最可怕的后果无疑就是核战争,整个人类社会将遭受毁灭性打击。即使能够在核战争中幸存,幸存者也会因为大气中氧气耗尽走向死亡或者死于辐射。

4、外星人大举进攻

美国的51号区真的有外星人吗?英国的巨石阵是外星人建造的吗?一些人给出了肯定的答案。在他们眼里,外星人不仅真实存在并且对地球充满敌意。在将来的某一天,他们可能大举进攻地球,摧毁整个人类文明。

现在让我们面对现实吧!人类正在不遗余力地蹂躏地球,长此以往,我们会生活在这里会感觉越来越不舒服,除非我们能让事情迅速往好的方向转化。

5、超级火山

你知道超级火山爆发的情况有多么严重吗?比尔-布莱森在他的《万物简史》里几乎用了一整章介绍超级火山的巨大破坏性。以美国为例,只要境内有一座超级火山爆发,其产生的巨大能量将会摧毁数千公里范围内的所有东西。

导致整个国家被深达6到20米的火山灰覆盖。美国、加拿大和墨西哥的大部分人都会因此而丧命。随后会出现漫漫长冬、泛布玄武岩和其他许多可怕后果。

我们无法预测地球的第六座超级火山会在何时引爆,但是黄石巨火山口显然即将爆发。它随时都有可能发作,毁灭地球上的人类。

6、太阳耀斑

大规模太阳暴可能会导致人类灭亡。虽然这一现象产生的热量并不太多,但是猛烈的电磁脉冲(EMP)将意味着地球上的所有科技设备都将被摧毁。所有电子产品都将失灵,没有什么能够阻挡这一进程。

你是不是认为,没有任何电子仪器,社会也可以照常运转很长时间?这么想你就大错特错了,首先你会看到那些过热或过冷的地区会有大量人员死亡。

假设你在美国明尼阿波利斯熬过了严寒的冬天,但我们的农业项目走向崩溃,接下来,我们可以从其他地方获得食品的网络瘫痪。大范围的饥荒会饿死很多人,最终毁灭人类。

7、甲烷水合物枪假说

甲烷水合物枪假说以非常有趣的方式阐述了海平面下降的问题。该理论认为,当海平面下降时,深埋海底和永久冻结带里的甲烷气水包合物会把大量甲烷释放到大气里。

8、海平面下降

迄今为止已经发生一系列地球大消亡事件,它们分别是:奥陶纪末灭绝事件、泥盆纪后期灭绝事件、二叠纪末生物大灭绝事件、三叠纪末生物大消亡和白垩纪末大消亡事件。

你知道这些事件都出现了什么情况吗?它们的一个共同点是海平面显著下降,海洋面积缩小对生命来说,就如同一记丧钟。海平面大幅下降导致大量海洋生物灭绝,这对食物链产生严重影响。这种情况还会导致气候和天气模式发生很大变化。海平面上升是灾难,海平面下降同样是灾难。

9.超新星

谈到超新星,如果有一颗距离我们特别近,它甚至不用借助伽玛射线爆就能彻底消灭人类。有另一种放射线,它跟伽玛射线爆一样,也会毁灭所有生命,事实上,4.5亿年前发生的奥陶纪-志留纪灭绝事件,可能就是由附近的一颗超新星引发的。

距离地球大约8000光年的一颗恒星显然是即将发生爆炸、杀死我们人类的候选对象。更糟糕的是极超新星,它的体积更大,破坏性也更强。不过幸运的是,这些现象都非常罕见

10.伽玛射线爆

有些科幻漫画可能曾告诉过我们,伽玛射线不会赋予我们超能力。但你也不要对它掉以轻心。事实上如果伽玛射线爆袭击地球,它将会在瞬间毁灭所有生命。

伽玛射线爆虽然仅持续数秒时间,但是它是如此强大,如果银河里碰巧出现一次这种现象,我们所有人都会变成一堆白骨。要是在距离地球6000光年内发生伽玛射线暴,它将会剥掉地球的臭氧层,导致大量宇宙射线抵达地球,摧残人类。

伽玛射线爆是一种特定超新星的副产品,这种现象非常致命,而且特别常见。这也解释了为什么我们在其他世界并未发现智能生命,也许它们都被伽玛射线爆统统消灭掉了。

11.冰河时代

冰河时代,更确切地说应该是冰期或最大冰川作用,一般每隔数千年地球上就会发生一次,这段时间地球会被冰雪覆盖,天气异常寒冷,海洋面积缩小,生命更难生存。

虽然人类在以前出现的冰河时代幸存了下来,但只是采猎者这一小部分。等到温度降低到大部分作物都无法生长的程度,你还有办法养活60亿人口吗?所有人都迁徙到赤道,避免被活活冻死吗?

目前已知最糟糕的可能性是“雪地球”,这段时期地球表面从两极到赤道全部结成冰,只有海底残留了少量液态水。

12.泛布玄武岩

泛布玄武岩是对“火山喷发导致整个大陆被熔融岩石覆盖”的一种委婉说法。它们的规模非常庞大,整个国家都将被玄武岩覆盖。跟这个名单上的其他名目不同,以前这种情况发生过,而且它是会反复出现的自然灾害。

至少有14个已知地质特征证明以前曾发生过泛布玄武岩的事例,地球上的5次大规模灭绝事件与此有关。当然,专家认为,我们最终或许能够避免被泛布玄武岩毁灭,但是世事难料,谁又知道结果会怎样呢。

13.极超级飓风

设想一下,如果一场大规模飓风覆盖了整个北美洲,当然也包括加拿大和墨西哥,风速超过每小时500英里(804·67公里),结果会发生什么情况?它的强度足以摧毁人能想到的一切东西。

如果我们非常幸运,发生的不是极超级飓风,而是破坏性更小的超级飓风,我们或许还能幸免一死。当海洋升温达到一定程度,就会发生这种情况,如果全球变暖、彗星撞地球或者地球的旋转轴发生改变,也会引发类似灾难。

14.宇宙尘埃云

太空里充满了数量惊人的细小尘埃云团,这些直径仅为0.1微米的粒子在空中四处游荡。它们虽然不会把我们撕成碎片,但是如果我们的太阳系(要记住它在银河系里运行的方式更像我们的地球在太阳系里的运行方式)与这些尘埃云发生互动,或许我们不愿看到的景象就会发生。

15.地磁极逆转

地磁极会自动发生逆转,南、北极突然调换位置,这种情况在人类史前史上定期发生。我们不清楚这是如何发生的,甚至连发生这种转变需要多长时间也不知道,但是我们知道,它会对我们产生可怕的影响。

它令我们的指南针指错方向并不会引发世界末日,然而问题是地球磁场发生的巨大转变会令我们更易受到宇宙放射物和太阳耀斑的影响。

16.真空亚稳态灾难

几乎我们了解的所有科学知识都离不开物理常数,物理常数会以特定方式产生作用,例如引力的存在、基本力、沿直线传播的光的方向会被引力偏转和电子流动。

如果这一切都突然发生了改变,结果将会怎样?要是我们居住的空间本来就不稳定,它在特定时期突然分崩离析,又会出现什么情况呢?

17.流氓黑洞

据2008年的研究显示,银河系可能有数百个流氓黑洞,它们四处游荡,吞掉沿途遇到的一切。要是某个这种黑洞恰巧正向地球方向移动,那么谁也无法阻止它。

18.粮食危机

食品供应系统是现有的各种系统中最复杂的,在适应变化方面,它似乎具备令人难以置信的能力,但与此同时,不起眼的小事件也有可能引发大动荡。

粮食短缺严重,会夺去大部分人的性命,这样的说法听起来可能有点疯狂,但这种情况确实很有可能发生。过去也曾发生过由粮食引起的骚乱,为了本国民众不被活活饿死,贫困国家之间相互争抢最基本的供应品。

另外,如果气候发生变化,哪怕是很小的变化,尽管不足以夺去人的性命,但可导致水稻变得更难生长,地球上的大部分人会因粮食匮乏而陷入饥荒。

从理论上说,人类应该有能力处理这些问题,在地球上长久地生活下去。然而不幸的是,有些事情是我们无法应付的,比如,一些天灾,我们人类是无法预测的,因此也就无法提前准备,这些天灾极有可能彻底摧毁人类。



【062、昆虫界史泰龙 中科院惊见1亿年前甲虫 全身肌肉】


2021-06-27 现代快报

一亿年前的甲虫!近日,中科院有研究员在一枚距今约一亿年前的琥珀中,发现一种特别的甲虫,由于全身上下长满肌肉,因此又被称为“昆虫界的史特龙”。

根据《现代快报》报道,中科院南京地质古生物研究所的科研助理李言达、蔡晨阳等研究员,在这枚琥珀中发现了这只一亿多年前的甲虫,其相关研究成果于近日在线发表于国际动物学期刊《巴西动物学杂志》上。

蔡晨阳表示,这次研究的标本总共有3个,其中一个标本里有“长满肌肉的甲虫”是首次发现的新物种,在机缘巧合下被保留在琥珀中,完美留存至今。从照片中可见,在扫描之下,这枚琥珀内部清晰可见“甲虫其头部、腹部和腿部都长满了肌肉。”

对此,蔡晨阳提到“在一般的化石中,大部分昆虫是完全空的,肚子像木乃伊一样,但这枚缅甸琥珀里的甲虫,其肌肉组织立体保存,极为罕见。”他表示,在一般的化石中,内部组织极为罕见,而琥珀有特殊性才能将里面的化石保留最精致的细节。

蔡晨阳进一步表示,他们扫描了近200枚甲虫化石,最终才找到一枚具有肌肉的甲虫化石,而甲虫的肌肉并没有明显的皱缩,代表保存时可能经历了快速尸化过程。由于甲虫的表面凹坑具有一定的排列,因此将它命名为“薄脊副齿边眼甲”。

虽然这种甲虫已经灭绝,但它们的“直系亲戚”依然存在,但全球已知的仅有2个属分别为澳洲和南美洲南部,其幼虫和成虫均生活在被真菌侵染的朽木内。



【063、冷知识 了解地球科学知识8条】


2018-11-02 文史书院

1、地球是太阳的从里往外数第三颗行星,距太阳大约有150000000公里。地球每 365.256 天绕太阳运行一圈,每23.9345 小时自转一圈。它的直径为 12756 公里,只比金星大了一百多公里。

2、地球是一个活跃的行星。根据板块构造说,地壳由几大板块构成,这些板块漂浮在炽热的地幔上缓慢移动。它的运动方式基本有两种:扩张和缩小。扩张运动表现为两个板块相互远离,地下岩浆涌出形成新的地壳;缩小运动表现为两个板块相互碰撞,一个板块钻到另一板块的下面,在地幔的高温中逐渐消融。在板块交界处常常存在许多巨大的断层,地震频繁,火山众多。

3、地球的外壳非常年轻,它不断受到大气、水和生物的侵蚀,并在地质运动中不断地重建。所以地球表面没有像月球那样坑坑洼洼地遍布陨石坑。这样的地壳构造在太阳系中是独一无二的。

4、地球有一个适合生物生存的大气层。在这个大气层中氮气占78%,氧气占21%,余下的1%是其他成份。地表年平均气温15摄氏度,平均气压101.3千帕。地球初步形成时,大气中存在有大量的二氧化碳,但是到今天,它们几乎都被结合成了碳酸盐岩石,少量溶入了海洋或被植物消耗掉了。

5、地壳板块构造运动与生物活动共同维持着二氧化碳的循环。大气中仍然存在的少量二氧化碳带来了温室效应,这对维持地表气温极其重要。温室效应使地球年平均气温从早期的-21℃提高到了宜人的14℃,没有它海洋将会结冰,生命将不复存在。而随着社会的发展,人类将大量的二氧化碳被排放到了大气中:过多的二氧化碳会使温室效应变得越来越严重。

6、地球是太阳系中唯一已知存在生命的行星。它快速的自转与富含镍铁熔岩的地核共同形成了一个巨大的磁气圈。在太阳风的吹拂下,磁气圈的形状被扭曲成水滴状。它与大气一同担当了阻止来自太阳和其它天体有害射线的任务。地球的大气还使我们免受流星雨的袭击,大多的陨石在它们到达地面前便已烧毁了。

7、人类开始太空探索后,我们已对自己的行星有了更多的认识。人类的第一颗人造地球卫星发现地球周围有一个强烈的辐射区——Van Allen 辐射带。这个辐射带是宇宙中高速运动的带电粒子在赤道上空被地球的磁场俘获而形成的一个环状区域。曾经被认为非常平静上层大气,其实是非常活跃的,它在太阳辐射的影响下遵循着热胀冷缩规律。上层大气的这些特性对地球的天气系统有很重要的影响。

8、地球只有一个天然卫星——月球。有人认为小行星 3753 是地球的另一个卫星,但事实上尽管它与地球的轨道有着很复杂关系,但还不能称之为卫星。不过现在越来越多的人造卫星被放到了地球轨道上,从某种意义上说地球已经有了成千上万颗卫星。



【064、每次跳动隔2750万年!地球发现不明“脉搏”】


2021-06-23 自由时报

美国纽约大学教授在《地球科学前沿》期刊(Geoscience Frontiers)发布的最新研究,发现地球竟然拥有“脉搏”,目前尚未清楚究竟是什麽原因造成这种现象,研究释出“心电图”,每次跳动间隔2750万年。

综合外媒报导,美国纽约大学科学团队翻阅文献,找出过去2.6亿年间,地球发生过89次重大地质事件,包括各种生物灭绝、海洋缺氧事件,以及诸如海平面波动、火山爆发、地球构造板块变动等事件,他们发现这些地质事件分别集中在10个时段区间,这些区间彼此间隔2750万年,显示在图上宛若地球的心电图。

生物学和环境研究系教授兰皮诺(Michael Rampino)指出,这个时间间隔可能并不准确,但它是一个相当不错的概略估算,具有96%的信赖区间,这意味著这种状况“不太可能是巧合”,各种大灾难事件沿著地球的“脉搏”发生,目前尚不清楚是什麽原因导致地质活动出现这种状况。

兰皮诺认为,可能是板块构造和地函运动驱使这种“脉搏”,也可能是行星穿越暗物质时受到影响,研究团队希望能够计画更深入的分析,看看这种“脉搏”是否能够回溯到比2.6亿年前还要更久之前,也希望能够了解天文和地质周期之间是否存在任何相关性。

研究发现各种灾难性地质事件分别集中在10个时段区间,这些区间彼此间隔2750万年,显示在图上宛若地球的心电图。



【065、每年多达五千吨外星物质落入地球】


2021-04-19 评论

太阳系内充满了尘埃。一些来自行星,一些来自小行星和彗星。随着地球在轨道上的运行,很多尘埃不可避免地落在地球上。这些尘埃可以产生流星雨,还有一小部分则是以微陨石的形式落到地面。

微陨石是直径在30~200微米之间的外星尘埃。怎么才能找到这么小的尘埃呢?更别说把它们和地球上的物质区分开并汇总它们的含量了。

一个国际研究组致力于研究这个课题已有20年的历史。他们近期发布的研究报告估计,每年落到地球上的微陨石有520万千克,大一些的陨石则有大约1万千克。

法国国家科学研究中心(CNRS)、法国巴黎-萨克雷大学(Université Paris-Saclay)和国立自然历史博物馆(National Museum of Natural History)的研究人员合作,远道南极洲探查这些尘埃的踪迹。

他们在这片地球最南端大陆的中心地带——冰穹C(Dome C)上进行分析。这个区域海拔高达三千多米。研究称,这个区域新雪含量很少,也很少有来自地面的尘埃,所以是分析外星尘埃的理想地点。研究组一共去了六次,才完成这项每年有多少微陨石落到地面的分析。

分析结果显示,80%的微陨石来自彗星,主要来自木族彗星(Jupiter-Family comets),其余20%来自小行星。木族彗星指的是轨道周期不到20年的彗星。因为它们的轨道主要受到木星的影响,所以天文学家给它们取了这样的名字。

研究还发现,其中大于100微米的微陨石含量与科学家的预期值基本相符,可是比这更小的微陨石则比理论估计值少得多。科学家把地球和太阳的距离称为一个天文单位(AU),对于在这个距离应该会接收到多少外星尘埃做出了一个估计值。也就是说,这份研究实测的数据发现,小于百微米的尘埃数量远比这个预测值少。

为什么有如此大的差别?研究人员提出三种解释:可能目前在冰穹C采集这类小微粒的方法有问题,导致采集的数据不准确;也可能是这类小微粒在进入地球大气层的过程中,被科学家没有估计到的某种因素挡在了地球外面;还可能是,在距离太阳1个天文单位这个位置的外星尘埃的直径比科学家预计的更小。研究人员希望未来通过其它方式搜集外星尘埃,找到原因所在。

这份研究4月15日发表于《地球与行星科学快报》(Earth and Planetary Science Letters)。



【066、美俄证实:地球13日发生不明地磁暴】


2021-05-17 金鼎细说

美国、俄国国家科研机构均指出,北京时间13日,地球不明原因发生2年来最强烈地磁暴,且强度可明显影响电力系统,而在此之前并未发生强烈的太阳活动,科学家还在了解地磁暴的形成原因。

综合外媒报道,美国国家气象局太空天气预报中心(SWPC)指出,这场地磁暴发生在美东时间12日下午5点59分(北京时间13日清晨5点59分),强度达到“G3”等级,是2019年5月以来发生的最强烈地磁暴,但此前太阳并未发生剧烈活动,美方推测可能是日冕质量抛射(CME)现象所致。

俄罗斯科学院物理研究所太阳X射线天文学实验室则表示,当天的地磁暴峰值出现在莫斯科时间下午3点时至晚间9点时(北京时间13日晚间8点至14日凌晨2时),并提到这种程度的地磁暴,可以明显影响电力系统,同时也让卫星系统出现问题,卫星导航和短波通讯可能被迫中断。

俄国方面指出,可能有众多因素导致这场地磁暴;美、俄双方均指出,在当天地磁暴发生之后,目前地球磁场环境已经呈现完全稳定状态,而太阳表面的活动也并不明显。



【067、模拟小行星10月撞地球 NASA:无法改变撞击结果】


2021-05-02 评论

美国国家航空暨太空总署(NASA)日前模拟1颗被命为“2021PDC”小行星撞地球演习,这颗大小约140米左右的小行星预测在半年内撞击地球,演习结果发现,以目前地球的科技,没有任何手段来阻止小行星撞击。

综合外媒报道,NASA模拟这颗被命为“2021PDC”小行星正朝地球飞来,“2021PDC”在4月19日被发现,当时预测有5%的概率在10月撞击地球。

持续观测下,5月2日确认小行星极有可能撞击欧洲或北非,6月30日进一步确认小行星会坠落在东欧地区,在撞击前4天,逐渐缩小范围确认“2021PDC”将落在德国、捷克、奥地利边界区域。

演习结果显示,在如此短时间内,没有方法阻止小行星撞地球。研究小组表示,他们曾考虑用核弹来炸毁小行星,但不确定性高,最终他们坦承唯一的方法就是疏散撞击区域民众,来尽可能减少伤亡。

NASA近地天体研究中心(CNEOS)数据显示,这种大小的小行星撞击地球,有21%的概率造成百万人伤亡,届时欧洲可能有660万人受到影响,同时小行星撞击对环境与世界经济破坏将难以估计,并可能出现长达数年的寒冷天气。

为避免地球受到类似浩劫的发生,NASA将在未来几个月进行研究防御系统DART(Double Asteroid Redirection Test,双行星重新定向测试)测试,准备发射一艘宇宙飞船撞击一颗小行星,来看是否可改变小行星的轨道。



【068、七年前的深海监控曝光,神秘动物变形后被无情撕碎】


2021-03-18 全球每日趣闻

据英国媒体3月16日报道,最近一段拍摄于七年前的深海视频被分享到网络上,引起大量关注和讨论。在这段长约一分钟的视频中,一个说不清楚是什么的黑色东西漂浮在水中,大概在四十秒之后,这团像是儿童玩具的东西突然开始变形,缩小成一个球形物体后再次转换形态,最终看上去像一个披着斗篷的羽毛球。

这段视频由一台无人潜水器于2013年拍摄,当时它正在印度洋深处一处钻井附近执行观测任务。一名叫“CaptainJRD”的网络用户在网上分享了这段奇妙的视频。他说:“这发生在3753英尺(约1125米)的印度洋深海,在视频的最后,这个可怜的不知名海洋生物被无人潜水器的推进器卷了进去,顿时灰飞烟灭。对于它来说,真是不幸的结局。”确实,我们可以看到在这段视频的最后十秒左右,已经变形的不明物体被一股外力吸到四分五裂,消失在屏幕之外。

有些人质疑这段视频的真假,认为很可能是使用动画软件制作的。但是CaptainJRD表示:“这段视频拍摄于非洲东海岸,绝对是第一手的原始资料,没有经过任何加工。”也有很多人相信这是一种未知的生物,有人评论说:“庄严美丽的生物,庄严美丽的漂浮,庄严美丽的变形再发光,庄严美丽的转了几个圈后被残忍的碾压成碎片,化为虚有,这就是它庄严美丽的解决吧,愿你安息。”另一个网友留言说:“太令人惋惜了,或许这是来自深海的外星生物,然而一分钟后就被推进器给毁了。”

当然也有人不以为然,有人试图用专业知识来解释:“这不是什么神秘生物,而是一种栉水母。视频后面你可以看到它的尾部发出彩虹一样的光,那是栉水母的特征。”



【069、如果地球围绕的不是太阳,而是围绕银河系中心,地球将是人类地狱】


2017-10-29 度思量

标题中有“如果”二字,说明这是一个假设,我们在假设条件成立的情况下讨论会发生什么!

地球虽然对太阳进行公转,但是太阳系却围绕着银河系中心转。

那么我们的假设可能就要细化一些了。

那就是,如果地球围绕银河系中心转,必定会脱离太阳系,或快于太阳系或慢于太阳系。

下面就一一道来,地球若围绕银河系中心转会是怎样的。

一,没有光明

首先想到的就是,如果脱离太阳系,那么在很长一段时间地球上是没有光明的,除非经过一个恒星。地球上没有了太阳,植物不会存在,人类也不会存在,液态水也将会转变为冰。除去地下水资源外,地球表面不可能会存在任何液态水。

二,地壳板块活动频繁

在没有了太阳的引力后,地壳活动将变得格外频繁,甚至地球的自转都会受到影响。

这个后果是在远离银河系中心,且银河系中心的引力不能替代太阳引力的前提下。

当然,地壳板块并非会一直如此频繁活动的,在缺失太阳引力后,地壳则会向地心收缩一部分,在压实以后将不会有太大的动作。

三,火山喷发

相反与地壳活动,火山喷发则会一直持续下去。

因为地壳压缩了地心,以前在地壳下的岩浆会四处外溢,加上地心压力变大,岩浆将变得异常狂暴。岩浆并不会覆盖地球表面,因为在地球表面已经存在了厚厚的一层冰。并且温度极低,岩浆只要不是巨大量的向外喷发,就不会覆盖住地表。

四,大气浑浊

脱离太阳系后,地球的地质变化巨大,加上全球火山频繁喷发,大气层成分将会被搞彻底混乱。

而大气成分中将会有一大部分变为氰化氢,这可是剧毒。

五,银河系星云威胁

不光是银河系,其他星系的星云尘埃中都含有大量的元素和尘埃。比如氢和氦,一旦进入某些浓度较高的星云中,很可能会变成一个大火球,甚至会爆炸或者与其他行星撞击形成一个类似太阳的新恒星。



【070、如果将地球增大6500万亿倍,地球会变成什么样子,生命还存在吗?】


2021-04-11 宇宙v空间

地球增大

如果将地球增大6500万亿倍,会变成什么样子?拿我们的太阳来说,它是一个巨型的庞然大物,它的体积是地球的130万倍,也就是说能够装下130万个地球。那么如果我们将地球增大6500万亿倍,其体积肯定会超过太阳,如果土地平均分配,地球人也会拥有用不完的领土。但是事实真的如此吗?

仅有的土地

我们居住在地球上,而地球只不过是太阳系的一颗行星,在这颗星球上生存了将近70亿的人类,而这么多的人仅仅生存在占地球总面积29%的陆地上。那么,如果我们将地球变大一些,地球是否会变得不再拥挤呢?

银河系

我们居住在银河系中,银河系是宇宙中非常普通的一颗星系,而银河系中孕育了将近2000亿——4000亿颗恒星,每颗恒星都是一颗太阳,所以我们的太阳显得是那么的普通。太阳目前的年龄,处于人类的中年时期,再过80亿年,它将会膨胀近100倍,成为红巨星。不过这依然无法和变大后的地球相比。

盾牌座UY

地球如果膨胀6500万亿倍,会变成什么样子呢,有一个对象正好符合我们的目标,它就是位于盾牌座的红超巨星,盾牌座UY,目前来看,虽然盾牌座UY已经不是人类已知最大的恒星了,最大的恒星是斯蒂文森2-18。但是盾牌座UY的体积对于人类来说,依旧是无法想象的。

据悉,盾牌座UY能够容纳6500万亿颗地球,那么,我们把地球变得和盾牌座UY一样大不就行了?其实,这在物理学中,是绝对不会被允许的。我们拿地球和木星来举例子就知道了。

转换恒星

在太阳系中的八大行星中,分为四大气态行星和四大类地行星,但是气态行星的质量总是比类地行星要大,而我们的太阳其质量占据了太阳系总体质量的99.5%,这就意味着,如果将地球增大6500万亿倍,体积和质量肯定超过太阳。

在物理学中,任何天体的质量一旦达到或者超过75倍木星质量的时候,其核心就会在高温和高压的情况下,产生核聚变,整颗天体转换为矮恒星甚至是恒星。所以真的要把地球变这么大的话,它也会变成一个巨大的火球,而生存在上边的一切生物都会被高温,化作蒸汽。

地球变大

那么,如果我们真的将地球变大了,并且和盾牌座UY一样巨大的话,地球半径将接近12亿公里,周长更是达到了75亿公里。即使光速环绕一周也需要,将近3.5个小时,这是一个什么概念呢?假设你和你的朋友打电话,你们分别在两端,你打出去的电话,你的朋友需要3.5个小时后才能收到。这也就意味着,人类的通讯手段将会受到严重的阻碍。

无尽土地

再比如,如果将70亿人类分散在地球的平均位置,每个人都有一块领地,每个人都有一架民航飞机。那么如果你某天想要去探亲的话,乘坐速度为每小时900KM的民航飞机的话,环绕它飞行一圈需要花475年,也就是说,你从出门到你的亲戚家,你的亲戚很可能在你来的路上,就不在了。

超强重力

其实从物理学来看,如果将地球增大6500万亿倍,并且地球还是岩质态的类地行星的话,其表面的重力也会增大185000倍,这个重力相当于白矮星的一半,这也意味着在这个重力下,所有的物质都会回归为气态,人类乃至生命根本不可能存在。

总结

最后宇宙要说的是,人类没有必要将地球变得那么大,而地球更不会去变得那么大,宇宙中也绝对不存在体积超过恒星的巨大行星。而我们要做的就是,在人生有限的百年时光内,享受生活,足矣。那么你认为宇宙中真的存在这么大的天体吗?



【071、什么是“冥古宙”?在“冥古宙”时期,有生命的存在吗?】


2021-02-05 宇宙解码

其实关于地球历史相信大家都知道,已经非常久远了。在人类还没有出现的时候,地球上就已经出现了巨型生物:恐龙,而且在没有恐龙的时候,地球也是有生物的,而这些生物是都生活在水里。那这个时候有的朋友疑问了,“冥古宙”与地球有什么关系呢?

大家别着急,下面小编就跟大家科普一下什么是“冥古宙”?以及在“冥古宙”时期,有生命的存在吗?

什么是“冥古宙”

其实说到“冥古宙”相信大家都不是太了解,甚至都不知道有“冥古宙”的存在。所有今天小编就带大家先来了解一下什么是“冥古宙”。今天咱们说的“冥古宙”其实大家可以理解为地球,而在地球很早的时候,跟咱们现在见到的地球绝对不是一样的形态,而“冥古宙”是“太古宙”之前的一个宙,相当于是最初的地球形态,没有任何生命形态的,大家可以想象成,当时最初的地球就是现在的“月球”。而且经过科学家们的研究调查发现“冥古宙”大约在38亿年前结束,地球便进入了“太古宙”。

太古宙

什么是“太古宙”

对于“太古宙”大家在刚才了解“冥古宙”的时候,也差不多了解到了一些情况,而“太古宙”是在“冥古宙”结束之后形成的另一种形态,而地球在进入“太古宙”后岩石开始稳定直至保持到现在,并且在当时的“太古宙”时期就以及有细菌和低等蓝菌存在。但在“太古宙”时期还是没有真正的形态生物的出现,并在25亿年前结束。进入“元古宙”。

在“冥古宙”时期,有生命的存在吗

其实关于“冥古宙”是否存在生命,在科学界也一直在研究,而且其中就有许多人,认为地球在“冥古宙”是没有生命的,但也有不少人认为当时的地球会有一些光合生物。虽然这些资料都是别遗传到网络上很久了,但小编还是打算找一下比较有权威性的网站进行资料的收集。并发现,在“冥古宙”时期的地球,是不存在动物的,但这也不是非常肯定的。至少但现在为止科学家们还没有找到任何属于那个时期的生物遗骸。

并且,研究地球年代的科学家们还发现,在“冥古宙”时期的地球是非常荒凉的,甚至可以荒凉到,在那个时期,地球还不是现在的这个样子,甚至没有空气和水。而大家也都知道生物的诞生条件,就是必须有水才可以诞生生命,而在“冥古宙”的时候是没有空气和水源。知道“冥古宙”结束后进入“太古宙”地球才慢慢出现水和空气,也就是在“太古宙”时期,地球才慢慢出现“生命”。但所谓的生命也仅仅只是一些细菌等微生物的存在。

而且科学家们还发现其实在“冥古宙”之前还有一个“宙”!那就是“始古宙”,而“始古宙”也就是地球最初的形态,并且也是地球的开始。



【072、什么是流氓行星?它们会对地球造成什么威胁?】


2020-10-22 黑科技在身边

我们的银河系充满了各种神秘行星,有些像地球,适合生命繁衍生息。但大多数都是地狱般的存在,它们有的太过靠近恒星被撕裂,有冻得邦邦硬。有的风速超过5000英里,简直就是谁去谁死。但大部分行星都围绕着母星运转。如果失去母星的庇护,我们称之为流氓行星。流氓行星是独自漫游的巨大天体,它们在黑暗的星际空间中,不受束缚四处乱撞。关于这些行星是如何存在的,我们对此知之甚少。从理论上讲,它们要么是变身失败的恒星,要么是被弹出的行星。运动中产生的热量使其发出微弱的光,但是一旦它们冷却下来,就将消失在黑暗中。在想找到它们变得极为困难。现在我们一共观测到19个潜在的流氓行星,其中3颗已被确认。可能还有数十亿颗流氓行星游荡在银河系中。

PSO j318.5-22是已确认的流氓行星,于2013年10月被发现。它是一颗气态巨星,距地球80光年,是地球质量的5倍。它由热尘埃和熔融金属组成,内部温度估计超过800摄氏度。但更加奇怪的是,它仅仅形成约1200万年。如此年轻的行星,是如何离家出走的仍然是个谜。科学家认为,它可能是由一个更大的行星形成后,从星系中弹出来的。

另一颗流氓行星是simp j01365663,距离我们约20光年,质量是木星的12.7倍。其前身是一颗变身恒星失败的棕矮星,这颗巨大的气体星球,有非常强大的磁场。强度是太阳系行星一哥木星的400万倍,会产生壮观的极光。

离地球最近的流氓行星已被命名为wise 0855-0714,其距离地球只有7.1光年。据估计,这颗行星的质量大约是木星的3到10倍。它可能是从星系中弹出来的巨大气体行星。科学家认为,它很可能是褐矮星。在整个银河系中较为常见,这个神秘星体可能是迄今为止,发现的最接近地球的流氓行星。

数十亿颗流氓星球正在穿越银河系,它们不太可能进入我们的太阳系。如果有流氓行星进入太阳系,其强大的引力将导致灾难性后果。对地球的威胁将是致命的,找到这些难以捉摸的行星就像大海捞针。相信随着天文学家的努力搜索,我们会慢慢了解流氓行星的奥秘。

《科学家发现流氓行星多到超乎想象,它孤独又可怕,太阳系也有一颗》(地球村二郎2019-03-11)报道:

宇宙中的天体并非都懂得遵守规矩,总有些调皮捣蛋,爱到处搞事情惹麻烦的家伙,它们不会乖乖地在自己的轨道上运转,而是选择逃离恒星的束缚,在宇宙中流浪,科学家将这类星球称为“流氓行星”。

由于之前技术有限,加上这类行星又不会自行发光,因此它们相当于在黑暗中自由自在地玩耍。于是科学家主要还是看恒星的光线是否会被莫名的物体挡住了来判断它们的存在,如果发现光线变暗了,就说明有可能出现流氓行星,然后继续跟踪就可以。

从这里可以看出想要发现这些顽皮的家伙很不容易,因为都要依赖恒星的发光,假如它们脱离了恒星系统,不就无法发现它们了?到时撞上其他恒星,引发链接式反应就会很麻烦,又或者就藏在我们的太阳系该怎么办,随时可能威胁到人类文明的安全和发展。

所幸的是科学家研究出了新的方法来检测它们的存在,这方法一用来实践就发现不得了,发现整个银河系中至少有上千亿颗流氓行星,而太阳系中真的也存在一颗。

新方法的原理来自行星引力会导致后面的光线发生扭曲,天文学家利用猎户座大星云中的几个恒星系统进行模拟实验发现,这群恒星里面至少有2000多颗流氓行星,质量小到是地球的3倍也有,大的达到100多倍。接着在千万年的时间演化中,只有少数被恒星吸收,大部分脱离自己的恒星星系,出来后又被其他恒星捕获,最后剩下16.5%成为真正的流氓星球。

按照这样的脱轨率计算银河系内的流氓星球发现,这里面的数量多到超乎想象,之前的推测都是错的。而最近几年太阳系内天王星等天体轨迹发生变化,或许也与外来流氓行星有关。

事实上地球每年也在远离太阳,因为太阳在不断燃烧自己时,质量和引力都在减少,那么在遥远的未来,地球也会成为“流氓行星”的一员吗?到时带着人类文明去流浪。

《流氓行星:搜寻银河系中最神秘的世界》(博科园)报道:

行星围绕一颗恒星运行。这些行星,包括地球,都受益于恒星的温暖和发光。这些恒星发出的光使我们有可能看到它们。但是,也有一些“无形”的行星,从我们的视线中隐藏起来,这些黑暗,寂寞的世界没有恒星进入轨道,也没有阳光可以照耀,也没有辐射的温暖。它们是“无赖”行星——天文学家刚刚发现了一颗新行星,大小与地球大致相同。

行星是由恒星诞生后剩下的碎片制成的。这些行星围绕着一颗年轻的恒星,围绕着一层细小的颗粒和气体,并在这些小颗粒相互粘着并相互拉动直到它们清除周围的周围时成长。世间万物混乱,行星胚胎或原行星之间的碰撞很常见。恒星往往不单独形成,而是一次成百上千个成簇,它们新生的行星系统之间的相遇会造成进一步的破坏。

人们认为“年轻地球”受到了火星大小的物体的撞击,它敲出了足以形成月球的物质。但是有些行星面临着更黑暗的未来:它们被彻底淘汰,注定要在恒星之间巨大的太空寒冷中生活。这些是自由漂浮的“流氓星球”。当行星还很小的时候,比如说只有几百万年的历史,它们仍然很温暖,因为它们的形成以及其核心不断引力收缩和放射性所释放的能量。在刚刚形成恒星的区域中,可以直接看到此类年轻但漂浮的行星的大量例子。但是,事实证明,要找到更小的“流氓”行星,几乎是不可能的。

引力透镜

具有质量的任何物体都会弯曲空间,并导致光线从直线路径偏转。结果是,一个有质量的物体聚焦了来自其背后光源的光,就像一个巨大的放大镜一样放大了它。这称为引力透镜。它是由爱因斯坦的广义相对论预测的,并在1919年被月球完全遮盖的时候,当靠近太阳时看到恒星从通常的位置位移时,它首先得到验证。在由数万亿个恒星组成的星系中,已经观察到了引力透镜效应,这是由星系之间的大量物质以及与背景中其他恒星排列在一起的恒星引起的。一种观察是由于在2019年名为“梅西埃87”的“附近”巨大星系中的一个黑洞引起的。

因此,即使是一个“看不见”的流氓行星也可以充当引力透镜或微型透镜,因为它们可能很小。一种此类“微透镜”事件是由名为OGLE-2016-BLG-1928的新流氓行星引起的。在银河系密集的内部区域,看不见的一颗恒星发出的光放大仅持续了42分钟。这意味着它必须是一个小物体,估计的质量无疑使它必须是一个与地球大小相差无几的行星。透镜行星未发现与恒星相关。以前曾发现过透镜流氓行星,但这是最令人信服的案例之一。OGLE-2016-BLG-1928除了与地球最相似外,还是有史以来发现的最小的流氓。

地球会流氓吗?

大量无赖的行星纵横交错地穿越我们的银河系,提出了有趣的问题。生命可以在这样的世界中形成并生存吗?也许技术先进的文明能够克服永恒的黑暗和冰河时代带来的不便,而这在地球漫长而多样的历史中是无法比拟的?也许他们利用核能或完全变得不生物?这听起来像是科幻小说,但是地球偶然碰到这样一个行星的机会是什么?这不是不可想象的。仅在最近几年中,像Oumuamua这样的流氓小行星 和像鲍里索夫这样的流氓彗星才在我们的太阳系中绕。一个流氓星球不可能经过我们这个封闭的星球。但这并不超出概率范围。

迄今为止,地球已经逃脱了太阳的驱逐。但是有一天,在大约40亿年中,地球也可能变得无赖。因为随着太阳的衰老,它会膨胀并将自身的一半吹向太空,所以地球要么被它吞下,要么被迫离开。但它不可能完全摆脱其引力的吸引力。因此,当死去的太阳降级为闷热的白矮星时,地球将面临与其他黑暗,寒冷世界相似的命运。并非完全孤独,而是远离其恒星曾经温暖而明亮的轨道。

《这颗神秘的流氓行星有点奇怪,那么它为何会在银河系中游荡呢?》(原创2021-04-13)报道:

在我们的银河系中布满了谜团,有一些星球与地球很相似,也许还有合适的环境条件,但是与我们地球的命运不同的是,他们的生存条件十分恶劣,轨道离他们的恒星距离如此之近以至于面临被撕裂的危险。还有一些是冰冻星球,完全被冰封在边缘地带的死亡世界,围绕着古老的爆炸恒星和风速超过5000英里每小时的气态巨行星运行。

但是迄今为止发现的最奇怪的星球,被称为流浪星球。流浪星球是巨大的天体,他们不受母星的束缚,独自漫游在黑暗的星际空间中,我们对这种星球是如何形成的知之甚少,但是经科学家的推测,他们要么是失败的恒星,要么是由于两个行星系统相撞之后,从原行星系统中被驱逐出去的行星。

流浪星球在形成的过程中通常会发出微弱的光芒,但一旦他们冷却之后他们就会消失在无尽的黑暗中,这使得想要探测并观察他们就变得十分困难。目前大约发现了19个潜在的流浪星球,其中两个已经被证实,但是科学家们相信可能有数十亿像这样黑暗又神秘的世界游荡在我们的银河系中,PSO j-318.5-2–是一颗已经被确认的流浪星球,最早发现于2013年10月,是一颗距离我们十分遥远的气态巨行星,离地球大约有80光年的距离,质量大概是木星的6.5倍,人们认为它厚重的云层是由炽热的灰尘和融化的金属组成,其内部的温度估计高达800摄氏度,但让这颗星球显得尤为奇怪的是,它大约仅形成于1200万年之前,为什么一个如此年轻的世界会变成流浪星球仍是未解之谜,科学家们认为这也许是因为在它刚形成后不久,就遭受了一个质量更大的天体的撞击,从而被驱逐出了原来的行星系统。

最近的一个流浪星球候选者命名为simp jezero13656.5+093347,这颗星球最初被认为是一颗失败恒星,称为褐矮星,但现在更可能是一个非常巨大的气体行星,这一颗流浪星球距离地球大概20光年,质量是木星的12.7倍,恰巧处在行星的边界。“流氓行星”的磁场强度非常强,比地球强四百万倍左右,并且产生极为壮观的极光。离我们最近的潜在的“流氓行星”被命名为“智者08550714”,距离我们只有7.1光年远。据估计,这个奇怪物体的质量大约是木星的3到10倍,可能是一颗从它的星系中喷射出来的巨大气态行星。然而科学家们认为这更可能是一颗棕矮星,因为它们在银河系中更常见。但是由于它的小质量,这颗神秘的物体是目前为止发现的离我们最近的自由漂浮的星球。

银河系中漂浮着数十亿“流氓行星”,但几乎没有一颗进入太阳系。不过也有一些理论认为已经有“流氓行星”进入了太阳系。要想发现这些潜藏的“流浪行星”无疑是大海捞针,但随着天文学家们的不懈探索,“流氓行星”的神秘终将会被揭开。

木星是太阳系中最大的行星,距离太阳第五近。它是一颗气态巨星,质量虽然是太阳的千分之一,但却是太阳系中其他所有行星质量和的2.5倍。除月亮和金星外,木星是在地球夜空观测到的第三亮的自然物体。木星自史前时代起就已经被观测到,并以罗马神明的名字“朱庇特”命名。

木星主要由氢组成,但是氦占了它质量的四分之一,体积的十分之一。它很可能有一个重元素岩石内核,但是就和其他巨行星一样,木星没有一个明确界定的固体表面。它因内部持续的收缩而释放的热量大于它从太阳那里接收到的热量。由于它的快速旋转,它的形状像一个扁球体;它的赤道周围有一个微小的,但是可观察到的隆起。在不同纬度上,木星的外层大气明显地被分割成几个波段,相互作用的边界还有湍流和风暴,这造成的一个显著结果就是大红斑。所谓大红斑,就是巨大的风暴,人们在17世纪通过望远镜发现了它,因此认为至少从那时起它就已经存在了。  

《天文学家发现有史以来最小的一颗“流氓”行星 似乎是系外类地行星》(2020年10月30日cnBeta.COM)报道:

据外媒New Atlas报道,虽然我们发现的几乎每颗行星都围绕着某颗恒星运行,但也有一些孤零零的行星完全靠自己的力量在宇宙中“游荡”。现在,天文学家已经发现了这些 “流氓”行星中最小的一颗,它大约与地球大小相当或比地球更小。

长期以来,人们一直认为行星可能会发现自己不受恒星引力的影响而漂浮,要么单独形成,要么在某种大灾变事件中被从母系中弹出。但直到最近几年,才有人观测到 “流氓”行星,而且它们仍然非常罕见,已知或尚无法确定的候选行星只有不到25颗。

这是因为要真正发现它们非常困难。寻找系外行星最常见的方法是观察它们的宿主星是否有光点,因为有行星短暂地从它面前经过——但当然, “流氓”行星没有宿主星可以观察,它们自己也不会发出任何光。

所以天文学家不得不求助于其他观测方法,比如微透镜。来自行星等巨大天体的引力场可以强大到像放大镜一样实际弯曲光线,所以如果一颗背景恒星出现短暂的亮度,就表明有看不见的东西--比如一颗 “流氓行星”从前面经过。

像光学引力透镜实验(OGLE)这样的天空勘测,就是为了发现这些亮光,通过同时观察大量的恒星向银河系中心移动。

这个历时28年的项目此前曾发现几颗“流氓”行星,但最新发现的一颗“流氓”行星是有史以来最小的一颗。大多数微透镜事件都会持续几天,而这次被命名为OGLE-2016-BLG-1928的事件只持续了42分钟,这表明这是一个极其微小的天体。所谓微小,指的是与地球,或者可能是火星差不多大小的天体,这使得它比通常发现的木星大小或更大的“流氓行星”要小得多。

“我们的发现表明,低质量的自由漂浮行星可以使用地面望远镜进行探测和表征,”OGLE项目团队的首席研究员Andrzej Udalski说。

这项研究发表在《天体物理学杂志通讯》上。



【073、什么是脉冲星,它有多可怕?如果爆炸会对地球有什么危害】


君葩 2020/04/21

说到脉冲星可能很多人听都没听说过,但如果谈到宇宙黑洞,即便是你不知道黑洞是什么,但相信你一定听说过,也知道黑洞是非常恐怖的,那宇宙黑洞和脉冲星有什么关系呢?其实它俩没关系,把这2种物体放在一起,只是为了告诉你,在宇宙空间里,除了黑洞之外,就是脉冲星最神秘,能量最强大,最恐怖,能达到什么地步呢?脉冲星的有很多的特点几乎都超出了人类的想象范围,甚至可以用惊人来描述,太阳的温度有多高不说大家心里应该都有点谱吧,据说脉冲星的能量输出相当于1000万个太阳,除此之外,还有更多神秘的能力,下面咱们就来看看这让科学家们都震惊的脉冲星到底有多可怕。

关于脉冲星

还是按照国际惯例,先跟大家说说什么是脉冲星和人类是怎么发现它的吧。

脉冲星,是中子星的一种,同时也是20世纪60年代天文的四大发现之一。脉冲星会周期性发射脉冲信号,直径大多为10千米左右,自转极快,是在1967年首次被发现的,当时还是一名女研究生的贝尔,发现狐狸星座有一颗星发出一种周期性的电波,经过仔细分析,科学家认为这是一种未知的天体,因为这种星体不断地发出电磁脉冲信号,人们就把它命名为脉冲星。

脉冲星发射的射电脉冲的周期性非常有规律,最先发现它时,科学家还以为是外星人传来的信号,当时还给它命名为“小绿人一号”,后来经过几位天文学家一年的努力,终于证实,脉冲星就是正在快速自转的中子星,而且,正是由于它的快速自转而发出射电脉冲。

前不久,也就是2017年10月,咱们中国天眼,也就是世界上最大的射电望远镜也在银河系内发现了脉冲星,这一次就同时发现了6颗,还上了新闻联播,咱们中国人应该都知道,能上新闻联播的都是国家级大事,可见脉冲星举足轻重的地位。说到这,很多人会好奇,为啥中国之前为何没发现脉冲星?难道脉冲星就只有那么几颗吗?其实不是,简单科普下,据不完全统计,人类发现的脉冲星差不多有2700个左右,中国直到2017年才首次发现,是因为“中国天眼”FAST才1岁,而“美国天眼”Arecibo已经54岁了。

脉冲星有多可怕

当时公布发现脉冲星之后,很多人不以为然,以为脉冲星就和宇宙里其它的星体一样,大家都觉得没有什么让人惊讶的,并且脉冲星的体积还非常小,但殊不知,脉冲星体积虽小,但其能量是巨大的,甚至都超出了科学家想象的范围,下面我们来看看这几组数据,就知道,脉冲星到底有多可怕了。

1、小得出奇

脉冲星无例外地都是很小的,它的典型直径只有10公里,也就是说,小小中子星的“腰围”只有30多公里,相当于一辆汽车以普通速度行驶1小时的距离。可是,就是这么颗小个子恒星,却有那么多的极端的物理条件,也真是够惊人的!

2、脉冲周期短

已观测到的最长的脉冲周期,只有4.3秒,最短的约2毫秒,即千分之二秒。换句话说,脉冲星的自转都特别快,从4.3秒转一圈到1秒钟转500圈!发射脉冲的持续时间大致是其周期的1/10至1/100。

3、密度大

密度一般用1立方厘米有多少克来表示,如果我们从脉冲星上面取下1立方厘米物质,称一下,它可重1亿吨以上、甚至达到10亿吨。假定我们地球的密度也达到这种闻所未闻的惊人程度的话,那它的平均直径就不是12740公里,而是一二百米或更小。

4、温度高

据估计,脉冲星的表面温度就可以达到1000万度,中心还要高数百倍,譬如说达到60亿度。我们以太阳来作比较,就可以有个稍具体的概念:太阳表面温度6000摄氏度不到,越往里温度越高,中心温度约1500万度。

5、压力大

我们地球中心的压力大约是300多万个大气压,即我们平常所说的1标准大气压的300多万倍。脉冲星的中心压力据认为可以达到10000亿亿亿个大气压,比地心压力强30万亿亿倍,比太阳中心强3亿亿倍。

6、辐射强

太阳一刻不停地向四周辐射出大得惊人的能量,到达地球的只是其中的22亿分之一。即使如此,我们人类获益匪浅。而脉冲星的辐射能量平均为太阳的百万倍。

7、强磁场

在地球上,地球磁极的磁场强度最大,但也只有0.7高斯,太阳黑子的磁场更是强得不得了,约1000~4000高斯,而大多数脉冲星表面极区的磁场强度就高达10000亿高斯,甚至20万亿高斯。

天文学家曾发现过一颗有史以来最明亮的脉冲星,他们几乎误把它当成了一个黑洞。在测量了它的输出后,天文学家震惊了,它的输出能量相当于1000万个太阳。也就是说,它拥有匹敌黑洞的能量,但质量却要少得多,不可思议。脉冲星会周期性发射脉冲信号,如果地球略过它的身边,它不会像黑洞那样直接把地球吸进去,而是在吸引地球的同时,将地球几乎撕裂成碎片,强大的脉冲也会周期性给地球强烈的震动,地球会在无尽的折磨中被融化于脉冲星中。

脉冲星对地球有什么危害

记得在2015年的时候,就曾有报道说,英国曼彻斯特大学天体物理学中心的科学家称脉冲星J2032预计的爆发时间为2018年,然而今年正是2018年,很多人就会担心了,到时候脉冲星J2032如果一旦爆炸,会对地球造成什么危害,会不会毁灭地球?或者对地球产生什么影响?

其实,这些都是不会的,因为脉冲星距离地球还很远很远,远到你无法想象,其次,在地球的四十多亿年里,不知道经历了多少次这样的爆发,但我们人类不依然走到了今天吗?就算脉冲星J2032爆发了,以光速传播,等传到地球也已是五千年以后的事了,而且能量从中心点扩散到以直径为5000光年范围的球面上,摊到我们地球,那能量只有多少亿亿亿亿分之一呢?这样的能量能影响你什么呢?这样的事件就是让人类去探索和研究的,去解开宇宙的奥秘的。



【074、太空看地球像个水球,但早期却是个火球】


2018-12-24 由 科普大世界

从太空中看我们的地球,它是一个充满了液态水的,并且有大量的绿色植物覆盖的星球。但是地球并非从开始就是这样。

地球已经有了46亿年的历史,它形成于太阳系的诞生之初,本身是由无数的天体融合撞击形成的,那时候太阳系中的天体数量极多,每天都有大量的天体撞击到地球上,所以最初的地球本就是个熔岩星球,表面就高达1000-3000摄氏度,这个时候的地球像一个大火球,是不可能有液态水存在的,但应该有水气存在于地球的大气层中。

那么地球上是如何有了水呢?这必须还得等地球表面降温下来,当地球基本清空了自己所在的轨道附近的天体的时候,其表面温度就大幅下降了,空气中的水蒸气凝结成水珠降落的地面上,汇聚成最初的海洋,不过这并非如今海洋中大部分的水的来源,因为地球上的水绝大多数都是来自于太阳系中的彗星上,所以其实这个时候的地球也经常遭受彗星,小行星等不含水冰的小天体的撞击,正是它们的撞击给地球上带来了大量的水,形成了地球的原始海洋。

这些富含水的小天体撞击地球的时候,并非直接将冰球砸到地球上,而是在降落到地球的过程中蒸发在大气层中,以及撞击的地球表面的时候被蒸发掉,当然也不排除有部分的水冰没有来得及蒸发而直接降落到地球表面,不过大部分蒸发掉的水蒸气还是回冷却后变成水珠降到地球上,当这样的小天体越来越多地降落到地球上的时候,那么地球上的水也就越来越多了。

前面说了地球已经有46亿年的历史,在开始的几亿年中,地球经受这样小天体撞击的次数是相当多的,所以说大量的彗星和小行星等小天体带来了大量的水,形成了地球的原始海洋,而又由于地球有着适宜的温度,所以在原始的海洋中就形成了原始的生命体,后来生命体向着进行光合作用进化,地球上第一批蓝藻就出现了,这些藻类合成了地球上最初的再生性氧气,给动物出现在地球上提供了条件,而所有的生物物种所以能繁衍发展,都离不开地球上的这两种资料——水和氧气。



【075、太空新发现!地球不再是唯一可能?】


这是值得期待的重大发现:3颗可能适宜居住的星球。不过,现在计划移民外星球还太早了些。毕竟,这些行星上的具体情况目前还没人知道。

(德国之声中文网)比利时和美国科学家发现了三颗有可能适宜生命居住的系外行星。如何才算可能"适居"呢?首先,它们要在一定距离内围绕着其母恒星转动,该距离能保证液态水的形成——也就是温度适宜,不能太冷也不能太热;此外,星球的大小与质量要和地球类似,这一点与地表重力也息息相关。

新发现的这3颗行星满足了上述条件。它们围绕着一个大约太阳八分之一大小的矮星运转,而该矮星的温度比太阳明显要低。从其与母恒星的距离上,这些行星可能也正处于适合生命诞生、存活的位置。

红外望远镜下的发现

科学家是通过"TRAPPIST"(Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope) 机器人望远镜发现的这3颗行星。该望远镜由比利时列日大学操作,设备分两部分,分别坐落在智利拉西拉天文台和摩洛哥乌凯迈丁天文台。这次的3颗行星是由位于智利的望远镜发现的。

据官方介绍,"TRAPPIST"望远镜的口径仅60厘米,是一个相对较小的红外线望远镜,主要用于研究彗星和观测寻找系外行星。

如今,列日大学的天文学家们看到了希望,有朝一日或许能够发现外星生命。他们5月2日在学术杂志《自然》(Nature)上发表了研究结果。在TRAPPIST官网上,也可以看到题为"宇宙其他地方也有生命?"的相关报道。

这三颗行星坐落于水瓶座,距离我们的太阳系相对较近。据南欧天文台(ESO)报道,它们距离地球只有40光年。对于茫茫宇宙而言,这不算什么。然而对于我们的宇航员而言,却是太远的距离——普通的宇宙探测器前往邻近的其他恒星星系需要至少3万年时间。虽然无法实地考察,不过当今科技已经让我们可以研究这3颗行星上面是否有大气层。

"如果我们寻找外星生物,那么我们应该先关注这里",该项目负责人吉伦(Michael Gillon)对路透社说。参与该项目的另一位科学家威特(Julien de Wit )对法新社表示,他认为,这些星球上是否存在生命的问题能够"在我们这一代"得到证实。他还称这个发现是"我们这个领域的一个头奖"。

在未来某一天,我们或许能够将一个宇宙探测器送出太阳系之外。目前,俄罗斯大亨米尔纳(Jurij Milner)、物理学家霍金和Facebook的创始人扎克伯格等人就致力于一个太空探索项目——建造使用激光推进的微型探测器,速度达到五分之一光速。这样一来,前往太阳系外的下一个恒星系半人马座阿尔法星只需要大约20年时间。



【076、太阳的直径是月球的400倍,与地球的距离比也是400倍,是巧合吗?】


2021-02-12 科学宇航员

形容一个物体有多大,单纯地用数字来表示尺寸,我们很难体会,我们需要用一个共同的意向来对比。太阳有多大,我们很难直接体会,可是我们能够体会到地球的巨大,而太阳足足有130个地球那么大,真的是没有比较就没有差距。那月球有多大呢?它的半径只有地球的1/49。

从这两个数据我们可以看出,在太阳面前,月球就如同大山面前的一块石头。可是就是体积差异如此巨大的两颗天体,在地球上看上去,它们的大小却没有多大的差别。基于此,在过去的数千年里,这两颗本质差异巨大的天体几乎拥有了相同的文化地位。

现代科学观测表面,太阳的直径大约是139万公里,而月球的至今大约是3476千米。从数值上看,太阳的直径大约是月球的400倍,这意味着,假如月球和太阳与地球的距离相等的,那太阳如果是一颗篮球的话,那月球还不如一颗绿豆。

现代观测得到的结论告诉我们,日月之间差别巨大,它们是完全不同的等级的存在。而在科技落后的古代,日月的地位是一样的。在我们的视觉内,太阳和月球一直是我们能看到的最亮的两颗天体。

其实对于月球这个“神秘的”天体,科学家们都感觉它的存在就是一个奇迹。因为根据我们的科学数据和物理定律,月球的出现注定是一个十分微小的概率。其实举几个例子我们就能意识到这种奇迹的伟大。月球的大小最大时,能刚好造成日全食,小的时候又能造成日环食。这可以说是这个宇宙中极其少见的天文奇观。

当我们放眼整个太阳系的时候,我们会发现处于内太阳系的四颗行星身上,只有地球是如此的特殊,只有它拥有如此巨大的卫星。与之形成鲜明对比的是火星,火卫一和火卫二都非常小,金星和水星甚是连卫星都没有。

在如此机缘巧合的情况下,地球上发生了生命的进化与繁衍,在这个过程中,太阳和月球都是缺一不可。这一切就像是一台超级计算机设计好的,精密到令人抓狂。就仿佛存在一个我们无法察觉到的存在在背后掌控着一切。

这种设计怀疑论一想到就让人不寒而栗,可是我们注定只能怀疑,而永远无法得知结论。或许这一切就像有些科学家们所认为的那样,存在即合理,这一切的巧合都真的只是巧合,而我们地球生命只是刚好是这些巧合的见证者,我们也是巧合之一。

我们,乃至整个太阳系,这都只是宇宙演化的一个阶段。这个阶段对于我们这些所谓的拥有自我意识的生命来说或许是十分重要的,但是对于宇宙来说,这个阶段无足轻重,就像无数个平凡的阶段一样。

回到主题,400倍的大小,400倍的距离,两个巧合的数字,天体宇宙空间的巧妙设计,我们人类的思维真的无法理解这其中的本质。科学也只能够对这些现象进行归纳和总结,只能是知其然,面对本质,我们永远无能为力,难怪当初牛顿一生研究上帝。



【077、卫星互联网终于能用了,颠覆5G的「全球WiFi」要来了?】


2020-11-08

最近马斯克又上了热搜,这次他成了「宣誓火星主权第一人」。

一位网友晒出SpaceX星链(Starlink)卫星互联网服务的条款,称马斯克已经开始为火星殖民地制定法律框架。

移民火星或许还很遥远,但马斯克另一个宏大计划已经开始落地。筹划多年的卫星互联网计划星链(Starlink)也正式向用户提供服务了。

按照马斯克的计划,星链将由4.2万颗卫星组成,让网络信号覆盖全球每一个角落,无论你在北极还是亚马逊丛林里都能连上WiFi。

现在,用户终于可以连接星链的信号上网了,体验到底如何?而它未来会不会成为主流通信网络,甚至像一些人说的「颠覆5G」呢?

马斯克的卫星互联网可以用了,体验怎么样?

简单回顾一下星链计划,马斯克在2015年就透露了这个想法,并在2016年正式向美国联邦通信委员会(FCC)提出了申请。

最开始SpaceX计划在2020年前发射4425颗卫星,后来又将发射卫星的数量增加到11943颗,现在星链卫星数量的规划已经增加到了4.2万颗。

这是什么概念?

要知道在2016年,人类史上发射的卫星总数也才约4025颗,星链要发射的卫星是这个数字的10倍。

按照SpaceX此前的计划,那近1.2万颗卫星将分三个阶段发射:

第一批1600颗卫星位于1150公里的轨道高度,其中首批800颗卫星用于覆盖北美地区;

第二批2825颗卫星分为4组,分布在4个不同高度的轨道上,完成全球组网;

第三批7518颗卫星位于340公里高度的轨道。

目前SpaceX已经成功发射了15批星链卫星,入轨卫星数量达到893颗,SpaceX也成为了全球最大的卫星运营商。

虽然这个卫星数量连星链计划的第一阶段都还没达成,但已经可以为北美部分地区提供网络服务了,最近星链也正式面向用户进行公测了。

一位收到内测邀请的用户在Reddit上展示了收到的邮件,有意思的是,SpaceX把这项服务叫做「总比没有强(Better Than Nothing)」,似乎是在告诉用户不要抱有太高的期待。

SpaceX在邮件中表示,目前星链可以提供50Mb/s到150Mb/s的下载速度,网络延迟在20ms到40ms之间,预计在2021年上半年可以将延迟降到20ms以下。

而网络测速平台Ookla的最新数据显示,星链卫星互联网服务的下载速度最高突破160Mbps,超过美国95%的宽带水平。蒙大拿州农村一位用户甚至测到了174Mbps的下载速度。

单看网速,星链的表现已经比4G网络要好。不过在便携性和信号稳定性上,星链的表现只能说差强人意。

因为要用上星链提供的网络服务,首先需要安装一个平板锅大小的终端和配套的路由器。如果你要在移动中联网,也必须将这些设备带上。

一位叫做Wandering-coder的Reddit用户,在距离服务地址约24公里的国家森林对星链进行了测试,这是个没有任何运营商覆盖网络的地区。

测试结果显示,虽然下载速度也达到135Mbps,很容易被树木、房屋遮挡信号,一次只能连接5秒钟。不过在不受遮挡时,星链的网络可以流传访问流媒体、低延迟视频会议和游戏。

最后是价格,星链公测的服务价格为99美元/每月,同时必须购买499美元的配套终端才可以使用。

这个价格比起现在的手机上网套餐显然没有优势,不过在传统的卫星互联网运营商面前还是很有竞争力的,能以相同的价格提供数倍的网速。

目前SpaceX正在以每天6颗的速度制造星链卫星,以每月2~3批的速度部署星链卫星互联网,并表示到2021年将能够向全球几乎所有角落提供高速宽带互联网。

那这是不是意味着,最快明年全世界都可以用上星链提供的「全球WiFi」呢?

颠覆5G,全球WiFi?真的想多了

自从马斯克宣布星链计划以来,舆论就开始将这个号称要覆盖全球的卫星互联网和5G相提并论,甚至有人表示星链可能对5G网络进行降维打击。

实际上这种说法根本站不住脚,而马斯克本人其实也没有表达过类似的观点。

首先星链采用的是Ku和Ka波段,和手机上使用的不是一个频段,不能和手机直连,因此需要像上文提到的那些终端来接受和转换信号。

另外因为卫星互联网所用的是高频毫米波段,信号衰减也十分严重,难以穿透混凝土等障碍物,在室内基本无法使用。

即便是上述这些问题彻底解决了,要让卫星互联网像4G、5G基站一样提供网络服务也不太现实。

每颗星链卫星相当于太空中的一个基站,目前单颗星链卫星带宽是20Gbps,与一个5G基站相当,然而目前全球80多万个5G基站的覆盖范围也很有限,因此就算星链完成4.2万颗卫星的部署,也无法和地面基站相提并论。

这里需要提到一个「通量密度」的概念,指的是单位面积的总数据流量,比如5G的通量密度是10万Gbps/平方公里,同样的带宽下,服务面积越大,通量密度就越低,分配给每个用户的带宽也就越少。

以星链卫星20Gbps的带宽和4.2万颗的数量,是不足以给全球用户提供高速互联网服务的。中国信息通信科技集团副总经陈山枝指出,若星链要替代5G,实现与5G相当的通信容量,至少要提供相当于5G基站数量的卫星。

我们看到目前星链公测的下载速度可以达到160Mbps,但却很少有人提到接入星链的用户数量。如果以5G最低网速标准1Gbps计算,4.2万颗卫星的总带宽只能为84万名用户提供服务。

综上所述,星链的确可以提供和5G相当的网速,前提是要限制接入的用户数量,这也意味着无法为海量用户提供高速网络服务,当然也不可能取代5G了,只能作为5G基站的补充。

那么星链卫星互联网有什么用?

既然星链只能为少数人提供高速网络服务,那么SpaceX为什么要投入数百亿美元在这个项目上,谁会为星链买单呢?

实际上马斯克一开始也没打算要用星链和蜂窝网络运营商竞争,而是要为那些「接入不可靠、价格昂贵或完全无法使用的地区,提供高速宽带互联网业务」。

虽然用户规模相对较小,这同样是一个前(钱)景广阔的市场。

互联网现在被称为水电煤般的基础设施,但地球上仍有超过70%的地理空间,约30亿人口未能实现互联网覆盖。这些地区可能无法接入光纤,或者人口密度太低,建设基站无法收回成本。

而在美国也有2000多万人的网络接入速度不高于25Mbps,为此美国联邦通信委员会(FCC)计划在10年内拨款204亿美元,用于支持美国农村地区千兆网速宽带接入服务,而SpaceX目前也在努力争取这个订单。

此外飞机和远洋船只向乘客提供的WiFi服务,也基本来自卫星互联网。这些WiFi服务收费动辄超过10美元/小时,而且网速慢延迟高,星链能对传统的卫星互联网服务形成降维打击。

另外一个容易被忽略的应用场景在金融领域,收到光纤传输距离和速度的限制,全球各大金融交易所,交易会存在一定延时,虽然可能只是100ms,但对于高频的金融交易来说就是数以百万计的金额浮动。

虽然卫星互联网带宽不如光纤,但在真空中光速传播的传播速度也比光纤快一些,能有效降低交易所的交易延时。

除了民用,星链另一个重要的市场在军事领域。

早在2018年,SpaceX就获得了美国空军一份价值2870万美元的合同,用以「太空互联·防御实验」,让空军使用卫星互联·服务进行通信。

而在今年5月美国陆军又和SpaceX签署了一项协议,测试用星链在军事网络中传输数据,这项协议一签就是三年。

同时美国五角大楼最近的一份报告还指出,星链即将是GPS理想的替代品。星链的通信速度已经是GPS卫星的100万倍,微波频率天线定向性是GPS的10倍,延迟和精度都优于GPS。

这样一来,军队的战机、航母、潜艇就能在海外战场实现高速通信,从而打造一个连接海陆空的高速军用互联网系统,这对于信息化水平越来越高的现代战场十分重要。

这可能也是马斯克预计星链未来每年能带来300亿美元收入的底气。而投行瑞银预测全球卫星互联网产值在2030年到达8050亿美元,摩根士丹利分析师Adam Jonas则预计到2040年将达到1.1万亿美元。

虽然你我可能都不是星链的目标用户,但星链的确在很多领域有着用武之地,北京邮电大学经济管理学院博士生导师吕廷杰教授表示:

空天互联网会成为地面基站的一个非常有效的补充,而且大概率会用在5G的后半期。当万物互联的时代真正到来的时候,他会成为一个非常经济有效的,真正能实现连接万物的网络连接解决方案。

过去的低轨星座网络都失败了,星链会是例外吗?

要讨论星链能不能成功,就要先看看过去的那些卫星互联网计划是怎么失败的。

马斯克并不是第一个要以卫星互联网提供通信网络服务的人,早在上世纪80年代,摩托罗拉就启动了铱星计划,要用77颗卫星覆盖全球,让用户可以在全球任何一个地方打电话,这也是第一个低轨道卫星星座。

然而铱星3美元/分钟~8美元/分钟的价格,在更低成本的光纤和地面基站普及后变得不堪一击。铱星公司投入50多亿美元,只收获5.5万用户,在上线15个月宣告破产。

随着在卫星制作和发射成本逐渐降低,近年来卫星互联网又进入了人们的视线。其中OneWeb被称为SpaceX最大的竞争对手。

OneWeb在2017年宣布要发射648颗卫星组建卫星互联网,并和美国、俄罗斯和欧洲多个国际签订合同,累计获得了来自高通、软银、可口可乐等企业的近35亿美元的融资。软银集团首席运营Marcelo Claure 还曾表示:

OneWeb有望成就世界上最大、也是第一个真正的全球通信网络。

然而在今年3月,OneWeb却突然宣布申请破产。原计划发射的648颗卫星,最终只发射了74颗,而软银在疫情来袭的背景下,决定不再向OneWeb注资,失去资金来源的OneWeb也难以为继。

从雄心勃勃到破产倒闭,这在卫星互联网这个赛道上是常态。马斯克还曾在世界卫星大会调侃道:

猜猜有多少个低轨星座网络最终没有破产?零。

回顾过去这些失败的的卫星互联网项目,正如经纬创投在一份报告总结的,主要有三个重要原因:

火箭发射的成本和运力;

卫星的成本和寿命;

市场需求。

而在火箭发射节约成本这件事,目前在航天领域没有谁比SpaceX做的更好。

SpaceX利用可重复回收的火箭,已经将发射成本降低了近90%,加上一箭可发射60星,平摊到每颗卫星上的发射成本仅35.6万美元,短时间内都没有其他机构能达到这样的水平。

至于市场需求,前文已经提到过。绝大部分很多卫星互联网项目均以失败告终,但也有人已经证明了在商业市场上的可行性。

还记得上面那个申请破产的铱星项目吗?它并没有因此销声匿迹,而是在重组后调整定位,作为地面通信的补充继续存活了下去。铱星二代(Iridium NEXT)还在去年完成部署,拥有130万个可计费用户。

这并不是说星链一定能成功,但确实是目前看来最有可能达成目标的一个低轨卫星互联网项目。

目前越来越多国家和企业投入到卫星互联网领域,全球至少有16家公司对外公布了覆盖全球低轨星座计划,当中包括三星、波音和亚马逊这样的大型科技公司。

中国也有自己的的卫星互联网项目——鸿雁星座和虹云工程。今年4月20日,在国家发改委首次明确的「新基建」范围内,就包含了低轨卫星互联网。

对于马斯克来说,星链将成为SpaceX未来重要的收入来源,用以支撑火星移民等烧钱的航天项目,可以说马斯克的星辰大海,很可能将取决于星链计划的成败。



【078、卫星拍6亿年前小行星撞击地球遗迹】


2010年03月04日 新浪科技

美国宇航局官网报道,据地质学家推断,大约6亿年前一颗巨大的小行星猛烈撞向地球,被撞击区域就是如今的南澳大利亚,此次撞击在地球上留下的一个伤疤就是亚克拉曼湖。2010年2月18日,美国宇航局“Terra”卫星上的中分辨率成像光谱仪拍摄了一张亚克拉曼湖及周边地区的照片。通过图片可以依稀看出当初亚克拉曼撞击结构。

亚克拉曼湖位于澳大利亚贫瘠的内陆地区,是一个较小、较浅的咸水湖。从这张真彩色图片中可以看出,在大片的橙棕色土地上,有数片白色的盐田,这些盐田包括加尔迪内湖和埃弗拉德湖。在图片中还标有两个白色的虚线圈,这种虚线圈代表的是当初亚克拉曼撞击结构可能的范围。

亚克拉曼湖是一个复杂的陨石坑,它不同与我们通常所想象的简单碗形结构。它的表面地形相当复杂,高低不平。地质学研究发现,经过数亿年的侵蚀作用,原始亚克拉曼湖陨石坑表面已经发生了巨大的变化。根据对现在的地形和由撞击激起的残留物的分析,科学家们发现撞击事件在陨石坑的中心区域产生了一个隆起的环形结构,这个环形结构跨度约为40公里。而外环形圈的边缘跨度约为85到90公里。被撞击而激起岩石的整个区域跨度大约为150公里。

地质学家利用放射性定年法对由亚克拉曼撞击所激起的岩石进行分析发现,这一事件大约发生于6亿年前,这一地质时期就是人们通常所知道的埃迪卡拉纪。尽管当时地球的年龄已超过40亿岁,但这一时期仍然早于生命形态留下大量化石记录的年代。然而,在埃迪卡拉纪的岩层中,仍然存在着一些化石,这些化石大都是最低等的动物。

在埃迪卡拉纪岩层中所发现的最低等动物化石的戏剧性变化恰好与亚克拉曼撞击事件相吻合。尽管一些研究将这种化石变化与全球性的冰河作用联系在一起,但其他科学家却认为亚克拉曼撞击事件可能是导致当时地球上生命出现普遍紊乱现象的原因。



【079、为什么地球燃烧了46亿年的矿物质还没烧完?】


2021-03-25 六分钟科普

太阳就像一个“大火球”,燃烧着自己的“质量”照亮周围的星空,源源不断地提供光和热。正是因为太阳辐射,地球才有足够的能量提供给生命。植物通过光合作用把太阳辐射的能量固定下来,然后提供给食草动物和肉食动物,通过食物链扩散到整个生态系统。

但是地球接收到的太阳辐射只占太阳辐射总能量的一点点,只有22亿分之一被地球接收,这些到达地球的太阳辐射,人类使用的太阳辐射只占了万分之一。因此,人类所使用的能量仅占太阳总辐射能量的22万分之一。

太阳的总辐射量是非常惊人的,但是若太阳一直保持这样的辐射强度,每秒需要消耗420万吨质量的物质,而太阳已经诞生了46亿年,那到底是什么支撑太阳“燃烧”了这么久呢?

宇宙中是真空状态,并没有氧气,所以太阳的燃烧并不是我们日常生活中所看到的燃烧,而是太阳内部在进行核聚变反应。太阳主要由氢和氦构成,在太阳内部巨大的压力和约1500万摄氏度的高温条件下,两个氢原子合成一个氦原子核,从而释放出巨大的能量,这就是我们所感受到的光和热。

太阳自身的总质量是地球的33万倍,体积是地球的130万倍,正是因为太阳的体积够大,所以即便太阳每秒钟要损失420万吨的质量,已经燃烧了46亿年,太阳还是能保持这样的辐射强度,对太阳引力没有造成明显的影响。

不过太阳内部的核聚变反应也并非恒久不变的,大约50亿年后,太阳上的所有氢原子会转换为氦,到时候太阳的体积就会发生巨大膨胀,最终变成一颗白矮星。



【080、为什么地球上的天空和海洋是蓝色的?】


天文在线

这并不是因为相互辉映,它们呈现蓝色因为完全不一样的两个原因。

如果你对你生活的世界产生好奇,你很有可能在想为什么天是蓝色的。人们经常回答的错误原因有:

阳光呈蓝色

氧气是一种蓝色气体

天空映着大海的颜色

虽然每一个回答都是错误的,但是最后一个回答引出一个人们经常怀疑的相关问题:为什么海洋是蓝色的?

从太空看,地球总是被描述为一个淡蓝色的点。但只有海洋才呈现这种深浅不一的蓝色。大陆,云层和冰盖根本不呈现蓝色。是海洋,而不是大气给予地球这样的外表肤色。

数千年中,人们被迫简单地接受世界的这些属性来作为事实。但随着现代科学的进步,我们理解了它们呈现蓝色的原因。

图解:当太阳高悬在头顶,对着天顶的天空呈现更深的蓝色,而对着地平线的天空是更浅更亮的青色。这是大量的大气和低角度可见的散射光引起的。(KARSTEN KETTERMANN / PIXABAY)

与你之前读到的相反,并没有一个单一的原因导致天空呈现蓝色。天并不是因为太阳发出蓝光而变蓝,我们的太阳发出各种不同波长的光,叠加起来是白色。氧气自身并非蓝色,而是在光线下无色透明。然而,在大气层中有很多分子和大一些的粒子发挥作用,以不同的数量散射不同波长的光。海洋对天空的颜色没有任何影响,而我们眼睛的敏感程度是绝对的:我们不能直接看到现实,而是通过我们的感官来感知它,大脑来解释它。

这三个因素——太阳的光线,地球大气层的散射效应,以及人眼的反应——都使天空产生蓝色。

图解:连续光束被棱镜散射的动画示意图,如果你有能看到紫外线和红外线的眼睛,你就能看到紫外线比紫光/蓝光弯曲更多,而红外线比红光弯曲更少。(LUCASVB / WIKIMEDIA COMMONS)

当我们通过棱镜传递阳光时,我们可以看到它如何分成各个部分。最高能量光也是最短波长(和高频)光,而能量较低的光具有比其高能量光更长的波长(和低频)。光色散是因为波长是决定光与物质相互作用的关键属性。

微波炉中的大孔允许短波长可见光进出,但保持更长波长的微波光进入并反射它。太阳镜上的薄涂层反射紫外线,紫光和蓝光,但允许更长波长的绿色,黄色,橙色和红色通过。构成我们大气层微小而不可见的粒子——氮,氧,水,二氧化碳和氩原子等分子——散射所有波长的光,但优先散射更蓝,更短波长的光。

图解:瑞利散射对蓝光的影响比红光更多,在可见波长中,紫光分散最多。只是由于我们眼睛的敏感性,天空呈蓝色而不是紫色。最长波长和最短波长的可见光经历瑞利散射出现整数量级的差异。

这背后存在一个物理原因:构成我们大气的所有分子的大小都小于人眼所能看到的各种波长的光。更接近分子大小的波长将被更有效地散射;从数量上讲,它遵循的规律被称为瑞利散射。

在可见光范围内的紫光比另一端的红色长波长光散射的频率高出九倍。这就是为什么,在日出、日落和月食期间,红光仍然可以有效地穿过大气层,但更波长更长的光实际上是不存在的,它们被优先散射掉了。

图解:如图,一些乳白色材料,与大气具有相似的瑞利散射特性。从右上方照射这块石头的白光,石头本身散射蓝光,但允许橙色/红色光优先穿过不受阻挡。

由于更蓝的光更容易散射,任何直射进入的阳光都会变得越来越红,越过它通过的大气层越红。然而,天空的其余部分将被间接的阳光照亮:光照射到大气层然后重新被你的眼睛看到。绝大多数光线的波长为蓝色,这就是白天天空是蓝色的原因。

在有足够的大气将蓝光散射到你的眼睛之前,它只会呈现更红的色调。如果太阳低于地平线,所有的光必须通过大量的大气。更蓝的光线向各个方向散射,而更红的光线更不容易散射,这意味着它需要更直接的路径到达你的眼睛。如果你在日落之后或日出之前曾经坐过飞机,你可以看到这种壮观景象。

图解:在高海拔地区,日出前或日落后天空上,可以看到一系列的颜色,这些颜色是阳光由大气层多次散射造成的。从地平线附近的直射光变得很大,在远离太阳的情况下,散射光仅呈蓝色。

这可以解释为什么日落,日出和月食是红色的,但可能会让你想知道为什么天空呈现蓝色而不是紫色。事实上,来自大气的紫光比蓝光更多,但也有其他颜色的混合。因为你的眼睛中有三种类型的视锥细胞(用于检测颜色),以及单色视锥,所以当你要分辨颜色时,这四种视锥的信号都需要你的大脑来解释。

每种类型的视锥细胞和视杆细胞对不同波长的光敏感,但所有这些细胞都受到天空的某种程度的刺激。我们的眼睛对蓝色,青色和绿色的光的反应比对紫光的反应更强烈。即使有更多的紫光,但它还不足以压制我们大脑提供的强烈蓝色信号,这就是为什么天空在我们眼中呈现蓝色。

图解:人类第一次看到地球从月球边缘升起,用人类的眼睛从太空中发现地球,仍然是人类历史上最具标志性的成就之一。1968年12月的阿波罗8号是成功登月的重要先驱任务之一,它将在今年7月庆祝登月50周年。注意地球的蓝色是由于海洋而不是大气。(NASA)

另一方面,海洋是一个完全不同的事。如果你从整体上看这个星球,从太空中看,你会注意到我们所拥有的水体并不是统一的蓝色,而是根据水的深度有所不同。较深的水域是深蓝色;较浅的水域是浅蓝色。

如果你仔细观察下面的照片,会注意到,与大陆接近的水域(沿着大陆架)是比深海黑暗的深蓝更浅,更偏绿的蓝色。

图解:地球的海洋呈现蓝色,但沿着大陆架,它们看起来比海洋最深处的蓝色更浅。这不是图像构建方式的导致的错误,而是一种真实的现象,它详细描述了不同深度的海洋本身吸收和反射阳光的差异。 (NASA / MODIS / BLUE MARBLE PROJECT)

如果你想要一个更直接的证据表明海洋本身看起来是蓝色的,你可以尝试潜水并记录你所看到的东西。当我们在自然光下拍摄水下照片 - 即没有任何人造光源 - 我们可以立即看到一切都呈蓝色调。

当我们越潜越深,达到30米,100米,200米的深度时,一切都会出现蓝色。水就像大气一样,也是由有限大小的分子制成的:比我们能看到的任何光的波长都要小,这很有意义。但是在这里,在海洋的深处,散射的物理性质有些不同。

图解:如果你下潜到一个水体中,只允许周围的自然光照射你周围的环境,你会发现一切都呈现蓝色,因为红光是第一个被完全吸收的光。

光通过大气时,大气的主要作用是散射,光通过水中时,水主要吸收(或不吸收)光。水和所有分子一样,对它能吸收的波长有所偏好。水不是具有直接的波长依赖性,而是最容易吸收红外线、紫外线和红色可见光。

这意味着如果你下潜到达一个适度的深度,你将不会感受到太阳的温度,你将免受紫外线辐射,随着红光被带走,事物将开始变成蓝色。向下走一点,橙色也会消失。

图解:在更深的深处,当海水被来自上方的自然阳光照射时,不仅是红色,橙色和黄色也开始消失。即使是绿色也会被吸收,只留下微弱的蓝光。 (DENNIS JARVIS OF FLICKR)

再向前,黄色,绿色和紫色开始被吸收。当我们再下潜几公里的深度时,连蓝光也会消失,尽管这将是最后一次。

这就是为什么最深的海洋呈现深蓝色:因为所有其他波长都被吸收了。最深的蓝色,它在水中所有波长的光中都是独一无二的,具有被反射和重新发射回来的最高概率。目前,地球的全球平均反照率是0.30,这意味着30%的入射光被反射回太空。但如果地球完全是深水海洋,我们的反照率将只有0.11。海洋事实上非常适合吸收阳光!

图解:2001年和2002年拍摄的中分辨率成像光谱辐射计(MODIS)数据的两半球全球复合材料,请注意,正是我们的海洋,仅仅是我们的海洋,使我们的星球从太空中呈现出蓝色。(NASA)

若是因为反射,天空和海洋不会呈现蓝色;它们都是蓝色的,但都是它们自己的原因。如果你将我们的海洋完全带走,人在地面上仍然能看到蓝色的天空,如果你设法把我们的天空带走(但仍然以某种方式给了表面的液态水),我们的星球仍然会呈现蓝色。

在天空中,蓝色光散射的更快,阳光从云层的裂缝中直接照向我们;在海洋中,较长波长的可见光更容易被吸收,因此,光照射的越深,更深的蓝色光就逐渐出现。别的星球可能也有蓝色大气层,比如天王星和海王星。但是地球是唯一一个我们知道的拥有蓝色表面的星球。或许有一天,当我们发现另一个表面同样覆盖着大量液态水的星球的时候,我们就不再孤单了!



【081、我们既熟悉又陌生的星球——地球是在什么样的情况下形成的】


2018-02-04 科普知识汇

地球并不总是一颗宏伟的蓝色大理石,色彩斑斓的树木在狂风中沙沙作响,柔软的沙滩上点缀着绿色的浪花和泡沫,并相互渗透。那摇摆不定的海洋和巍然不动的山,充满了绿色、白色和棕色,既能让我们的内心平静,又能让我们激情澎湃。

后来,我们建起了桥梁和公路,玻璃装甲摩天大楼高耸入云。我们开着大量的轿车、公车和火车,提醒着我们机械的日常生活,无处可去,人群熙熙攘攘,站台和街道上热闹非凡。

地球最初是一个炽热的、没有生命的、坚固的岩石,在5亿年的时间里不断受到彗星和陨石的冲击。火山间歇地喷出熔岩,如果有生物的话,也会在太阳炙热的光线下死亡。更进一步的往回看,这个星球似乎来自溅射的粒子和气体,在不可避免的引力诱惑下聚集在一起。

核心增长情景

大约46亿年前,幼年的太阳系是一种由尘埃和气体在空间随意旋转的热雾。这个漂泊的物质据信是由一颗超新星产生的。当这个星云收缩时,物体旋转得更快,就像一个溜冰者向内拉他的手。新生的太阳系因此收缩并被压扁到一个圆盘上。

稠密的云由于重力的作用而被压缩,在中心变得极热极重,这就成为了太阳。由于太阳风的力量,这个星云外围的物质被推向了太空,这些物质通过重力聚集在一起,形成了所谓的原行星和潜在的卫星。来自太阳的第三颗原行星就是地球。

原行星不仅太小,而且太热,无法控制星云中大量的挥发性气体:氢和氦。这是陆地行星(水星、金星、地球和火星)是由金属或硅酸盐地幔组成的。这些行星的大气层要么极其稀薄要么完全不存在。

另一方面,由于气体行星(木星,土星,天王星,海王星)与太阳相距遥远,它们足够冷却来积聚这些气体。这些行星主要由氢、氦、甲烷和氨组成,并且通常是巨型气体行星。

早期的地球

据估计,由于重力压缩带来的压力,早期地球的温度很高。加上流星的撞击和不断的放射性衰变。这个时代被命名为Hadean(冥古宙)时代。Hadeanis希腊语为“冥界”。

最初的地球大部分是熔化的。就像石油和水一样,致密的金属液体沉入了中心,形成了主要的铁核,而密度较低的硅酸盐液体在其顶部形成了一层岩石硅酸盐地幔。

流星和彗星的持续轰击导致了火山的形成,这与地球上已经侵入的岩浆活动相结合,形成了我们星球的地壳。这些火山喷发出的气体也促成了我们稀薄但又具备保护性大气层的形成。

水蒸汽慢慢凝结,而冰彗星的存在增强了它的数量。大气中积聚的蒸汽冷却了地球表面的熔融状态。这导致了海洋的形成。火山还通过二氧化碳和氮气来补充大气。

在大约7 -9千万年前的这个时期,我们的自然卫星——月球,被认为是由于地球与另一颗名为Theia的原行星相撞而形成的。这个假说被正式称为“巨大影响假说”。

太古代时期

在Hadean时代的末期,大约38亿年前,太古代开始了,这一时期标志着生命的形成。这一时期见证了我们星球的进一步冷却,冷却到足以开始和维持生命的地步。

然而,生命形式并不像今天这样丰富多彩。大气中仍然缺少一层臭氧和必要的加压氧气。地幔是一个闷热的1600°C,是由地球的摇摆不定的地质活动引起的,像板块构造这样的过程发生得更快。随着地表不断地重塑,大陆形成并解体。

个运动偶尔会导致一个超级大陆的形成。大约7.5亿年前,最早的超级大陆,Rodinia,6亿年前开始裂缝,重组成Pannotia,最后形成Pangaea(泛大陆)。

泛大陆在1.8亿年前解体,它的组成部分逐渐形成了我们现在所熟悉的结构。在此之后,出现了巨型恐龙,哺乳动物的崛起,人类的进化,以及文明,这一切都来自尘埃。

更让人兴奋的是,地球的形成是为了维持生命。我们仍然对地球是如何获得它的化学成分或其他久远信息所知甚少,往小了说吧,因为她在太阳系是唯一的,这让她保留了她独特的特性。

液态水的存在可以作为生物生命发展和支配的典范之一。地球的温度既不太高,不能汽化,也不太冷,不能冻结,这一切是这么的刚刚好,不得不说我们的星球是一个神奇的所在。



【082、新的大洲正在形成?东非大裂谷裂缝已超56千米】


奇点读者 2021-05-20 

如今的地球上,大陆一共分为7个部分,即我们熟悉的七大洲,然而,很多朋友不知道的是,事实上地球如今的七大洲,并不是从地球诞生开始,就一直这样的,而是经过了漫长的时间演化,在这个过程中,地球大陆分分合合,多次分开,又多次变成了一个整体。

地球大陆是如何形成的?

先让我们看一下什么是陆地。我们都知道,在地球上,大约71%的表面积都被海水覆盖,而除了海水之外,剩下的29%就是陆地。更加准确一点来说,陆地大约占到地球表面积的29.2%,当然,在海洋中的没有被淹没的岛屿,也是属于陆地的一部分。

虽然海洋是地球的主要组成部分,但是陆地对于人类来说,却是诞生的地方,以及文明开始的地方。大约200万年前,早期人类诞生后,原始人类就在陆地上不断迁徙、演化,最终在大约1万年前进入到新石器时代,变成了现代人类。

人类在陆地上繁衍生息,由此可见,陆地是极其重要的,当然,除了人类之外,还有很多生物也和人类一样,依赖着陆地生存。 

不过,很多人不知道的是,在地球诞生早期,事实上地球上并没有陆地,甚至在当时,就连海洋也没有。

看起来非常不可思议对不对?毕竟对于人类来说,地球不仅是赖以生存的家园,从天体学的角度来说,或者是从宇宙的范围来看,地球也是很特别的宜居星球,那么,为何早期的地球既没有陆地也没有海洋呢?

难道是因为地球曾经是一颗没有固体表面的气态行星吗?答案当然不是,研究者表示,这是因为一直到大约41亿年前,地球一直都是处于黑暗可怖的冥古宙时期,这个时期也是地球上少有的黑暗史。

在当时,地球表面到处都是熔岩,这让地球看起来好像是一颗到处都是大火的星球,同时,地球当时的表面温度也非常高,甚至超过了如今金星上的温度。

随后,当地球逐渐开始稳定下来后,原始海洋和陆地才开始逐渐形成,严格意义上来说,早期的陆地是要比原始海洋晚出现的,因为一开始,地球上到处都是海水,后来伴随着内部运动,一部分海水渐渐退去,早期的陆地才开始逐渐出现。

我们都知道,地球的地质运动一直都是非常活跃的,这也是地球可以拥有一个宜居环境的关键,否则,地球也会像是太阳系宜居带中另外两颗星球一样,因为内部运动不再活跃,从而导致“死亡”的降临。

因为地质运动,所以,地球的版图也是随之变化的,上文中我们提到过,人类生活在陆地上,经过了200万年的时间,才最终建立了文明。

不过很多人不知道的是,人类的出现也是需要契机的,答案就在东非大裂谷身上,或者可以说,是地质运动导致了东非大裂谷的出现,人类祖先才开始朝着智慧生物的方向演化。 

东非大裂谷和人类诞生

人类作为哺乳动物的一员,严格意义上来说,最早的哺乳动物祖先,大约在1亿多年前就已经出现了。

从这个时间段可以看出,在当时地球上还是恐龙时代,并且处于白垩纪时期,也是大型恐龙争相登场的时期。

显然,早期哺乳动物只有老鼠般大小,自然在恐龙的统治下,是无法飞速演化的,幸运的是,在6600万年前,一颗巨型小行星落在了地球之上。

随之而来的,就是一场可怕的第五次生命大灭绝,在灾难发生后的百万年时间里,地球因为遭遇了重创,导致地球上的气候环境都发生了巨变。 

恐龙的栖息地丧失、食物短缺等等,这些都导致了恐龙的灭绝,于是,在恐龙消失后,哺乳动物就迎来了进化的春天,大约5000多万年前,灵长类动物开始登场,随后根据化石考证,至少3800万年前,最早的猿类也出现了,而这也是人类最早的祖先。

当然,猿类曾经和其它的灵长类动物一样,都是生活在树上的,毕竟在当时的地球上,非洲还是茂密的雨林,而且气候环境也是温暖又湿润,可以说是非常宜居的。

拥有丰富栖息地和食物的猿类,事实上一开始也是没有想着改变,毕竟从动物的角度来说,它们活着的意义并不是为了生活,而是为了生存然后完成繁衍后代的任务。

一直到大约1000万年前,这个时候,伴随着地质运动,非洲的气候环境开始发生了变化,同时,东非大裂谷出现了。

我们都知道,东非大裂谷可是世界上最大的大陆断裂带,从高空上看过去,就好像是非洲大陆上的一块伤疤一般,看起来非常触目惊心。

伴随着东非大裂谷的形成,非洲的气候环境也随之巨变,这也导致非洲的雨林气候可是渐渐消失,并且开始渐渐变得干燥。

这个时候,大片的非洲雨林也渐渐消失,一部分猿类的栖息地丧失,它们也都变得岌岌可危。应该怎么办?这个时候,有一部分猿类尝试着告别了大树,它们来到了地面上,想要在地面上寻求一线的生机。

这些猿类也是最早的地猿。陆地上的生活,显然和大树和森林里的生活不同,这就让这些地猿为了获得足够的食物,不得不尝试着直立行走,这样一来,前肢就得到了解放,开始变得更加灵活。

前肢的灵活,让它们变得可以制作简单的工具,在这个过程中,这些地猿的大脑也飞速进化,最终,地猿变成了南方古猿,而它们,根据现代科学考证,极可能是早期人类的直接祖先,从这个时候开始,漫长的旧石器时代也随之展开。

可以说,是地球上的地质运动,让人类有机会诞生。如今,地球上的版图看起来已经很久没有变化过了,不过事实上,每一天都在改变,只不过这种改变是非常微小的,需要漫长的时间才可以发现罢了。

比方说决定了人类诞生的东非大裂谷,事实上如今它也不断在分裂之中,简单来说,就是东非大裂谷的裂缝,正在一点点变得越来越大,研究者认为,未来终有一天,伴随着东非大裂谷的不断扩大,东非将会从非洲的版图上分割出去,形成一块全新的大陆。

 现有科学报告指出,地球板块之间运动出现了新变化,如果按这种变化趋势一直发展下去,1000万年后,非洲东部或一分为二,地球表面将会生成一片新海洋,或许是地球上的第五大海洋。

在非洲东部埃塞俄比亚的阿法尔州,正好位于非洲板块和印度洋板块交界处,而非洲板块又和印度板块在进行彼此背离运动,每年速度几厘米,所以阿法尔州在2005年的一次地震后地面出现了一道长达数百米的小裂缝。

随着板块背离运动的进一步加剧,15年后的今天,阿法尔州裂缝长度已经增加到56公里,未来裂缝会进一步加大,先形成一个大裂谷,经过上千万年的增长,有可能形成一片新海洋。

那么,东非大裂谷如今的分离速度大约是多少呢?答案是每年在6-7毫米左右,这也是肉眼不可见,人类根本感觉不到的原因。

毕竟大约需要150年左右的时间,才会将距离拉开1米左右,相较于东非彻底从非洲大陆断开来说,还早着呢。

在文章的开头我们提到过,事实上在地球演化的过程中,地球上的大陆板块一直都是分分合合,而且即使东非大裂谷不继续分离,大约2.5亿年后,如今地球上所有的大陆板块,也都会重新连在一起,变成一个全新的整体,那个时候,地球的版图也会随之大变样。

2.5亿年后地球将大变样?

研究者认为,大约每隔6亿年左右的时间,地球上的大陆板块就会合并在一起一次。上一次发生这种情况,大约是从2.45亿年前开始的

而根据目前地球的地质运动,研究者推测,大约2.5亿年后,也会再次形成超级大陆,所有的板块又会重新聚合在一起。当然,之后又会重新散开,伴随着漂移去往不同的地方。

从时间上来看,上一次地球大陆全部合在一起,大约是在三迭纪时期,这个时候,恐龙也才刚刚出现在地球上,在这里也可以进行解释,为何恐龙在当时遍布世界各地,原因是因为它们曾经生活在同一块大陆之上,之后伴随着大陆漂移,才去往不同的地方。 

从大约1.8亿年前的侏罗纪中期开始,这个时候,合在一起的超级大陆,就开始出现分裂的迹象了,随后,由于火山活动,将美洲大陆开始推向西北方向,之后,伴随着墨西哥湾的形成,南美洲和北美洲大陆也开始界限分明。

在这过程中,很多物种也伴随着大陆板块漂移,去往不同的地方,然后因为气候环境、生态环境的不同,从而开始独立演化成全新的物种。

人类的演化之路也是如此。要知道,一直到数万年之前,当早期人类抵达澳洲大陆的时候,那个时候,它和其它大陆之间的距离,还没有如今这么遥远。

由此可见,无论是生命也好,还是地球本身的演化也好,都是一件非常神奇的事情,不过,2.5亿年后的地球版图,可能人类没有机会看到了,毕竟这对于人类来说,实在是太久之后的事情了,有一种可能是,那个时候人类早已经离开地球,或者是早已经灭绝,你觉得答案是哪一个?



【083、研究称24亿年前地球是一个完整的“雪球” 保持零下40摄氏度】


2015-04-21星球网

4月21日报道 近日,德国科隆大学丹尼尔-赫瓦特兹(Daniel Herwartz)博士称24亿年前地球是一个完整的“雪球”,保持零下40摄氏度。

研究暗示24亿年前整个地球处于“深度冰冻”,海洋结冰厚度达300米,意味着如果当时的地球存在生命,很可能幸存于冰层之下。木卫二等太阳系内其它星球也存在着表面冰壳,科学家认为冰壳之下有液态海洋。

其实,关于地球的起源一直以为有很多说法。

地球起源

传统地球起源理论

传统地球起源理论认为地球起源于太阳系内。依据物质来源方式,划分为三个学派。

(1)分出说

也叫灾变说。在这一学派中,有的认为是另外一颗恒星碰到太阳,碰出了物质,这些碰出的物质形成了行星及地球。

有的人认为:太阳曾经出现过巨大规模的变动,例如太阳的自转快度变快,由一个恒星分裂为两个恒星,后来因为某种原因,其中一个离开了,离开时所留下的物质形成行星及地球。

有的人认为:太阳原来是一对双星,其中一颗子星被另外靠近的一颗大星拉走了或俘获了。在子星被拉走或俘获时所留下来的物质形成了太阳系现在的行星及地球。

也有的人认为:太阳的伴星爆发成超新星,留下的物质形成了行星。另外还有的观点认为是太阳自身抛射出来的物质形成了行星及地球。

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(2)捕获说

这一学派的共同看法认为是太阳先形成的。太阳形成后捕获了周围的或宇宙空间里的其它星际物质,而由这些物质形成了行星及地球。

(3)共同形成说

形形色色的各类星云说都是属于这一学派。这一学派认为:太阳系是由一个星云形成的。尽管各学者对太阳系内的星球形成和自转及公转有各自的见解,但他们都共同认为太阳系是由一个原始星云逐渐演化而形成的,或者说形成行星和地球的物质来源于太阳或与太阳有关系的其它星球。

现代起源理论

现代地球起源理论认为,地球是在太阳系外形成的。地核捕获高温熔融物质和其他物质形成巨厚熔融层。熔融层温度降低凝固形成地球最原始外壳。地核与熔融层间形成内过渡层,与外壳间形成外过渡层,熔融层形成液态层。

熔融层温度降低凝固形成地球最原始外壳时产生水和气体,加上捕获的水与气,形成地球的水圈和大气圈。

在距今5亿年以前,太阳捕获地球,地球产生自转和公转,地质时期进入显生宙的古生代,地球有了阳光,生物爆发式出现和发展。

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地质时期

在地球演化过程中,发生一些天文与地质事件,将事件的时间段叫做地质时期。

在各地质时期,在与地球相关的宇宙空间及太阳系和地球所发生的大事件,在地球自身、地壳运动、地层、岩石、构造、古生物、古地磁、冰川、古气候等多方面都留下了记录。

在不同的地质时期,地质作用不同,特征不同。

将地球历史划分为:地球形成时期、地壳形成时期、进入太阳系前时期、进入太阳系时期、地月系形成时期、新生时期。



【084、宇宙大碰撞将提前到来,地球或从银河系中消失】


徐德文科学频道

此前的研究表明,仙女座星系正冲向我们所在的银河系,宇宙中的惊天大碰撞将在大约40亿年后发生,两个巨大的螺旋星系将在碰撞后合为一体,我们的太阳系和地球是什么命运尚不确定。然而最近一项科学研究却表明,我们可能看不到这场惊天大撞击了,因为20亿年后,另一场大撞击就可能发生,而我们的太阳系和地球,有1%到3%的可能性,会在这场撞击中被抛出银河系,到无垠的宇宙空间流浪。

这项研究由英国达勒姆大学博士后研究员马吕斯·考顿领导,研究人员利用计算机模型模拟银河系卫星星系大麦哲伦星系的运行。大麦哲伦星系距银河系约163000光年,以每秒400公里的速度在狂奔。新的计算表明,大麦哲伦星系的暗物质是此前预计的两倍,这意味着它无法摆脱银河系的引力,最终将减速并转向我们,一场宇宙级的大碰撞注定无可避免。

我们的银河系实际是一个怪胎,中心的超大质量黑洞虽然有400万个太阳质量,然而和类似星系比起来依然微不足道,只有那些黑洞质量的十分之一。黑洞被一个质量很低,极度缺乏金属的恒星晕包围,质量也远远少于类似的星系。

由于大麦哲伦星系饱含气体,这次碰撞发生后,大麦哲伦星系将被银河系彻底吞噬,为银河系中心饥饿了数十亿年的黑洞带来丰盛的“餐点”,黑洞将变得极为活跃和狂暴,最后可能会长胖到原来的10倍。在此过程中,黑洞将辐射出高能伽马射线,引发大规模物质灭绝,当然,由于地球与银河系中心相距遥远,这场灾难可能并不会对我们造成什么影响。

然而,科学家们的模拟也表明,在两个星系相撞的前期,我们的太阳系有1%到3%的可能性,被抛射出银河系,从而无法看到这场惊天大碰撞。同时,这场碰撞也可能会延缓银河系与仙女座的碰撞,因为碰撞将可能使银河系偏移,从而延迟一场更大的灾难数十亿年——如果我们没被撞出银河系的话,这倒是不幸中的万幸。

仙女座和银河系的惊天大撞击还有40亿年才发生,我们确实没有什么可能看到了;大麦哲伦星系和银河系撞击的时间大大提前了,如果我们努一把力的话——好吧,再怎么努力还是看不到,但谁又能说得清楚呢?如果我们真正瞭解和参透了宇宙的奥秘,又有什么是不可能的呢?

这项研究发表在《皇家天文学月刊》上。



【085、在地球演化过程中,发生一些天文与地质事件,将它叫做地质时期】


2017-10-06 暮秋曲中人 

地球(Earth)是太阳系八大行星之一,按离太阳由近及远的次序排为第三颗,也是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星,距离太阳1.5亿公里。

地球自西向东自转,同时围绕太阳公转。现有40~46亿岁,它有一个天然卫星——月球,二者组成一个天体系统——地月系统。46亿年以前起源于原始太阳星云。

地球赤道半径6378.137千米,极半径6356.752千米,平均半径约6371千米,赤道周长大约为40076千米,呈两极稍扁赤道略鼓的不规则的椭圆球体。地球表面积5.1亿平方公里,其中71%为海洋,29%为陆地,在太空上看地球呈蓝色。

地球内部有核、幔、壳结构,地球外部有水圈、大气圈以及磁场。地球是目前宇宙中已知存在生命的唯一的天体,是包括人类在内上百万种生物的家园。

人类科学家已经能够重建地球过去有关的资料。太阳系的物质起源于45.672亿±60万年前,而大约在45.4亿年前(误差约1%),地球和太阳系内的其他行星开始在太阳星云——太阳形成后残留下来的气体与尘埃形成的圆盘状——内形成。

在地球演化过程中,发生一些天文与地质事件,将事件的时间段叫做地质时期。

地核的温度大约是6880℃,比太阳光球表面温度(5778K,5505°C)要高。地球上最高 温度发生在氢弹爆炸中,一次爆炸能达到1亿℃,这温度是太阳表面温度的16667倍,比太阳核心的温度(1400万摄氏度)高多了。

因为地球自西向东旋转,而地磁场外部是从磁北极指向磁南极(即南极指向北极),所成的环形电流与地球自转的方向相反,所以是带负电的。



【086、这些地方无法用“科学”解释,却真实存在,一起来看吧】


2021-05-24 我们都是科技宅

虽然最近几年人类的科学技术水平有了非常大程度上的提高,但是以现在人类的科技水平想要清楚地了解地球还有一定困难,因为现在地球上仍然有一些人类无法解释的谜团。有一些地方由于太过神奇,很多科学家认为这些地方极有可能是外星文明到达过地球的证据。

第一卡瓦伊真火山。

在印度尼西亚爪哇岛的东部,有一个卡瓦伊真火山,在二零二一年的时候,这座火山因为喷发而名声大震。

可能有人有疑问,火山喷发在地球上是很正常的事情,为什么这座火山的喷发却能够声名大震呢?

这是因为卡瓦伊真火山并没有喷发出黄色的岩浆,而是喷发出了蓝色的岩浆。

这些蓝色的火焰就好像是从地底喷发出的地狱之火,甚是恐怖吓人。

后来很多科学家对其展开过探索,然而都没有找到卡瓦伊真火山喷发蓝色火焰的真实原因。

第二浮眼岛。

浮眼岛坐落在阿根廷的北部,这座岛是被一位电影制片人发现的。这座岛的周边有一个环形的湖水,还行的湖水中间就是浮眼岛。

众所周知,海洋上的岛屿,大部分在水下都有很深的根基,然而浮眼岛就仿佛是漂浮在水面上,在湖下并没有任何实体。

另外很多人说只要接近浮眼岛,周边的湖水就能够明显的感觉到十分寒冷。

浮眼岛周边的水域比其他水域的温度平均要低十度左右,直到今天科学家都五法探索出这座岛的成因,很多人认为浮眼岛就是外星人的基地。

第四娃娃岛。

娃娃岛在墨西哥,因为在这座岛屿的树上挂着很多娃娃儿,很多人觉得这个岛屿就像是幽灵的岛屿,即便是白天前往都感觉到非常阴森恐怖。

另外还有人说,在娃娃岛上曾经有三个女孩因为玩水而被溺死,即便现在也有人传说,只要晚上登上娃娃岛就能够看到女孩在水里洗澡,也许就是被淹死女孩的鬼魂。

第四克勒尼玛塔神庙。

在这座神庙内,有超过两万只老鼠,这是因为印度人认为这些老鼠是印度卡尔尼马塔神的本体,印度人非常照顾这些老鼠,甚至会拿牛奶喂老鼠,导致这座神庙内老鼠越来越多。

现在虽然有很多游客,希望能够一睹神庙的阵容,然而却很害怕神庙周围的老鼠不敢靠近。

第五魔鬼水壶瀑布。

魔鬼水壶瀑布在美国的明尼苏达州,这条瀑布有两只,一只正常落入下面的湖泊之中,而另一只则落入到山的山洞里。然而这个山洞就像是无底洞一样,这么多年来水始终没能把山洞填满。

第六百幕大三角。

提起百慕大三角很多人都非常熟悉,因为在百慕大三角发生过许多离奇的事情,比如说飞机和船只就会在这个地方离奇失踪。有很多人说百慕大三角也许是外星人的通讯地点,然而至今科学家都没能解开百慕大三角的谜团。

结语:在地球上神秘的地方依然非常多,等待着人类去探索。



【087、只有比了你才知道地球到底有多“大” 】


2017-12-08 

地球是人类目前唯一的家园,是太阳系八大行星之一,地球的平均半径大约为6371千米,赤道(大圆)周长大约为4万千米,这些数据,对于我们人类来说地球已经是很大了。

当然地球和宇宙中的一些天体对比时也是有一定的优势的。比如地球和月球相比,就很有大哥的风范,因为月球的半径只有1736千米,约为地球半径的四分之一。

当然地球的个头在太阳系八大行星中也不是最小的,地球的体积和质量应该是大于水星,其平均半径为2440千米、也大于金星,其平均半径为6052千米,也大于火星,其平均半径为3395千米。

但是,地球如果和太阳系八大行星中的远日行星天王星和海王星来比会是怎样呢?天王星平均半径达25559千米,海王星平均半径达24766千米。我们让他们与地球同框来对比下。

这才刚刚开始,如果地球和太阳系当中的巨行星木星和土星对比,又会怎样呢?木星平均半径达71493千米,土星平均半径达60270千米。

以上是地球和太阳系的八大行星对比,如果地球和太阳系的老大太阳来对比下呢?恒星和行星的个头差距是极其惊人的,太阳的平均半径大约为696000千米。在太阳面前,八大行星都是小弟。

在上图中,地球已经小到难以辨别了,但是太阳只不过是一颗普通的恒星,如果和更大的恒星对比,那又会有怎样惊人的差距。如果和天狼星对比呢?天狼星是大犬座的一颗恒星,其平均半径达1256280千米,约为太阳半径的两倍。

我们继续,如果地球和北河三对比,那么在图中地球的大小大概就只占一个像素的空间。北河三位于双子座,是一颗红巨星,其光度为太阳的32倍,其平均半径大约为太阳半径的8.8倍。

但是,如果我们和大角星对比,那么地球就被比没了,也就是说和大角星对比连一个像素都不到,在和大角星对比中木星只有2个像素。大角星平均半径大约为太阳半径的21倍。

接下来是宇宙中天体的巨头登场了,首先是参宿七。参宿七位于猎户座,是一颗超蓝巨星,距离地球约863光年。参宿七的平均半径约为太阳半径的77倍。

和参宿七对比已看不到地球

下一个登场的巨头是猎户座一等星,也就是参宿四,它简直太大了,在和参宿四的对比中,我们太阳系的老大太阳也只能显示一个像素的空间了。参宿四是一颗红巨星,其半径大约为4.2-5.1个天文单位(一个天文单位为1.5亿千米)。

当然在宇宙中还有很多比参宿四大的天体,我们不一一对比了,我们直接来看目前人类已知的最大天体大犬座VY和太阳的对比。大犬座VY是一颗位于大犬座的红色特超巨星,距离地球4900光年,其半径约为太阳的1420倍。

通过以上的对比,我们的地球到底是大还是小呢?



【088、最初的大气层没有氧气】


2015-06-04 华龙网

地球形成以后,由于地球引力,它会把星云中的气体吸引在它周围。

此外,地球刚形成时,很不稳定,加上地壳很薄,以及经常遭受小行星的撞击,致使地球经常发生火山喷发。

火山除喷出大量岩浆外(它们冷却后形成火山岩,又成为地壳的一部分),还喷出大量气体。久而久之,就使地球上空形成一厚厚的大气层,其上限可达地表以上5700千米,当然最上面的气体是很稀薄的,越往下气体的浓度越大。

而空气密度最大的,能起空气对流作用的是离地球地表10千米左右的对流层。由于空气经常对流,所以上、下所含的气体浓度很接近。

原始的大气层的成分主要是氢气和甲烷、一氧化碳、二氧化碳,少量为水汽、氮气、硫化氢和氨等,其中一氧化碳、甲烷和硫化氢都是有毒的,而且最初的大气层中没有氧气,这种大气环境是不适合动植物生长的,但却适合一些厌氧细菌和不需氧气的蓝藻类等生长,甚至可以说这种大气环境恰好适合于地球生命的产生。

所以科学家要培养细胞,创造生命,只能模拟这种大气环境来进行。

现今地球大气层的成分与过去完全不同,那么40亿年前的地球大气层成分是如何确定的呢?

一是根据现今火山喷出的气体来推断;

二是根据太阳是由氢气所组成,说明当时太阳星云中氢气是占主导地位的;

三是根据今天行星的大气成分来确定,如金星大气层中二氧化碳高达95%、氮气占3%、水汽1%,氧气极少;火星的大气层主要也是二氧化碳,其次是氩气;木星的大气层主要为氢和氮,余者为甲烷和氨气。而土星的大气层为氨气和甲烷。天王星、海王星大气层为氢气和甲烷。

总之,这些星体大气层中氧气都是极少极少的,相反多为氢气、二氧化碳、甲烷、氨气…… 这应与地球早期的大气成分相近。

从38亿年前发现最古老的化石到距今5.42亿年,是地球生命起源与早期演化的历史阶段。

从原核细胞到真核细胞,再到多细胞,从低等藻类到高等藻类,乃至宏体植物和动物的出现,生命经历了由简单到复杂的早期发展阶段。特别是有性繁殖的出现极大地促进了生物的分异和进化。

17世纪中叶之前,人们认为最原始的生物为微生物(即细菌),微生物是能自然产生的。

为此,法国微生物学家巴斯德做了3个实验,他把半瓶肉汁放在曲颈玻璃瓶内,然后把瓶颈拉成“S”形长管,并将肉汁煮沸灭菌,瓶口没密封,空气可进去,但微生物相对较重进不去,由于瓶内无微生物故不会变质。

相反,若无“S”形管,含微生物的空气可入内,瓶内肉汤就会因大量微生物滋生而变质。这说明了微生物是不会自然产生的,那么空气中的微生物又是从哪儿来的呢?

为了揭开这个谜,科学家进行了大量工作和实验。20世纪50年代美国科学家米勒,模拟了地球最初的大气成分,把氢气、氨(NH3)、甲烷(CH4)和水蒸气等装入容器中,加热至100摄氏度,然后放电轰击,经过一周连续试验,结果合成了氨基酸,它是有机物质蛋白质的基础。

这个实验表明,自然界的无机物水、氢、甲烷等在闪电或高能粒子流等的作用下是可以合成有机物的。

1924年奥巴林提出了团聚体学说,团聚体是一类多分子体系,它可采用人工合成的多肽、多核苷酸等聚合而成,类似的团聚体在深海海水里可以找到。

若在团聚体内加入葡萄糖转化酶和B淀粉酶,在它们作用下,团聚体就会转变为麦芽糖和淀粉,在适当条件下,还会出现类似繁殖的萌芽现象。

尽管如此,如何进一步发展为最简单、最原始的生命——细胞,至今仍然未解决。

细胞至少需具备两个条件:一是它有能自我复制的遗传系统,从而使得生命能够一代一代遗传下去;二是要有细胞膜才使生命结构与外部环境分开,成为一独立的生命单元。



【089、最新视频图像呈现地球“茧状磁场地图”】


腾讯太空2017年03月24日

[摘要]目前,欧洲航天局科学家最新绘制茧状地球磁场地图,能够呈现“岩石圈磁场”详细信息。

最新视频图像呈现地球“茧状磁场地图”

欧洲航天局最新公布地球岩石圈磁场“茧状地图”,较弱的层状结构包裹着地球。

据英国每日邮报报道,目前,欧洲航天局最新公布地球迄今最复杂的“岩石圈磁场地图”,呈现地球周围茧状磁场外存在一个较弱的层结构。

欧洲航天局“雨燕”卫星最新绘制出地球磁场外层结构的磁信号详细状况,揭晓地球磁场历史的最新信息。经过3年时间收集数据制作一段视频,呈现磁场外层状结构,这种层状结构是由太空电流和地球上层岩石圈磁化岩石形成的。

虽然地球磁场主要是由于外核熔铁运动产生的,但在3000千米深度位置存在一个较弱的层状结构,它仅占地壳和上地幔的6%。虽然磁场外层状结构很难从太空角度观测,但是雨燕卫星能够帮助科学家绘制岩石圈磁场的详细状况,这将揭晓比之前预测更精确的变化,这是地壳地质构造变化的结果。

丹麦科技大学尼尔斯-奥尔森(Nils Olsen)说:“通过将雨燕卫星和德国CHAMP卫星历史数据结合在一起,并且使用一种最新建模技术,可能提取地壳磁化的磁场信号。”

研究人员发现中非首都班基附近存在磁场异常,这里的磁场更强,但为什么会这样仍是一个谜团。一些人猜测,这可能是5.4亿年前一颗陨石碰撞形成的。欧洲航天局指出,伴随着磁北“偏离”,地球磁场总处于变化之中,磁场极性每几百年会翻转一次。

通过分析地球磁场可使科学家观察地壳历史时期的“快照”,伴随着新物质通过火山活动性产生,富含铁物质将指向磁北方向。这种活动性通常发生在海底,当磁极周期性翻转,凝固岩浆形成“条状”,揭晓磁场历史信息。

欧洲航天局“雨燕”卫星任务主管鲁恩-弗罗伯格哈根(Rune Floberghagen)说:“理解地壳并非易事,我们无法简单地钻探测量地壳结构、成分和历史,从太空角度观测具有较大的研究价值,可提供地球外壳的磁性结构。”

最新绘制的地球磁场地图提供了全球磁场条状结构,有助于科学家更好地理解磁场和构造活动性。美国肯塔基州大学达南杰-拉瓦特(Dhananjay Ravat)说:“磁场条状结构是磁场逆转证据,并且是分析海底地磁痕迹的重要分析依据,有助于重建磁场内核历史变化,这将有助于我们调查分析地壳板块运动。”(悠悠/编译)



【090、为什么俄罗斯的研究者认为:只有毁了月球,地球才能安全?】


2021-05-21 玩咖生活

地球和月球他们在一起已经40多亿年了,科学家们认为月球的年龄比地球大概小2亿岁左右,这意味着40多亿年来,地月一直紧紧在一起。

和太阳系的其他七大行星不同,地球只有月球,唯一一个“天然卫星”,由于“潮汐锁定”的原因,月球始终只能用一面,看着地球隔着几十万公里的距离,一看就是几十亿年,从来没有厌烦。

为什么俄罗斯的研究者认为:只有毁了月球,地球才能安全?

地球和月球的间距是38万公里,这个距离在天文学上来说是非常小的,可是它们之间的环境差距却是如此巨大,这引起了一代代无数科学家的兴趣。

我国自古以来就有嫦娥奔月的神话故事,几千年来我们对月亮继续无限的期望和遐想,1969年月亮神秘的面纱终于被人类彻底揭开。

这一年阿姆斯特朗成为了第1个登上月球的人类,这是人类文明的一大步,可以说是“里程碑”。

从这时开始,我们终于切身验证了月球的身份,原来月球只是一颗普通的星球而已,并没有什么与众不同之处。

随着登月活动的结束,我们取得了关于月球的大量数据,但是对于月球依旧有很多含糊不清的地方,哪怕是科技发展到现在这个地步,人类已经登上了月球,几十年的今天对于月球依然存在着疑惑。

科学家认为月球是外星人的基地——月背上停靠着外星人的飞船,甚至有些人认为月球本身就是一个巨大探测器,存在的目的就是监视地球的发展。

甚至有些脑洞大开的人认为,月球本身就是一座巨大的宇宙飞船,其内部是中空的,但是这些都不靠谱,只是天马行空的猜测罢了。

月球存在的真正意义究竟是什么?

这是一个终极问题,因为你不知道生命的意义。此时,一位来自俄罗斯,名叫弗拉迪米尔克鲁因斯基的科学家却声称:只有将月球毁灭了地球才能够安稳地存活下去,这又是什么道理呢?

弗拉迪米尔克鲁因斯基表示:

月球的存在让地球接收到的光照少了很多,如果在地球诞生之初就没有月球,地球就能接收到更多阳光,这样地球四季就不会有过于明显的变化,而是能一直保持着春天的感觉。

如今我们总是担心全球变暖会导致两极冰川大量融化导致海平面上升,可是如果在地球诞生之初就没有月球的干扰,根本不用担心这些问题,因为一切早就安排好了。

按照这位科学家的说法,将月球毁灭究竟会怎么样呢?

我们人类就毁灭了,失去了潮汐力的作用,海洋的潮起潮落现象就会消失,洋流会消失,我们的地球会变成一潭死水,生态系统的稳定彻底崩溃。

这时候有人会说太阳能够照顾地球,太阳难道还能提供潮汐力吗?

我们不否认太阳的强大,但是太阳距离地球1.5亿公里,实在太远了,所以想要依靠太阳的想法显然不现实,对于现在的人类而言是离不开月球的。

地球自转轴有个倾斜角:23.5度。又由于月球距离地球足够近,又足够大,所以,月球的引力对地球自转引起到了稳定器的作用。

如果没有月球,地球会因为各个天体的引力而东倒西歪,在一定区间内晃动,火星其实就是如此。

地震和月球到底有没有关系?

这件事已经困扰了很多科学家。如今,日本防灾科学研究所和美国加州大学洛杉矶分校的研究人员组成的联合研究小组终于证实:月球引力影响海水的潮汐,在地壳发生异常变化积蓄大量能量之际,月球引力很可能是地球板块间发生地震的导火索。

海水的自然涨落现象就是人们常说的潮汐。当月亮到达离地球近处时,朔望大潮就比平时还要更大,这时的大潮被称为近地点朔望大潮。

研究者发现,地震的发生与断层面潮汐压力处于高度密切相关,猛烈的潮汐在浅断层面施加了足够的压力从而会引发地震。

哥奇兰等人首次将潮的相位和潮的大小合并计算,并对地震和潮汐压力数据进行了统计学分析,采用的计算方法来自于日本地球科学与防灾研究所的地震学家田中。

田中从1977年至2000年间全球发生的里氏5.5级以上的板块间地震中,调查了2207次被称为“逆断层型”地震发生的地点、时间等记录,以及与发生地震时月球引力的关系,结果发现:地震发生的时间,与潮汐对断层面的压力有很高的关联性,月球引力作用促使断层错位时,发生地震次数较多。

田中认为:“月球的引力只有导致地震发生的地壳发生异常变化的作用力的千分之一左右,但它的作用是不可小视的,它是地震发生的最后助力,相当于压死骆驼的最后一根稻草。“

每一个星球存在的价值都是不一样的,所以少了哪一个都可能会影响到地球的稳定性,也会威胁到人类的生存,如果真的把月球炸掉,那人类也就不存在了。

(另起一页)

【下部】

【人类篇】



【导论1、原罪来源于人猴杂交】


网文《丹尼索瓦人,东亚人的神秘先祖之一,中国人身上有他们的基因吗?》报道:

中学历史课本讲到中国古代历史时,第一课的内容往往便是元谋人、北京(猿)人等这些几十万甚至上百万年前的古人类,那么,如今的中国人是这些人的后裔吗?答案是否定的,事实上,今天东亚大陆上的人类,和这些人没有关系。现代智人的历史要晚的多,距今历史不到十万年。

那之前的元谋人等都是怎么回事呢?这就涉及人类演化历史了。

灵长类的演化史可追溯到距今6500万年,一直演化到230万至240万年前的非洲,这里的“人属”从南方猿人属分支出来,这些“人属”物种和亚种后来分散到世界各地,形成了不同的人属物种,但这些人属物种后来几乎都灭绝了,只有一支残留,这就是智人。

智人是人属唯一的现生物种,大约在距今25万年到40万年间演变出来,其起源地在东非,之后这批人开始对外迁徙,是如今世界各地几乎所有人类的祖先。这是如今人类演化学中最主流的观点,有极大的证据可以证明。

人类迁徙路径

然而,除智人之外,其它的人属真的就全灭绝了吗?并不是!今天的人类,绝大部分血统都是智人的,但除了智人外,也有极少数其它人种的血统在某些民族身上还有残留,比如我们东亚人身上,就带有少量的丹尼索瓦人的血统!

丹尼索瓦人,可能大部分人对这个名称是陌生的,这是个什么样的人种呢?

公元2008年,在今俄罗斯境内西伯利亚南部阿尔泰山丹尼索瓦洞的古遗址中发现了古人类的化石,化石包括一块指骨和一颗牙齿,以及一些饰物。通过DNA测序,该化石为一名5到7岁的女性,被称为“X女”。DNA的检测结果表示,这个人并不是智人,而是在上一个冰河时代,与智人(现代人)共同生活在地球上的另一个人种,按照发现地,他们被命名为丹尼索瓦人。

利用现代技术复原的该女性

丹尼索瓦人依靠双腿行走,但身体构造与同属人属的现代人和尼安德特人有所不同,它与尼安德特人是姐妹群关系,即由同一祖先衍生的两个分支。(尼安德特人是1856年在德国尼安德河谷被发现的一种古人类。目前按照国际科学分类二名法归类为人科人属,至于是否为独立物种还是智人的亚种则一直不确定,随着2010年的研究发现部分现代人是其混血后代后,他们可能被归类于智人下的一个亚种。)

总之,根据2010年初公布的检测结果,她属于一个全新的人类种群!

那么丹尼索瓦人的演化史是什么样的呢?根据目前的考证,初步判断他们的迁徙路线是:30万年前分化出来,28万年前,他们到达辽宁金牛山地区。经过8万年的生存斗争,他们淘汰了本土的北京直立人(著名的北京猿人),成为了东北亚地区的人类居民。2-3万年前,他们在西伯利亚消亡。

为什么会消亡呢?应该是被智人击败了!

但是,丹尼索瓦人并没有完全灭绝,其族群的基因在如今的亚洲人身上仍然存在,毕竟古代的族群竞争中,落败者的基因(尤其是女性基因)是会有一部分被融入征服者的基因当中的。比如,在如今太平洋上的巴布亚新几内亚的现代美拉尼西亚人中有约5%基因与丹尼索瓦人相同,这可能是美拉尼西亚人的祖先在亚洲东南部与丹尼索瓦人相遇并通婚,然后美拉尼西亚人的祖先来到巴布亚新几内亚。

除此之外,更惊人的发现是:藏族的基因中也有丹尼索瓦人的成分!2019年中国、德国等研究人员发现,在青藏高原一处洞穴内发现的人类下颌骨化石属于丹尼索瓦人,这被当年的美国《科学》杂志评选为2019年十大科学突破。

另外,发表在《自然》期刊上的一项研究发现,藏人和夏尔巴人的高海拔基因源自丹尼索瓦人。一个国际团队测序了40名藏族和40名汉人的EPAS1基因,藏人和汉人的祖先在大约2750年到5500年前分离。藏族的EPAS1的一个不同片段在其他人类身上无法找到。他们随后比较了已灭绝人类近亲尼安德特人和丹尼索瓦人的DNA序列,确认基因是源自丹尼索瓦人。根据进一步考证,藏族的基因有94%来自现代人种,6%来自已灭绝的人种(丹尼索瓦人)。

关于藏族起源,有一个著名的传说——慈悲心的老猴子父亲,即猕猴与罗刹女交配繁衍出藏民族先祖,部分学者认为这实际就是对上古历史的一种隐喻:“猕猴”指的便是从甘肃青海一带迁徙过来的原始汉藏人族群;而“罗刹女”指的是藏地土著,也许就是残留的丹尼索瓦人,二者结合的传说隐喻远古时期两地氏族之间的联姻。而藏民族适应极高海拔缺氧环境的基因,有可能就源于丹尼索瓦人。

那汉民族有没有丹尼索瓦人的基因呢?根据目前的研究,应该也是有一点的,不过比例应该相对较低,而且由于汉族体量过大,分布也过于广泛,不同地区的丹尼索瓦人血统也不同,而且由于丹尼索瓦人发现得较少,所以具体数值还无法得出。

谢选骏指出:不少中国少数民族神话传说,人类祖先曾与猿猴杂交——原来竟是依据了上述事实!


《科学家正渐渐揭开人类形成之谜》(转自《北京科技报》,王金元编译)报道:

新的研究认为,科学家发现人类与猿分道扬镳源于基因

现代人类是古人类与黑猩猩杂交的后代

黑猩猩是现存与人类关系最密切的“表兄弟”,因为它们有98%~99%的基因与我们的一样。然而,微小的差别导致了我们与动物的不同。在这些微小差别中,到底是哪些基因让我们在与黑猩猩“分家”之后,变得如此独特?科学家正在寻找那些让我们有别于其他灵长类物种的遗传差异。一年前,科学家完成了人类与黑猩猩的基因比较,获得了有关人类大脑在过去几百万年间发生重大变化的重要发现。据近日的《时代》杂志报道,科学家称,一旦大猩猩和其他几个灵长类动物的基因排序完成,那么就可以解释是什么造就了我们成为人类。

第一线希望:找到导致人类语言能力产生的突变基因

科学家没等黑猩猩基因图出来就开始探测人类与猿之间的根本区别。当古生物学家收集越来越多的化石时,就从解剖学方面来寻找区别,结果发现人类进化的家谱图,并知道了在我们大脑进化前的数百万年前,我们就已经直立行走了。

直到20世纪60年代,我们才从分子水平知道我们与猿之间的差别。后来,科学家就掌握了黑猩猩与人类的基因差异,并发现,一个叫“FOXP2”的突变基因,在20万年前的进化中,对人类语言能力的提升起了关键作用。2004年,美国科学家识别了染色体7上的一个基因上的一个微小变异,此基因与阴凝蛋白的生产有关,而这种蛋白能使肌肉收缩。现代人都有此基因,而其他灵长类动物没有这些基因,因此,科学家推断这是我们祖先在大约200万年前进化成小下巴肌肉的原因。小下巴肌肉无力,导致脑壳和脑袋增大。不过,这一推断存在争议。

惊人发现:人类与猿分道扬镳源于基因进化

上个月,《科学》杂志发表的一篇文章解释了基因是如何推动我们与猿分道扬镳的。美国科学家在大脑区发现了一个叫“DUF1220”的基因,此基因与大脑的高度认识能力息息相关。科学家发现,此基因的变种在许多灵长类中都有,但人类携带最多。

另一发现首次发表在两个月前的《自然》杂志上,也描写一个与人类发展的关键基因。美国加州大学的科学家用电脑来查找人类、黑猩猩和其他脊椎动物的基因变化速度,发现了49个分散区域与进化有关,他们称之为“人类加速区(HARS)”。

在此区域中,令人感兴趣的是一个进化最快的区域———HAR1,其进化速度比其他基因快约70倍。HAR1在妊娠期的大脑发育中可能同语言、意识思维和感知等高级功能有关。这一过程发生在妊娠后第7至第19周之间,这是一个关键时期,因为许多神经细胞正开始执行各自的功能。所以科学家推断,它可能在人类大脑皮层比原来增长3倍的过程中起到了至关重要的作用。

现代人类可能是人类祖先与黑猩猩杂交的后代?

基因比较导致一个令人瞠目的研究结果—————人类祖先可能与黑猩猩“同居”过,并繁衍后代,继而有一支再进化成了现代人类。此研究结果是人类基因组计划的最新成果,发表在几个月前出版的《自然》杂志上。

据此,科学家认为,原始人类和黑猩猩、大猩猩、猩猩、短尾猴拥有同一祖先,其中,人类与黑猩猩在1000万年前进行了第一次分裂。接着,人类和黑猩猩朝不同方向进化,彼此告别了400万年后,它们又藕断丝连地走到了一起,并开始了“夫妻生活”。新结合的结果是诞生了一个新的、兼有人类和黑猩猩特征的第三种“杂交群体”。共同生活约120万年之后,它们做了最后的告别,经过第二次分裂后,产生了三个不同的分支,一支形成了现代人类,而另一支形成了现代的黑猩猩,还有一支灭绝了。因此,新结论认为,现代人类原来是古人类与黑猩猩杂交的后代。

而且,年轻的X性染色体证明,人类祖先和黑猩猩祖先很可能在较长的一段时间里有过杂交。研究人员发现,人类和黑猩猩之间的不同基因在很长一段时间内一直出现过分叉。从年代来看,两者的X性染色体都非常“年轻”,比其他染色体的平均年龄小120万年左右。这是因为人类和黑猩猩杂交后导致X性染色体的选择范围更多,经过基因重组后,它们的X性染色体就比其他染色体年轻。这表明人类和黑猩猩拥有共同的祖先,到距今比较近的时候才彼此分裂。

黑猩猩和人的基因仅有1%的差别,基因破译工作将最终揭开人类形成之谜。 

今年7月,德国和美国科学家利用破译人类基因组的技术,对穴居人30多亿对DNA链进行破译和排序,以寻找人类与穴居人是否曾有相互交配的证据。如果曾相互交配,在他们的后代又发生了什么。研究人员相信,如果破译出穴居人所有的遗传密码,不仅能找到他们在人类进化史上扮演什么样的角色;作为人类的近亲,他们是否与人类“通婚”,如果有,他们的后代怎样了;破译了密码,还能寻找穴居人与人类的不同,可以为预防人类疾病提供线索。

科学家们希望通过对比黑猩猩、人类和穴居人的DNA发现是什么样的基因造就了我们人类。通过以前的基因分析工作,黑猩猩和人的基因仅有1%的差别,而在这1%里,穴居人和人类有96%是相同的,另外的4%是和黑猩猩一样的。德国马克斯·普朗克人研究院的斯沃特·帕博说:“对这些不同和相同的对比,科学家们希望找到人类进化的明显特征,甚至是人类的认知能力如何形成。”

基因破译与比较工作虽然异常复杂,但正在渐渐揭开我们人类之所以成为人类的最大谜团。

谢选骏指出:从生物学的角度看,可说“原罪来源于人猴杂交”——因为这是一种“退化”,而不是一种“进化”了。并非“所有演化都是对的,“适者生存”真是一个邪恶十足的口号!


《人猴“杂交”胚胎首次存活20天!潘多拉魔盒被中美联合打开》(2021-04-17 新民周刊)报道:

如今,能存活20天的“人-猴胚胎”已经来了,希望全球公认一致的伦理以及法律的清晰界限,不会来得太晚。

撰稿 | 菲尼克斯

人类第一次制造出了存活20天的“人-猴胚胎”!4月15日,这项中美科学家合作得出的研究成果,在国际顶级科学期刊Cell上发表。

有人把它看作科学研究的显著进步,称赞它具有提高全人类的生命健康水平的潜力;有人认为这有巨大的伦理风险,无异于把人类推到了“制造怪物”的悬崖边缘。它究竟是福是祸?

同类研究的“里程碑”

该联合研究的团队来自中国的昆明理工大学和美国的索尔克生物研究所。人的多能干细胞具有分化成多种组织和器官的潜能,这次的研究就是把人的多能干细胞注入食蟹猴(又称“长尾猕猴”)的胚胎中,培养出“人-猴嵌合体胚胎”。

食蟹猴

研究者选取了132枚体外受精、发育到第6天的食蟹猴胚胎,在每一枚中注射了25枚来自人的多能干细胞。

注射一天后,全部132枚猴胚胎中都出现了人来源的细胞。嵌合体胚胎发育到第10天,有111枚能正常生长。之后,这些胚胎的存活率逐渐降低,在第15天出现了锐减。

第19天,存活的嵌合体胚胎只剩下3枚。第20天,所有胚胎死亡,实验结束。

这次实验中,不仅嵌合体胚胎的存活率比之前的类似研究有了提升,人细胞在“人-猴胚胎”中所占的比例也达到了2%-7%。

“创造亚当”?图中的彩色球体是“人-猴嵌合体胚胎”的图像。图源:季维智,昆明理工大学。

这项研究很快引发了争议。研究论文于Cell发表的同一天,同为国际科学顶级期刊的Science和Nature各自刊登相关文章:前者的报道文章中, 耶鲁大学的干细胞生物学家Alejandro De Los Angeles 说:“该论文是干细胞和种间嵌合体领域的里程碑。”

而后者的报道文章指出:有人质疑使用灵长类动物进行此类实验的必要性——与鼠、兔等啮齿类动物相比,灵长类动物受到更严格的研究道德规范的保护,他们担心这样的工作可能会引起公众的反对。

初衷为造福人类

那么,为什么要做这样的研究?

培养人和动物“杂交”的嵌合体胚胎,很容易被联想到是怀有制造怪物、“生物兵器”的邪恶想法;实际上,科学家做这件事,主要是为了解决人类器官移植遇到的现实问题。

以中国为例,每年国内因终末期器官衰竭等待器官移植的患者就有约30万例,但实际上只有1-2万例最终完成了器官移植,最主要的原因就是器官供体十分有限。因此,科学家试图寻找一些其他的方式来解决难题。

可选的方法包括3D打印、在体外培养类器官、从动物身上移植器官,或是让嵌合体动物“长出”人的器官。例如,猪长出人的心脏,那么用于移植时,排异反应可能比直接使用猪心脏小得多。

此次存活20天的“人-猴胚胎”的研究团队里,美国索尔克生物研究所的Juan Carlos Izpisua Belmonte教授正是近年来致力于研究上述的“嵌合体胚胎”。

在动物和动物之间,类似的实验已经成功。2010 年,东京大学的中内启光团队制造了“大鼠-小鼠嵌合体”,让小鼠长出了大鼠的胰腺,而且这些胰腺能够正常分泌胰岛素。

接下来就是“人-动物嵌合体”。2017年,Belmonte率先开展了“人-猪胚胎”研究,向1400个猪胚胎中注入人类的多功能干细胞。实验中,他们成功在猪胚胎中检测到人类细胞的存在,不过比例只有不到十万分之一,嵌合体胚胎中大部分还是猪的细胞。

这样的比例是不可能顺利形成人的器官的。Belmonte认为这可能是由于人类与猪的差异性太大,随后他决定在与人更接近的物种上开展研究。

2019年,他的团队率先培养出“人-猴嵌合体胚胎”。不过,由于伦理上的考虑,在胚胎发育的第14天,也就是即将生成中枢系统时,他们终止了实验。最近与中国团队联合开展的研究,可以看作是他2019年研究的“升级版”。

Belmonte表示:“深入研究人类和灵长类动物的胚胎嵌合体可以帮助我们更好地了解人-动物胚胎嵌合体的生长阻碍,同时也有助于帮助我们寻找破除阻碍的方法。”

规范约束待完善

对于本次研究面临的伦理和法律风险,昆明理工大学团队的谭韬表示:研究是按照国家法律法规要求进行的。中国现行规定并未禁止嵌合体胚胎的实验,但研究需要得到伦理审批。这是一项跨国合作研究,在研究的前期、中期和结束后,中国和美国方面都对研究的科学性和伦理进行了数轮咨询和审查。在论文中,研究者们还附上了接受伦理审查的详细过程。

可以看到,本次实验是在体外进行的,且只培养了20天就终止,没有进一步移植进入体内并出生,这没有跨越目前的伦理红线。但这无法避免它带来的巨大争议。

因为人们一定会继续联想。假如“人-动物嵌合体胚胎”继续生长,最后出生成为独立的生命体,ta们该如何被定义?是“人”还是“动物”?是否会拥有智慧?是否能拥有智慧生物的权利?

如果这样的生命体被认为具有哪怕只有一部分“人”的属性,那在伦理上人们还如何接受“制造”ta们只是为了“获取器官”?

尤其是,当嵌合体胚胎中的动物是灵长类动物,问题就更为复杂:由于与人类亲缘关系更近,灵长类动物具有更高级的智慧,它们是否要拥有更多的权利?

各国现有的约束尺度各不相同。美国国立卫生研究院(NIH)规定:有关“人-灵长类动物嵌合体胚胎”的实验不能得到他们的资金支持;2015 年,该机构宣布暂停资助此类研究。

日本曾经规定含有人细胞的动物胚胎不能培养超过14天。但在2019年,日本新的规定表示:在科学合理且必要的条件下,嵌合体胚胎不仅可以在14天后继续培育,而且允许被移植到代孕动物体内,但不能与人的生殖细胞进行任何结合。

再看看“人-动物嵌合体胚胎”的创建过程:首先,利用“基因剪刀”之称的CRISPR技术,删除猪胚胎内形成器官的关键基因,创造遗传“空位”;然后,把人类的多能干细胞注入猪胚胎内。

“CRISPR”“基因剪刀”这些名词,让人们不难联想到2018年引起舆论哗然的“基因编辑婴儿”事件。事件中南方科技大学原副教授贺建奎正是使用了该项技术,宣称让婴儿“先天免疫艾滋病”,并让“基因编辑婴儿”出生。《新民周刊》曾对此事件做过封面报道。(点击就看: 基因编辑人提前到来,哪些事情我们还没准备好? )

《新民周刊》对“基因编辑婴儿”的报道。

2019年12月30日,“基因编辑婴儿”案在深圳市南山区人民法院公开宣判。法院审理认为,贺建奎等3名被告人未取得医生执业资格,追名逐利,故意违反国家有关科研和医疗管理规定,逾越科研和医学伦理道德底线,贸然将基因编辑技术应用于人类辅助生殖医疗,扰乱医疗管理秩序,情节严重,其行为已构成非法行医罪。贺建奎被判处有期徒刑三年,并处罚金人民币三百万元;其余两名被告人也分获有期徒刑和罚金。

此事件促进了我国相关立法的进程。于今年3月1日施行的刑法修正案(十一)中,增添了相关内容:“将基因编辑、克隆的人类胚胎植入人体或者动物体内,或者将基因编辑、克隆的动物胚胎植入人体内,情节严重的,处三年以下有期徒刑或者拘役,并处罚金;情节特别严重的,处三年以上七年以下有期徒刑,并处罚金。”

新情况有新对策。Nature杂志的报道表示:国际干细胞研究学会年会可能将于下个月公布修订后的干细胞研究指南,对“人-灵长类动物嵌合体”做出规范。

如今,能存活20天的“人-猴胚胎”已经来了,希望全球公认一致的伦理以及法律的清晰界限,不会来得太晚。

部分资料来源:中国生物技术网、果壳网

谢选骏指出:打着医学的旗号,从事原罪的勾当,这就是现代科学的基本趋向。



【导论2、“杂种”是对高加索人的赞美】


《人类原来是个混血物种》(CARL ZIMMER 2016年3月22日)报道:

根据星期二出版的《科学》杂志内的一份全球基因组的分析报告,在远古时期,现代人的祖先同尼安德特人及另一个已灭绝的丹尼索瓦人至少有过4次混种繁衍行为。作者推测,这种混种繁衍可能给予现代人类基因强大的免疫能力。

“这也是另一种遗传学结论,人类进化是极其简单的模式。”巴塞罗那生物进化学院的古遗传学专家卡尔斯·拉鲁斯-福克斯说。他并未参与此项研究。

这个最新研究详诉了一系列最近几年的发现,表明现代人类祖先曾经同数量惊人的近亲共同生活在这个星球上——数万年前已经灭绝的尼安德特人和丹尼索瓦人。

然而,他们消失前,至少数次曾与我们的祖先混种繁衍,今天我们携带的DNA就是来自他们的邂逅。

首次古人混种的线索出现在2010年,科学家发现一些人类——主要是欧洲人——携带的DNA与尼安德特人化石中提取的物质匹配。

后来的研究表明,现代人的祖先首次与尼安德特人相遇是在5万多年前走出非洲之后。

但是,尼安德特人不是仅有的我们祖先遇到的人类。在西伯利亚一个叫做丹尼索瓦的洞穴里发现的一个指骨中提取的DNA则来自另一个人类种群。

最新研究显示共有三种种群——现代人,尼安德特人和丹尼索瓦人——享有共同祖先,生活在大约60万年前。没什么奇怪的,一些现代人的祖先还混交了丹尼索瓦人。

他们的一些DNA已经存在于生活在美拉尼西亚的人身上,那是一个太平洋区域,包括新几内亚和周边的岛屿。

那些首次发现仍留下许多重要问题尚未解答,比如我们的祖先怎样经常和那两个种群的人混种繁衍。科学家们已经找到一个新方式去研究鲜活的人的DNA,去解决这些迷题。

约书亚·M·阿奇是华盛顿大学的遗传学家,和同事们分析了来自世界各地人种的1488个基因组数据库,科学家们又增加了35个来自新不列颠和美拉尼西亚岛屿的人基因组,努力了解更多,尤其是丹尼索瓦人。

研究者发现,在他们的研究中所有非非洲人都具有尼安德特人DNA,而非洲人却非常少或者没有。这个发现支持了之前的研究成果。

但是阿奇博士和同事比较来自现代欧洲人、东亚人和美拉尼西亚人的DNA发现每一种群携带与众不同的混合的尼安德特人的基因。

科学家推测,对于那些样品的最好解释是现代人类祖先经过三次机会获得了尼安德特人的DNA。

第一次相遇发生在当所有非非洲人的共同祖先与尼安徳特人发生繁衍行为后。

第二次产生于东亚人和欧洲人的祖先当中,在美拉尼西亚人的祖先分离后。后来,东亚人的祖先——不是欧洲人——第三次混交尼安德特人。

更早一些研究已经表明可能现代人的祖先有多次遭遇了尼安德特人,但直到现在还是缺乏有力数据证明。

“许多人一直支持那个观点,但直至现在才提供真正的证据证明它,”伯克利的加利福尼亚大学基因专家拉斯穆斯·尼尔森说。

美拉尼西亚人带来了一个不同的进程。阿奇博士发现,同尼安德特人的单一混种后,同样,他们的祖先也仅一次与丹尼索瓦人进行混种。

发生遭遇的地方遗留下一个迷。这个丹尼德特人遗留的仅有的地方在西伯利亚已经被发现,距离新几内亚很长一段路。

阿奇博士说,有可能尼安德特人扩展到东南亚,同后来住在美拉尼西亚的现代人相遇。

阿奇博士和同事还鉴定了两个种群DNA的一些区域,那成为现代人许多共有的基因世代相传,推测他们提供了一些生存优势。

阿奇博士注意到,这个区域保留着许多免疫系统基因。

“当现代人扩散到全世界时,遭遇到了之前未遇到过的致病菌,”他说。尼安徳特人和丹尼索瓦人可能已经有了对抗病菌基因。

“可能他们真的帮助我的在新环境里幸存和繁衍下来,”他说。

阿奇博士和同事发现,两个种群的DNA明显缺失了现代人基因组的四个区域。

那些缺失可能表明基因组的那些延伸有助于现代人类的独特性。有趣的是,那些区域之一包括一个叫FOXP2的基因,这在演讲中没提到。

科学家怀疑尼安德特人和丹尼索瓦人不是仅有的我们祖先与之混交而后灭绝的人种。

亚利桑那大学的生物学家谢秉顺和同事上个月报告说,非洲侏儒族的基因组包含一段DNA,来自过去3万年,来源未知。

阿奇博士和同事继续从事非洲人口分析报告。“这能让我们找到人类基因树的新枝,”他说。

谢选骏指出:按照纽约时报的说法,“杂种”不再是骂人的话,而是对于人类的赞美了。


《尼安德特人与现代人曾发生多次基因交流》(化石网 2018年12月04日)报道: 

10万年前的一天,尼安德特人第一次遇见一群与他们看上去并不相同的“伙伴”——现代人。虽然双方的初次见面发生了什么也许已无从考证,但之后的数万年间,他们相处得似乎不错。

因为一项针对当今东亚人和欧洲人携带的尼安德特人DNA片段的研究显示,尼安德特人与解剖学意义上的现代人的祖先曾在多个时间点发生过基因交流。

“解剖学意义上的现代人在走出非洲后的3万多年里,与尼安德特人曾在地理位置上相互重叠。在这一时期,尼安德特人与现代人进行了杂交,今天现代人携带的尼安德特人部分基因组证明了这一点。”该研究通讯作者、美国宾夕法尼亚州天普大学生物学系的Joshua G. Schraiber告诉《中国科学报》记者,“但这种融合并非只发生了一次,实际上,人类与尼安德特人之间的相互作用比以前所认为的更长期、更复杂。”

有一个“幽灵”

尼安德特人是远古分布在欧洲大陆的最主要古人类,也是与现代人在进化学上最近的亲族。早在25万年前,尼安德特人就已出现在欧洲和亚洲,而且,他们独占了欧亚大陆,直到现代人的到来,并最终将他们取代。

德国莱比锡马普学会进化人类学研究所Sergi Castellano团队曾发现,西伯利亚阿尔泰山脉东部尼安德特人的祖先和现代人的祖先相遇及繁衍的时间可能发生于约10万年前。但约3万年前,尼安德特人完全消失。

考古学家认为,现代人从非洲向外扩散时,在欧亚大陆西部遇到尼安德特人,并假定现代人与尼安德特人只发生过一次基因交流。这些遭遇事件在当今非非洲人族群的基因组中留下了印记:该族群约2%的基因组中有尼安德特人成分。

但是,让Schraiber感到困惑的是,东亚人携带的尼安德特人基因比例比欧洲人高出12%~20%。

“为了找出答案,我们探索了能解释这一结果的各种人口模型,包括单一混合、多次混合,以及存在一个‘幽灵’人群(‘稀释’假说)。”他说。

Schraiber提到,可能有一些人居住在东非或北非,因此没有遇到尼安德特人。当他们后来在非洲扩散并为现代欧洲基因库作出贡献时,这些人可能稀释了现代欧洲人基因中的尼安德特人成分。“我们没有这个群体的任何直接样本,这就是为什么他们是一个‘幽灵’。”他告诉记者。

但“幽灵”可能并不存在。“我们的证据表明他们(尼安德特人与现代人)多次相遇。”Schraiber说。

多次见面

Schraiber等人首先认识到尼安德特人DNA在现代人中的分布规律应该能告诉人们一些有关杂交过程的信息。特别是尼安德特人的DNA以大块或碎片的形式出现在现代人身上。于是,他们观察了这些碎片在欧洲人和东亚人之间出现的频率。

Schraiber和同事Fernando Villanea运用一个大型现代人基因组数据集,对东亚与欧洲血统个体中源自尼安德特人DNA的图谱进行了不对称性分析。随后基于不同的基因交流次数,他们对解剖学上的现代人基因组中的尼安德特人DNA贡献进行了模拟,并通过机器学习方法,用多种参数对这些复杂模型进行探索。

结果显示,对现代人基因组中观察到的源自尼安德特人DNA的图谱的最佳解释是,尼安德特人与东亚和欧洲人群之间发生过不止一次,而是多次基因交流。相关论文近日刊登于《自然—生态与演化》。

当然,这里也可能存在“另一个人”的干扰。

丹尼索瓦人是生活在距今数万年前的另一个古人类种群,现代人祖先曾与他们共同生活并发生混血。由于丹尼索瓦人和尼安德特人的血缘关系相对较近,一些丹尼索瓦人的基因碎片可能被意外地归类为尼安德特人。“我们认为,在一定程度上,这是真实的,但它只代表了我们在分析中使用的尼安德特人基因碎片的很小一部分,不太可能对结果产生巨大影响。”Schraiber说。

但是,虽然该研究的模型支持多重、特定人群的混合,“我认为你不应该太照字面意思理解我们的模型—— 我们认为混合在孤立的群体中是即时发生的,但它可能远没有那么分散”。Schraiber说。

“致命”接触

约3万年前,尼安德特人逐渐灭绝,进而被现代人的祖先取代。

有研究显示,这可能是因为在漫长的演化过程中,来自尼安德特人的基因不适应现代人生存方式,从而在自然选择中被淘汰了。而且,尼安德特人小脑较小,对环境变化的适应能力较差。

“尼安德特人的低基因多样性表明,可能在很长一段时间里,他们的人口规模较小,而环境挑战也对他们产生了影响。”Schraiber说,“此外,尼安德特人的DNA样本显示,其中一些可能是有益的,但其中大部分可能是中性或对我们有害。”

换句话说,这些接触对尼安德特人和现代人都产生了不利影响。一方面,尼安德特人最终灭绝,另一方面,有研究发现源自尼安德特人的遗传变异与包括心脏病、动脉壁增厚在内的12种疾病患病风险的增加显著相关。

“历史上的基因交流事件通常会产生双重影响。”加利福尼亚大学默塞德分校考古学家Mark Aldenderfer在接受《中国科学报》记者采访时表示,“例如,过去500年里,欧洲人曾通过两种方式影响安第斯人的基因:欧洲人带来的流行病杀死了许多安第斯人,降低了现代安第斯人基因的多样性;但一些幸存者出现了对天花等欧洲疾病耐受的基因,而且这种选择在当地的现代人群中依然存在。”

无论如何,目前仍有很多悬而未决的问题。Schraiber表示,这项研究清楚地表明了人们应该寻找什么:如果我们找到大约6万到4万年前更古老的人类DNA,应该能够看到多重混合的直接证据。

谢选骏指出:这就是满清走狗龚自珍所说的“不拘一格降人才”?但无论如何,这对于“人之初、性本善”的自以为是和圣人史观,可是一个沉重的打击——并且造成了粉碎性的骨折。



【导论3、科学家和科学罪犯仅有一墙之隔】


《基因编辑出错可能改变人类物种》(BBC Future 2021年5月6日)报道:

贺建奎看来有些紧张。

他是中国深圳南方科技大学一位本来名不见经传的科学研究者。但在过去两年,他在从事一个绝密研究计划,现在他将登上国际人类基因组编辑峰会的讲台,宣布他的研究结果。会场一片轰动,与会的科学家急于知道他将说些什么。有人开始用手机拍摄这个时刻。

这个科学家创造了人类物种史上第一批经基因编辑而诞生的婴儿。人类由自然选择的进化已经历了连续不断,未受干扰的37亿年的漫长历史,而今天历史将会改写,一种生命形式已经将人类由自然选择的生物演化改为人类的自我掌控。经贺建奎干涉而出生的一对双胞胎女婴携带了一种称为CCR5的基因组的编辑改造版本,贺建奎希望这种基因改造能使双胞胎女婴对艾滋病毒有免疫力。

但事情的发展并非如此。

斯坦福大学法学教授、医学伦理学专家汉克·格里利(Hank Greely)2018年11月通过互联网现场观看了这次会议。他说:“在最初的五六分钟,我有点被他吸引,他似乎非常坦率。然后他继续说下去,我对他越来越怀疑。”

基因编辑

贺建奎的研究在随后真相大白,他并非如前所说那么清白无辜。他违反法律,伪造文件,在有关基因编辑风险的问题上误导婴儿的父母,而且没有做足够的安全测试。整个前因后果让许多专家感到震惊,事件被描述为“可怕”、“相当业余”和“令人深感不安”。这个科学罪犯现在已被关进了监狱。

不过更恐怖的是,所谓人类生命发展史的最大转折竟是误会一场。现在发现,这对双胞胎婴儿露露和娜娜,根本没有获得精心编辑的基因。婴儿不仅不一定对艾滋病毒免疫,而且他们意外获得的是完全人工制造的CCR5基因版本,可能在地球上的任何其他人类基因组中都不存在。然而,这个基因变化却是可以遗传的,他们可能会遗传给他们的孩子和子孙后代,代代不息。

事实上,基因编辑领域一直不乏意外事件,比如改造基因以让兔子长肉,却莫名其妙地使得兔子舌头变长,给牛的基因中嵌入长段细菌DNA,包括一些具有对抗生素有抗性的基因,结果使得牛角消失。这个领域在过去的研究实验中充满了错误和意外。

最近,伦敦弗朗西斯克里克研究所的研究人员警告,编辑人类胚胎的基因可能会导致意想不到的后果。通过分析之前实验的数据,他们发现大约16%的实验会发生标准测试无法检测到的意外基因突变。

为什么这些错误会如此普遍?这些问题能被克服吗?会如何影响人类这个物种的后代?

这似乎是未来的问题。毕竟,贺建奎受到了广泛谴责,而基因设计婴儿在许多国家是非法的,至少目前如此。多年来,仅仅是露露、娜娜和神秘的第三个婴儿是这个星球上唯一经过人工基因编辑的人,其存在只在贺建奎的试验中得到证实。但这种情况可能即将改变。

“体细胞”(somatic cell)基因编辑是目前正在开发的一种新技术,用于治疗一系列致命疾病,从鲜为人知的代谢紊乱症到导致儿童失明的主要原因。人们认为,这项技术在治疗一些最棘手的遗传疾病以及癌症等常见疾病方面,可能是一个巨大的飞跃。

威斯康辛大学麦迪逊分校生物工程师克里沙努·萨哈(Krisanu Saha)说,“在全球Crispr基因编辑疗法的经济核算中,体细胞基因组编辑将占很大一部分。我的意思是,如果你看看试验和投资的情况,现在的情况确实如此。”萨哈目前是一个调查体细胞基因编辑技术安全性的专业联盟的成员。

体细胞基因编辑技术的运作方式,不是在受精卵或培养皿中的早期胚胎中改变一个人的基因组,而是改变普通细胞,比如眼睛等特定器官中的细胞的基因。因此体细胞的基因编辑应该不会遗传到下一代,但是和所有的基因编辑一样,也绝非是简单易行的技术。

萨哈说,“举个例来说,假设我们向大脑注入一个基因组剪辑工具,瞄准海马体中的神经元。 我们如何能保证基因组剪辑工具不会进入生殖器官,最终击中的是精子或卵子?然后,这个人可能会把被编辑的基因遗传给他们的孩子。”

目前,还不知道这种可能性有多大,但萨哈解释说,这是他们正在认真研究的事,特别是因为这种治疗看起来在今后十年左右会更加的广泛。去年,基因编辑工具首次被注射到人体,是这项技术的里程碑式临床试验的一部分。

萨哈说,如果最终导致生殖细胞基因被改变,“我们当然会有一些人出现新的基因变异,这可能会有大问题。”他说,他有些同事认为一定有风险,不可能将风险降到零,不过也有同事看法比较乐观。

一个失败的实验

但首先让我们回到经基因编辑而生的中国婴儿这一话题,特别是探讨如果使用这种技术不慎重会铸下什么样的大错。

贺建奎的胎儿基因编辑目的是为三个胎儿引入一种只自然存在于1%的北欧人身上的变体CCR5蛋白质。而东亚人携带的CCR5则是另一种常见版本。罕见的CCR5变体缺少32对遗传密码字母(或曰碱基对)。因此,虽然CCR5产生的蛋白质通常位于白细胞表面,但拥有这种变体CCR5基因的人其CCR5蛋白质会发育不良,无法到达白细胞表面。因此当这类人接触到艾滋病毒时,病毒因无法识别和接触CCR5而不能偷偷潜入人体内,因此他们对艾滋病毒有免疫力。

这是贺建奎的如意算盘,但结果却是两回事。

双胞胎婴儿露露和娜娜最后携带的CCR5并非原设想的可抗艾滋病毒的变体CCR5,而是拥有完全不同新基因的版本。本来,每个婴儿照例会从父母遗传两个CCR5基因组,一个来自父亲,一个来自母亲,但这两婴儿的两组CCR5基因的编辑却不一致。娜娜意外地在一个CCR5基因组多了一个碱基对,另一组却被删除了四个碱基对。与此同时,露露继承自父母的一组CCR5基因组意外删除了15个碱基对,另一组则没有改变。

萨哈说,“我们以前从未见过这种情况的CCR5蛋白质,我们也不知道它们在人体中会起到什么功能。……现在基本上这是一个仍然还在做的实验。”

目前,大多数基因编辑都使用简称“Crispr”的基因剪辑技术。这是诺贝尔奖得主艾曼纽·卡彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier)和珍妮弗·a·杜德纳(Jennifer a Doudna)于2012年发明的。这项技术依赖于一种在大量细菌中发现的一种古老免疫系统。当遇到潜在的病毒威胁时,这种细菌的免疫系统就会复制并粘贴该病毒的一些DNA到自己的基因中,然后用来作为识别该病毒的准确基因序列的剪刀,一旦遇到病毒再次入侵,就能识别并剪断,让病毒失效。

上述过程大致与编辑人类细胞相同。科学家使用一个作引导的基因序列向人体中的Crispr系统显示需要结合和剪断的基因序列位置,使其能够精确地瞄准特定的基因并剪掉不需要的片段。然后,细胞自身的修复系统就会修补弥合断裂处,留下一个完整但已作修改的基因组。

然而,这个剪辑过程并不一定会照章办事。中国基因编辑婴儿就发生“脱靶效应”的错误。所谓脱靶效应是指Crispr系统绑定了一个基因序列,而这个序列恰好看起来与应该要剪掉的序列相似,因此发生剪错序列,即脱靶的错误。而这是基因编辑常发生的问题。最近的一项研究发现,基因编辑超过一半会出现未按计划错误剪辑的情况。

科学界认为,娜娜的两个CCR5基因组的编辑修改,可能足以保护其不受艾滋病毒感染,但露露的一个CCR5基因组是自然原生态,这即是说她可能仍然会受感染。

贺建奎的中国婴儿基因编辑不只是创建了新的基因突变,而且没有改变每一个细胞的基因。露露和娜娜既有经过基因编辑的细胞,但也有从父母那里遗传来的原生CCR5基因。然而没有人知道人体CCR5基因中要改造多少比例才会对艾滋病毒产生抗体。

出现这种“镶嵌现象”源于这样一个事实:编辑胚胎比改变一个新受精的卵子更容易,后者只有一个细胞。但编辑多细胞的胚胎也意味着,可能会出现并非所有的胚胎细胞都能得到等同一致编辑的结果,会有一些细胞被编辑改变,另一些则维持原始的基因序列。当胚胎分裂并发育成不同的器官和组织时,这种镶嵌变异仍然会存在。所以如果开始有四个母细胞,其中一个带有经编辑而基因突变的CCR5,最后这个突变只会出现在25%的身体细胞中。

早在2018年,科学界已知CCR5蛋白是艾滋病毒的受体,会让人感染艾滋病。如今,人们逐渐形成共识,CCR5也具有其他多种功能,对大脑发育、中风康复、阿尔茨海默氏症、某些癌症的扩散,以及感染其他病原体都会有影响。

萨哈说,“我们不知道这些婴儿今后的人生将会受到怎样的影响。不知她们对各种传染病的易感程度,以及这对当前和未来的流行病意味着什么。”事实上,典型的CCR5蛋白被认为可以保护人体抵御一系列病原体,如疟疾、西尼罗河病毒、蜱传脑炎病毒、黄热病和流感等呼吸道病毒。贺建奎改造了婴儿的CCR5基因,也可能剥夺了婴儿一种有用的环境适应能力。

可能的解决办法

然而,也不全是坏消息。

首先,体细胞编辑会改变生殖细胞毕竟只是一种理论上的可能性,但未必一定发生。萨哈和他的团队为了查明是否真的会发生这样的现象,在实验室小鼠身上研发一种报告系统,用荧光红色蛋白质标记任何改变了的细胞,让其在显微镜下可以观察到。即是说,我们可以肉眼看到,作了基因编辑的老鼠,比如大脑部位,最终其精子或卵子是否会受到影响。萨哈说,“我们已经在大脑中看到了大量的红色细胞,但到目前为止,我们还没有在生殖器官上看到任何变化,这是一个令人欣慰的结果。”

其次,并不是所有的体细胞基因编辑都需要在身体内部进行。对于一些疾病,如镰状细胞病,受影响的组织(在这种情况下是红血球)可以从体内提取后,在体外的皮氏培养皿中编辑治疗。这样基因编辑器一定是对准目标细胞,几乎不会有把基因突变传给下一代的风险。

最后,为了限制基因突变会遗传给未来人类的潜在风险,要搞清楚接受体细胞编辑的是哪类患者。例如,如果发现基因编辑可能改变一个人的遗传DNA,就只能提供给超过生育年龄或接近生命尽头的患者。

萨哈说,“在某些情况下,进入临床的门槛不可能是零风险。”他解释说,可能有很多人愿意为了提高生命品质而宁愿不生育后代。他认为,解决办法是要保证患者在同意进行此类手术之前充分了解可能承受的风险。

跨越很多代际的实验

但假设我们最终无法避免在人类基因库中留下人为错误。这种人为错误能持续下去到多久?今天产生的基因突变是否在一万年后仍然存在,那时红色超巨星心宿二按其发展历程将爆炸成为一颗超新星,在空中看到明亮如满月的星宿二的未来人类是否仍会带有这种突变基因?

人体的CCR5蛋白最常见的类型能保护人体抵抗各种传染病毒,但CCR5也是艾滋病毒的受体。

格里利曾写过一本书,评论贺建奎人类胚胎基因编辑所引发的问题。他表示,答案取决于这些编辑做了什么,以及如何遗传给下一代。他说,人造突变基因"很可能会灭绝,或者被大量的正常等位基因和正常变异基因所取代。有些人担心,如果你做出基因改变,最终人类所有人都将携带这种变异基因。这真的不太可能,除非变异基因是非常非常有益人类。"

当然,后者是一种可能性。无论基因突变是出自编辑错误还是DNA被打包进精子或卵细胞时的自然错误产生,偶尔出现突变是有用的。一些专家甚至认为,CCR5基因改造的婴儿其大脑可能意外地得到增强。

上述论点源于一项研究。该研究表明,大多数人类遗传的野生型基因,即一般婴儿可能拥有的那种基因,实际上抑制了大脑的“神经可塑性”,即大脑生长和自我重组的能力。一些研究表明,缺乏正常CCR5基因的人可能会更快地从中风中恢复,据报道,拥有这种CCR5基因的人在学校的表现较优秀,但没有这种基因功能版本的老鼠记忆力要好一些。

然而,在某些情况下,罕见突变基因不论是否对人类物种有好处,也有可能广泛传播。

以亨廷顿舞蹈病为例,这是一种令人痛苦的疾病,会逐渐使大脑停止正常工作,最终导致死亡。即使你从父母继承的这对基因其中一个是健康版本,你仍然会发病。这对遗传病而言,是不寻常的。这时你可能只有期望它最终会消失。

然而,在委内瑞拉西北部的马拉开波湖(实际上是远古加勒比海的巨大入海口)患有亨廷顿舞蹈病的人比全世界任何地方都要多。该地区的社区大多是小渔村,虽然该病的发病率在世界其他地区约为三万七千分之一,但在这里,一些村庄50%以上的居民有患上此症的风险。

科学界认为马拉开波湖这种现象有两个原因。

一个事实是,亨廷顿舞蹈症通常在40岁左右发病,这个年龄超过了大多数人生育孩子的年龄。因此,这种疾病几乎会被进化的自然淘汰视而不见,进化主要关注的是一个有机体是否能存活到繁衍下一代的年龄。

第二种是“始创者效应”。所谓“始创者”是指人口数量很少的社区之早期成员,他们反常基因的传播率在其社区会高过世界其他地方。据说,马拉开波湖的亨廷顿舞蹈症的始创者是一位名叫玛丽亚·康塞普西翁·索托的女子,她在19世纪初从欧洲迁移到马拉开波湖边的一个高脚棚屋村生活。但很不幸,她带有可导致亨廷顿舞蹈病的致命突变基因,随后将这种基因遗传给她的子孙10多代人,仅2004年该地区还活着的患者就超过14761人。

始创者效应会扭曲小社群的人口基因率,据信这就是导致马拉开波湖地区亨廷顿舞蹈病比例特别高的原因。

如果娜娜或露露搬到一个人口少、人口流动也小的地区,比如一个孤岛,或者加入一个严格实行内婚制的宗教团体,很可能她们的突变基因经过多代遗传就会在那个社区人口的基因中占有较高的比例。但她们生活在中国。中国人口巨大,内部人口流动率很高,因此可以想象,她们的基因流传开来的可能性不大。

还有一种可能性是,如果中国女婴的错误基因靠近基因组中一个对人高度有益的基因旁边,因此会同这个有益基因一起遗传给后代。如果真发生这样的可能性,中性或有害的突变基因会趁机达到比其原有更高的遗传概率。

不过萨哈指出,任何基因错误的遗传分布模式可能需要很多、很多代的时间才能呈现出来。他说,“所以现在谈论的(基因发生错误)实验要持续几百年才知结果,不是像我们习惯的临床试验那样只需要几年时间。我正在想我们人类是否做过时间跨度巨大的类似实验。我唯一想到的就是气候变化。这是一个需要我们人类共同思考的大问题。”

有一个明显的解决方案,尽管不能保证基因被编辑的人认同这个方法。这个方法依赖于一个人意识到,他们是生殖细胞被编辑,这与体细胞被编辑以治疗遗传病是不同的,后者的基因改造不会遗传。

这个方法并非不允许任何有人工突变基因的人生儿育女,我们只要把错误纠正过来就行了,使用的技术就是最初制造错误的技术。格里利说样,“我认为这是一种真正可行的方法。或者(就像露露一样,如果一对基因组中其中一个是健康版本),你应该能够使用胚胎选择法,以确保后代不会遗传到被编辑改变的那个版本。”

鉴于我们在当前环境中对某些基因的功能所知甚少,萨哈认为,在进行影响可能跨越千年的基因改造时,我们必须格外谨慎。他说,“我每天都惊讶不已,基因到底有多少不同功能存在。我会尽量地谦卑,不会以为,一个特定的基因变异会在人类细胞中发生什么我都知道。这些基因在我们的基因组中至少已经存在了成千上万年,所以对我们来说,要知道在未来几百年的不同环境下如何对人类起作用,真的是很大的挑战。”

要判断一个基因编辑是否合乎伦理,我们可能首先需要了解这个编辑的基因会进入一个什么样的未来世界。

谢选骏指出:科学家和科学罪犯,仅有一墙之隔。因为纯粹的科学听起来不错,实际上只是为了满足人的好奇心,而好奇心正是驱动夏娃犯罪和潘多拉释放灾难的关键——纯粹的科学研究,这不就是在吃智慧果吗?更何况,科学活动的后面,可能还有更为卑鄙和阴险的动机……所以我说,科学家和科学罪犯仅有一墙之隔!



【导论4、人类是一种地球生物】


《如何为太空旅行过程中的孤独感做准备?》(BBC 2016年2月29日)报道:

英国南极调查局的哈雷科考站坐落在南极洲的布朗特(Brunt)冰架上,从窗口望去,外面没有什么可看的东西。“太单调了。”娜塔莉·帕蒂(Nathalie Pattyn)说,“从窗口向外看去,只能看到白茫茫的一片,无边无际。”

随着仲夏时节的到来,气温逐渐回升到-3摄氏度(26华氏度),这是全年景色最好的时候。

帕蒂不仅是哈雷科考站的医生,她还是一位科学家,专门研究人类在环境严酷的小社区内产生的孤独感受。这项研究获得了欧洲航天局(Esa)的支持,其目的是调查人类在月球上居住,或者在往返火星的过程中面临的挑战。这样一次往返旅程至少需要2年时间。

如何训练宇航员,帮助其适应火星这种杳无人烟的地方?

“这确实是一种感官剥夺。”帕蒂说,“不仅外面的景色一成不变,社交环境也一成不变——到了冬天,除了我们12个之外,这里一个人都没有。”

尽管远在南极,但我们之间的电话声音却异常清晰。通过这段沟通不难发现,帕蒂在那里已经工作了一年多时间。

“从我的卧室走到办公室只有23步。”她说,“真正有帮助的是跟家里人沟通,因为这可以帮助你维持判断力——这跟你在科幻小说里读到的反乌托邦社会一模一样。”

很显然,你不会在英国南极调查局的任何一条招聘启事里看到这样的内容。不过,这里的环境却是帕蒂开展研究的理想之地。虽然这里没有什么值得一看的景色,但她的一项研究内容却与驾驶太空飞船有关。

该项目设计了一个逼真的Soyuz太空飞船模拟器,希望借此了解宇航员的各种技能可能在这段长途旅行中发生怎样的退化。

“技能退化很严重,对于像我这样的专业人士来说的确是个问题。”帕蒂说。

“我是一名急救医生,我在医院里工作时,每天都要接诊20个病人,还会使用各种各样的医疗技术。但我已经脱离那种环境一年多时间了。”她说,“我们会向火星派遣一名训练有素的专业人士,但如果他们很长时间没有使用这些技能,他们还能保留下来多少知识和经验?”

太空漫步时的孤独感对执行长途任务的航天员来说不值一提——帕蒂的研究也可以在短期内对航空业产生影响,尤其是休假后重返工作的飞行员,或者在不同型号的飞机之间切换的飞行员。

帕蒂的太空飞船模拟器有着与真的Soyuz相同的装备,工作模式也与俄罗斯在星城(Star City)训练宇航员时使用的Soyuz模拟器相同。参与这项实验的志愿者甚至会接受相同的模拟任务,以评估他们的表现。

“我们会对他们进行培训,使之达到一定的熟练程度。”帕蒂说,“在此之后,他们会被分成两组,一组频繁接受培训,另外一组很少接受培训。”

快速遗忘

法意合作成立的康科迪亚科考站位于南极高原上,那里有一位医生也在开展相同的实验,他还在德国斯图加特大学的控制中心里开展相同的实验。

研究显示,接受较少培训的志愿者在表现上更有可能落后,这一结果并不出人意料。但关键问题在于,人们遗忘知识的速度有多快?遗忘的程度有多大?这些受训者与其他模拟器中的志愿者相比是什么情况?

帕蒂已经得出了一些尝试性的结论。“我们知道每个人的学习速度各有不同——有的人学习很快,还有的人则需要更多时间来学习。”她说,“有趣的在于,这些指标之间并没有关联。所以,你可能学得很快,但也可能忘得很快。”

这项发现可以给飞行员带来启发。在传统观念中,教练会认为学习速度快的学员今后的表现也会更好。但这项研究却表明,事实并非如此。

除了太空飞船模拟器之外,帕蒂还进行了其他的实验,利用南极科考站的特殊环境模拟了与世隔绝的长途太空旅行面临的挑战。

她坚称这并不是模拟。“如果我在这里碰到什么紧急情况,”帕蒂说,“那就会成为真正的紧急情况,而且我要独自面对——这比模拟状态下的隔离实验更接近真实的太空飞行。”

南极的科研人士和志愿者还必须面对极昼和极夜状态下的睡眠问题。国际空间站上的宇航员也必须适应与之类似的混乱睡眠模式——忍受只有90分钟的昼夜交替。为了获得充足的太阳能,飞往火星的太空飞船可能都要经历持续不断的阳光照射——一边始终是白天,另外一边始终是黑夜。

“令人惊讶的是,有些人因为缺乏光照受到了严重影响,但有些人受到的影响却很小。”帕蒂说,“我真的很难在冬天保持清醒,也很难在看不到阳光的环境中养精蓄锐。”

尽管南极洲有一些科考站50多年来始终有人驻扎,但令人意外的是,这里并没有对生物钟紊乱问题展开太多研究。为了调查这种影响,帕蒂在冬天为志愿者提供强光,在夏天为其补充褪黑素。

“人体内的褪黑素可以让我们适应环境中的光照。”她解释道,“如果环境光照没有变化,褪黑素的分泌就会出问题,导致你睡不好觉。”

人际关系

无论是南极科考站还是太空飞船,在与世隔绝的环境中生活和工作时面临的最大挑战或许还是处理人际关系。如何才能避免琐事引发的口角变成宿怨,甚至演变成打架斗殴?

在20世纪90年代,一个南极科考站发生了队员暴动,他们不再听从指挥官的命令。而男女之间的情感关系也引发了一些问题——试想,如果你一天到晚都与自己的前男友/前女友在一起生活和工作,会是什么感觉。如果他们看到你还与另外一个同事在一起生活和工作,那种感觉会更加尴尬。

“人们很容易失去自己的判断力。”帕蒂说,“你需要一套稳固的团体结构才能简化日常生活,并且在出现紧急情况时做出反应,否则就会将人们的生命置于危险之中。”

在地球另一端的一片浮冰上面临的挑战,与未来在太空飞船上面临的挑战极其相似。这些研究结果能够帮助这两种环境中的人们生活、学习,并适应极端环境。

既然如此,在结束了南极洲实验之后,帕蒂是否会尝试一次火星之旅?

“不,”她说,“我太喜欢地球上的生活了。”

谢选骏指出:人类这种地球生物,连地球环境都无法适应,有如何可能殖民宇宙呢?在我看来,南极肯定比深海舒服,深海肯定比太空舒服,因为就毕竟没有脱离地球环境,而且要回归常态也相对容易。大家不要忘记——人类毕竟是一种地球生物。



【导论5、人类是地球的公害】


《英国被曝面临鲨鱼大规模入侵,背后原因竟是新冠》(英国英鸟 2021-04-21)报道:

今天的这个故事听起来有点令人匪夷所思。

根据英媒《星报》报道,英国一名教授表示,由于疫情严重的原因,英国不少沿海浅水区正面临鲨鱼的大规模入侵。

这个来自南安普顿大学的教授名叫戴维·西姆斯,平常主要研究海洋生态和地球科学。

据西姆斯教授表示,最近这段时间,他频繁观察到鲨鱼在沿海浅水区出现,背后原因就是疫情导致到处封锁,海上各种交通活动骤停,所以这些鲨鱼才敢到沿海活动。

西姆斯教授称,在去年开始,就有鲨鱼潜伏在海岸附近浅水区。最近几周,鲨鱼出现的频率更是急剧增加,通过目击者的描述可以看出它们比之前更加接近海岸,有些出现在码头,有些潜伏在浅水区。

海洋探险家鲁珀特·柯克伍德(Rupert Kirkwood)周末时在康沃尔进行了一次皮划艇之旅,结果意外撞见了五只鲨鱼。上周,在德文郡普利茅斯的两个码头,也有路人拍到了鲨鱼。

这些被频繁目击的鲨鱼主要有两种:姥鲨和鼠鲨。

姥鲨常年眯着眼睛,缓慢浮游,在水面晒太阳,所以被称为Basking shark,意为懒洋洋地晒太阳的鲨鱼。虽然这种鲨鱼在水下经常大张嘴巴,但是对人却没有危害,它主要以浮游生物为食,张嘴就是为了进食。

鼠鲨则生性凶猛,它是一种冷温性中上层大型鲨类,主要以捕食鲭鱼、鲱鱼等硬骨鱼类为主,也食其他软骨鱼类、头足类、甲壳类,甚至哺乳动物。

有时候,在没有受到刺激的情形下,都会对游泳、潜水、冲浪的人甚至小型船只发起致命的攻击,可以说是臭名昭著。

西姆斯教授表示,疫情导致英国全境大规模封锁,就是鲨鱼在浅海频繁出现的原因。

“一般很少在海边码头附近看到鼠鲨,它们这样频繁出现,很可能是因为疫情期间,大量的海上活动被取消。”

“在一些欧洲国家封锁期间,也有一些鲨鱼进入了他们的港口。”

“鲨鱼对声音特别敏感,对船舶声音避而远之,所以一旦水面平静,它们就会慢慢到浅水区活动。”

虽然新冠疫情给人类造成了不可估量的损失,但是平心而论,去年全球各地的封锁政策,却是给了早已不堪重负的大自然一个喘息的机会。

在2020年3月,疫情刚刚开始在欧洲泛滥,意大利人纷纷在家隔离,威尼斯运河竟然一夕之间水质变好,甚至出现了鱼群,白天鹅也成为河中常客。甚至当地人都表示从未见过如此清澈的水面。

智利首都因新冠肺炎疫情封锁,街上空无一人像鬼城,结果野生美洲狮竟现身街头大摇大摆地溜达。据说这只成年雄性美洲狮重达35公斤,利用宵禁的时间在停车场和街上到处溜达,结果意外被一个市民看到。

新冠病毒,对人类是灾难,但是对生态而言,可能算是一次难得的重生机会了吧。

谢选骏指出:武汉肺炎是大自然的喘息,因为人类已经构成了地球的公害。


《人类与自然环境的关系,从崇拜、改造、征服自然到谋求协调发展》(地理沙龙)报道:

自然环境是指生物生存所处的自然区域及状况,有多种自然地理要素来组成,包括地形、气候、水文、植被、土壤等等,是相对于人文环境的一种表述。我们可以把整个地球看成是一个自然环境,是所有生物赖以生存的基础,任何生物的生存和发展都在和自然环境发生着物质和能量交换。

人地关系思想

任何生物的生存和发展,都是在和自然环境发生相互的作用,包括我们人类,一方面我们需要向自然环境索取各种我们生存和发展所需要的物质和能量,包括空气、水资源、矿产资源、土地资源、生物资源等等;另一方面我们在利用来自自然环境的各种物质和能量的过程中,会产生一些废弃物,人类社会内部无法利用消化,就需要排放到自然环境中去。

而环境问题就是人类与自然环境相互作用的过程中产生的,当人类向自然环境索取物质和能量过多时,往往会产生资源短缺、生态破坏等问题;而当人类向自然环境排放过多的废弃物,从而超过了自然环境的自净能力时,往往会产生环境污染问题。所以,处理人类和自然环境之间的关系,是十分重要的课题,我们把这种关系称为“人地关系”。

采集和狩猎文明

人类对于自然环境,以及人与自然环境之间关系的理解,是经历了一个漫长的发展过程,人地关系思想也经历了从崇拜自然、改造自然、征服自然到谋求人地协调发展的过程。在人类社会发展的早期,生产力水平极为低下,人们主要依靠采集和狩猎为生,人类对于自然环境的影响极为有限,基本上处于被动适应环境的境地。此时人类很难抵御自然界的一些现象,比如洪涝、干旱、猛兽、闪电等,所以人类对于自然环境是怀有敬畏之心,多崇拜自然,因而会有很多以山、河、树等事物为图腾。

农业文明

农业革命发生以后,以畜力和金属工具为代表的社会生产力有了较大发展,人类进入到了农业社会,对于自然环境的作用力也开始加大。人类为了获取更多的粮食,会去开垦更多的耕地资源,利用自然环境中的水、土壤、气候、地形等资源,人类开始逐步改造自然。农业社会时期,人类在某些人口集聚的区域,改造自然的力度比较大,也产生了一定的环境问题,比如黄土高原形成千沟万壑的黄土地貌,和人类的长期作用有关系,但总的来说,人类的能力还十分弱小。

英国工业革命

18世纪中叶始于英国的工业革命,极大的提高了人类的生产能力,机器和矿物燃料的大规模使用,使自然资源的开发利用达到了空前的规模,同时,人类也向自然环境排放大量的废弃物。一方面,人类随着能力的增强妄图征服自然,另一方面,也使环境问题日益尖锐,自然环境对于人类的报复也愈演愈烈,环境恶化,公害事件频繁发生。

环境污染

在发生了诸如伦敦烟雾事件、洛杉矶光化学烟雾事件、 日本水俣病事件等众多环境污染公害事件后,人们痛定思痛,对于人地关系有了更为深刻的理解和思考。在20世纪80年代之后,谋求人地协调发展,逐渐成为人地关系思想的主流,可持续发展论由此应运而生。所谓可持续发展就是“既满足当代人的需要,又不对后代人满足其自身需求的能力构成危害的发展”,是人类发展的必由之路。

谢选骏指出:人类是地球的公害,而英国工业革命,则是害人的元凶。

《我们的生命取决于健康的地球》(公共卫生、环境和健康问题社会决定因素司司长Maria Neira博士2015年6月3日)报道:

每天我们都依靠生物多样性(地球上已发现生命的多样性)来保持生存和健康。我们呼吸的空气、喝的水、吃的食物和我们使用的药品都是一个健康地球的副产品。

但是我们的世界和它所支持的生命多样性正在受到威胁。砍伐森林、污染、温室气体排放、湿地的枯竭、气候变化、全球化和其它现代生活因素正在灭绝物种并以前所未有的速度破坏生态系统。

我们破坏地球就等于是在破坏自己的健康。人类和其它物种一样都容易受到地球破坏的影响。

“许多我们今天面临的全球卫生挑战,包括传染病、营养不良和非传染性疾病等,都与生物多样性和生态系统的退化有关。”

公共卫生、环境和健康问题社会决定因素司司长Maria Neira博士说

我们的每一口呼吸都依赖于另一种生命,另一个物种。许多我们今天面临的全球卫生挑战,包括传染病、营养不良和非传染性疾病等,都与生物多样性和生态系统的退化有关。

当我们思考疟疾等传染病传播问题时,我们一定会想到将该疾病传播给人类的昆虫——蚊子。随着森林遭到破坏,蚊子的多样性也有所下降,只有蚊子中最强悍的物种得以幸存。在许多环境下,森林中最强悍的蚊子物种通常是传播疟疾的最佳媒介。

同时,人类对环境的大规模改造使我们与野生动植物更密切地接触,并因此产生了埃博拉病毒和莱姆病的病原体。

限制食品和药物生产

随着全世界人口的持续增长,为了获得食品、能源和建设用地,导致对土地和水资源的争夺愈演愈烈。

我们需要多种多样的动物和植物来维持人类的充足营养,这样才不会使人类发生营养不良或过度肥胖。丰富的多样性可以让生态系统实现自然的病虫害治理,我们需要富含养分的土壤来种出健康的庄稼,也需要昆虫来帮助橄榄树、杏树和苹果树授粉。

我们依靠生物多样性来生产传统药物和帮助药品开发来维持人群健康。植物多样性能给我们提供健康和经济的双重收益,迄今为止,植物仍然是唯一最大的自然药物资源——从阿斯匹林到抗癌药物都如此,因此我们每失去一个植物物种就失去了一次发现潜在药物的机会。

越来越多的空气污染,越来越少的清洁水

环境变化还威胁到清洁水的供应。生态系统能帮助调节水的流动并调节水中沉淀物和污染物的量。据估计,目前仍有超过7.68亿人依靠高度污染且未加改善的水资源生活。生物多样性的丧失降低了地球清洁自身污染物的能力,还带来了水生和水资源相关疾病。

随着城市化的推进,空气污染给人类和生态系统健康都造成了危害。世卫组织估计全球每8例死亡中就有1例是空气污染造成的,这一事实使空气污染成为世界上最大的单一环境健康风险。空气污染还会破坏植物和树木生长,而改善空气质量恰恰需要它们。

保护生机勃勃的世界

尽管生物多样性不是卫生部门的传统职能,但对于公共卫生工作人员来说,与其它部门合作特别是与自然资源保护、可持续利用和管理部门合作是至关重要的,这样才能保证人类健康成为环境政策的重点。

2000年起,全世界在千年发展目标的实现上不断取得进展。人类相继挣脱了贫困,获得了更多的安全水,艾滋病和疟疾的传播也有所下降。但是接下来的数年中我们将要面对的全球卫生挑战,均与管理和应对环境变化的能力相关,这些变化都会造成生物多样性丧失。

与《生物多样性公约》一起,世卫组织近期发布了新的报告《全球重点相关问题:生物多样性和人类健康知识回顾报告》。我们希望该报告能为我们实现可持续发展目标和2015年后发展议程提供有益参考。随着全世界新目标的选定,也为在可持续发展和人类健康中突出生物多样性的重要基础地位创造了新机遇。

今天是世界环境日,让我们一起敦促每一个人采取行动保护地球的健康。从保护和谨慎消耗身边的自然资源开始,我们每个人都能发挥自己的作用。我们只有一个地球,却有超过70亿人口赖以生存于其珍贵资源。

谢选骏指出:人类是地球的公害,但是人类还是要靠地球存活,如此一来,现代人类岂不是在进行自杀?自杀的人类,还能活多久呢?



【091、露西少女】


网文《露西(古人类代称)》报道:

一般指露西少女(Lucy girl)。露西(英语:Lucy)是一具发现于东非的古人类化石标本。此标本具有约40%的阿法南方古猿骨架,由唐纳德·约翰森等人于1974年在埃塞俄比亚阿法尔谷底阿瓦什山谷的哈达尔发现。古人类学研究中一般仅能发现化石碎片,很少发现完整的颅骨或肋骨;所以此次发现尤其重要,为古人类学研究提供了大量科学证据。

露西生活于约320万年以前并被归类人族,这副骨架具有类似猿的脑容量和类似于人类的二足直立行走方式,支持了人类进化争论中直立行走在脑容量之前的看法。

2016年8月,英国《自然》期刊刊登论文指出,露西可能是因为从树上摔下受伤而死的。

发现经过

法国地质学家莫里斯·塔伊布于1972年在埃塞俄比亚阿法尔三角洲发现了哈达尔地层。稍后他组建了国际阿法尔科学考察队,邀请了来自三个国家的三名科学家共同指导研究工作。参加科考队的科学家有美国人类学家唐纳德·约翰森、英国考古学家玛丽·李奇、法裔古生物学家伊夫·柯本斯。科考队由四名美国人与七名法国人组成。1973年秋天科考队调查了哈达尔有关人类起源的化石与文物。

1973年11月,第一轮实地考察接近尾声时约翰森注意到了一处前端被略微切开的胫骨上段的化石。在附近找到了股骨下端。当他试图拼接两段化石时,膝关节所成角度显示编号为AL 129-1的化石属于直立行走的原始人类。此化石年龄超过三百万年,远大于任何当时已知的标本。此地点距之后科考队发现露西的位置有2.5千米(1.6英里)远。

在接下来的一年中科考队展开了第二轮实地考察并发现了一些原始人类颚骨。接下来,1974年11月24日在阿瓦什河边约翰森放弃了更新现场笔记的计划并和他的研究生汤姆·格雷一起在162号地点搜索骨骼化石。唐纳德·约翰森与蒂姆·D·怀特在越来越热干旱平原花了两小时调查多尘的地貌,之后约翰森决定在回车上前绕行到一个至少被其他队员检查过两遍的沟壑底部。最初沟壑中没有任何明显的化石痕迹,在两人将要离开时约翰森发现斜坡上有一肱骨碎片。在其附近有一片来自颅骨后方的碎片。他们在约一米外发现了股骨碎片。进一步观察后他们发现斜坡上还有更多的骨骼化石,包括一些脊椎骨、一部分骨盆、一些肋骨以及颚骨的碎片。他们标记出此处后返回了营地。他们因找到了如此众多的来自单一人科动物化石而激动。当天下午科考队全体队员抵达沟壑处、发掘此地点并准备精细的采集。采集过程最终花了三周时间。某晚在营地中庆祝此发现时,队员将标本AL 288-1昵称为露西。该昵称来源于当晚营地中磁带录音机上反复播放的披头士歌曲Lucy in the Sky with Diamonds。接下来的三周内找到了数百件样本,无一重复,确认了最早关于样本来源于单一个体骨骼的猜想。科考队在进一步分析后计算出发现的样本占完整骨骼的40%。约翰森根据骨盆开口宽度认为此此样品是雌性。露西仅有1.1米(3英尺7英寸)高,重29kg(64lb),外观上类似于黑猩猩。尽管该个体脑容量小,其骨盆和腿骨的功能几乎和现代人类相同,显示这些原始人类已可直立行走。约翰森根据与埃塞俄比亚政府的协议将骨架带回位于克利夫兰的克利夫兰自然历史博物馆。欧文·洛夫乔伊在那里重建了这副骨架。约九年后标本被归还给埃塞俄比亚。

二十世纪七十年代中进一步发现的南方古猿样本令人类学家对该物种的可变性范围和两性异形有了更好的认识。

1992年发现了更完整的早期人科动物的骨架,但直到2009年10月完整结果才被公布。这具骨架被命名为阿尔迪,化石年龄约440万年。

科学研究

年龄估算

1990年到1992年通过放射性氩—氩定年法分析该化石与其周围的火山灰可靠地测定了这具化石的年龄。1974年莫里斯·塔伊布与詹姆斯·阿伦森曾在阿伦森位于凯斯西储大学的实验室通过钾—氩定年法测 试年龄。化石发现点的火山岩曾产生了化学变化,哈达尔地区也完全没有浮石。这些因素使此次尝试因可供定年的晶体过少而受阻。露西的骨架位于哈达尔序列中沉 积速度最快的区域:最老的火山灰位于化石下方18米处,最早的火山灰则在化石上方1米处。化石所处位置粗略地指示了化石沉积的年代。高速沉积也部分解释了 骨架为何能完整保存下来。

1976年到1977年对哈达尔的实地考察被暂停,直到1990年得到恢复。同一时间内多伦多大学的德里克·约克改进了更为准确的氩—氩定年法。1990年到1992年在人类起源研究所测得了由两份由阿伦森和罗伯特·沃尔特找到的火山灰样本的年龄,分别为322万年和318万年。

性别争议

科学历史学家隆达·希宾格质疑科考队根据骨盆开口大小判断露西性别的主张。她指出女性骨盆开口尺寸与性别的关系与脑容量增大的时间相互矛盾。希宾格还批评了根据骨骼大小判断露西性别的做法。

死亡原因

2016年8月,英国《自然》期刊发表的一项研究显示,露西可能是因为从树上摔下受伤而死的。该研究分析了露西骸骨中一些部位的骨折情况,发现了可以证明坠亡的证据。该发现的意义在于证明了已经灭绝的古人类阿法南方古猿有在树上居住(树栖)的习惯。

美国得克萨斯大学奥斯汀分校古人类学家、该项研究的主要作者约翰·卡佩尔曼表示,2008年他对露西化石进行了X射线扫描,并建立了数字档案,发现其右侧肱骨有一个罕见的裂缝。在与整形外科医生核对后,卡佩尔曼确认,这是从一个相当高度摔落造成的骨折伤口。他们还在露西左肩和其他部位的骨骼例如左膝和骨盆上发现了类似裂痕,皆符合高处摔落的特征。

这些骨折裂痕让研究人员得出结论,认为露西是从高处摔落而死的,而且认为骨折发生在她死前,因为上述裂纹与她死后产生的那些骨裂可以明显区分。他们还发现了骨折点周围的一些细小裂缝,应该是在死前不久产生的。所有这些骨折裂缝都与人们从高处摔落后遭受的冲击效果一致。

关于露西摔落的高度,卡佩尔曼认为,14米高是保守的估计,这是黑猩猩筑窝的通常高度。

那么一个正在从树林运动进化到人类初级阶段的原始人种因为从树上摔落而死是不是很可笑呢?考古学家和加泰罗尼亚人类古生态学和社会进化研究所所长罗伯特·萨拉认为,这个结论并不让人意外。他说:“这个人种的个体结合了地面和树林的生活习性,其四肢显示他们在树间活动方面具有一定优势”,“从骨折类型来看,她很有可能是从树上摔落。黑猩猩喜欢在树上筑窝睡觉,露西很可能是在某个时候在树上躲避掠夺者时摔落的”。

不过也有研究者认为露西摔落的地点不能确定,也许是树上,也许是悬崖。 

此外,仍有科学家认为上述骨骼裂纹是化石形成过程中造成。例如,露西化石的发现者、美国亚利桑那州立大学的古人类学家Donald Johanson坚持认为,露西化石中骨折是化石形成过程中造成的。因为该化石发现地周围的很多其他化石也有这样的骨折损伤。

化石特点

颅后

露西的一个显着特征是外翻的膝盖,该特征显示露西通常直立行走。其股骨头小,股骨颈短,皆为原始特征。露西的肱骨与股骨的长度比为84.6%,现代人类为71.8%,黑猩猩为97.8%,这显示或南方古猿的上肢开始缩短,或下肢开始缩短,或两者同时进行。露西的腰曲也显示其习于直立行走。尽管其他南猿个体带有足弓,露西可能是非病理性平足。

骨盆带

约翰森发现了露西的左胯骨和骶骨。骶骨的保存很好,但是胯骨被扭曲了。这导致了两种不同的重建方案。第一种方案预计露西的骼嵴小、没有内唇。这个方案中的髂骨与猿的髂骨类似。此方案因两侧骼相同时耻骨下支无法与互相接触而被证明有误。

稍后由蒂姆·D·怀特提出了另一种方案,此方案中骼嵴宽大并带有内唇。此方案中露西的髋臼宽度正常,耻骨下支长度正常。其耻骨弓张开超过90度,与现代人类女性相仿。但是其髋骨仍然小而原始。

颅骨标本

从标本中取得的颅骨证据争议较颅后少。其脑颅小而原始,其门牙较猿更类似于匙形。脑容量约为375毫升至500毫升。

下颌结构

对人类下颌骨结构的研究中对比了若干南猿标本后发现露西的颚与其他人科物种区别很大,更类似于大猩猩的下颚。洛等人认为此下颌结构独立于大猩猩与人科物种产生,他们还认为南猿变化过大,已不能充当人属与傍人属的共同祖先。

展览信息

露西被保存在亚的斯亚贝巴的埃塞俄比亚国家博物馆,对外展示的则是一件塑料复制品。克利夫兰自然历史博物馆陈列有经过重建的原件倒模复制品。位于纽约的美国自然历史博物馆在人类生物与进化厅展出包括南方古猿在内的人类祖先在其栖息地上的活动。芝加哥菲尔德自然历史博物馆在《进化的行星》展中展出了重建后的露西骨架倒模。

美国巡回展出

2007年,名为《露西的遗产:埃塞俄比亚的隐藏的宝藏》的巡回展览正在美国进行。此展览中将展示包括露西化石在内的超过一百件文物。这项展览获得了埃塞俄比亚政府同意,由休斯顿自然科学博物馆组织协调。休斯顿自然科学博物馆在2007年8月31日到2008年9月1日进行了展出。

展览所得款项的一部分将会用于对埃塞俄比亚众多博物馆的现代化上。美国国务院同样支持此项活动。在展览开始之前包括古生物学家欧文·洛夫乔伊、考古学家理查德·利基在内的众多专家曾经因标本的脆弱性反对此次活动。史密森尼学会和克利夫兰自然历史博物馆等馆所拒绝举办这次展览。

化石发现者唐纳德·约翰森表示他对可能造成的损坏表示担心,但是因为展出可以唤起对人类起源研究的意识而不反对这次展出。休斯顿自然科学博物馆则安排尽可能多的馆所参加此次活动。在2008年10月4日到2009年3月8日展览在西雅图的太平洋科学中心展出。2008年9月在休斯顿展览与西雅图展览之间化石被送往德克萨斯州大学奥斯汀分校进行大约10天的高分辨率CT扫描。

2009年7月24日到2009年10月25日露西在纽约新落成的探索—时代广场博览园展出。同时参加展出的还有新近发现的麦塞尔达尔文猴化石板块B—艾达(Ida)。

发现意义

露西的发现,是世界古生物学的里程碑,她甚至被认为是“人类之母。她是一位高1.10米的女性,结合了现代人类与黑猩猩的特征。虽然她的大脑体积小,但是她的四肢和盆骨说明她有双足,既可以直立行走还会爬树。在她被发现3年后,这种新的原始人种被命名为阿法南方古猿,并赢得世界声誉。



【092、人类起源】


网文《人类起源》报道:

达尔文的生物进化论,认为人类是生物进化的产物,现代人和现代类人猿有着共同的祖先。

根据已发现的古猿和古人类化石材料,最早的人类可能在距今300万年或400万年之前出现。

人类起源外文名The origin of mankind——指人类在生物学方面的形成过程两大时期早期和晚期两个阶段。

起源过程

理论上将人类起源过程分为三大阶段:古猿阶段;亦人亦猿阶段;能制造工具的人的阶段。后阶段包括猿人和智人两大时期;它们又分为早期和晚期两个阶段。

1859年,英国生物学家C.R.达尔文出版《物种起源》一书,阐明了生物从低级到高级、从简单到复杂的发展规律。1871年,他又出版《人类的起源与性的选择》一书,列举许多证据说明人类是由已经灭绝的古猿演化而来的。但他没有认识到人和动物的本质区别,也未能正确解释古猿如何演变成人。F.恩格斯提出了劳动创造人类的科学理论,1876年他写了《劳动在从猿到人转变过程中的作用》一文,指出人类从动物状态中脱离出来的根本原因是劳动,人和动物的本质区别也是劳动。文章论述了从猿到人的转变过程:古代的类人猿最初成群地生活在热带和亚热带森林中,后来一部分古猿为寻找食物下到地面活动,逐渐学会用两脚直立行走,前肢则解放出来,并能使用石块或木棒等工具,最后终于发展到用手制造工具。与此同时,在体质上,包括大脑都得到相应的发展,出现了人类的各种特征。恩格斯把生活在树上的古猿称为“攀树的猿群”,把从猿到人过渡期间的生物称作“正在形成中的人”,而把能够制造工具的人称作“完全形成的人”。随着化石材料的不断发现,测定年代方法的不断改进,人们对人类起源的认识也不断深化。尽管存在的问题还很多,但已经可以大致勾划出人类起源和发展的线索。

从猿到人的过渡

人类起源于新生代,新生代又分为第三纪和第四纪。猿类从猴类分出,是在第三纪的渐新世。

古猿化石的发现

二三百万年的时间里,从猿到人过渡期间的生物,在长期使用天然工具的过程中学会了制造工具,工具的制造意味着经过思考的有意识的活动,这种自觉的能动性是人和动物的最重要的区别,是从猿到人转变过程的飞跃,它标志着从猿到人过渡时期的结束,人类的发展进入了完全形成的人的阶段。 

最早的人属

从猿到人的过渡阶段结束后,人类的体制形态仍在发展。国内外学者对这一发展过程主要采用两种分期法。一是分为南方古猿、直立人、智人三个阶段,智人又分为早期智人和晚期智人。另一种是把能够制造工具的早期的人与不会制造工具的南方古猿区别开来,单独列为一个阶段,称为最早的人属,其后的阶段分为直立人、早期智人、晚期智人。两者相较,后者比较妥善。

最早的人属成员,一般是指直立人之前的人类,首先是“能人”。能人生活的年代距今约180万年前。能人化石最早是1960年起在坦桑尼亚奥杜瓦伊峡谷陆续发现的。

1972年,在东非肯尼亚图尔卡纳湖东岸的库彼弗拉发现了一个头骨的150多块碎片,定年为290万年前。由于这个头骨没有突出而相连的眉脊,所以它在进化系统中的位置还有争议。

从1974年开始,英国人类学家M.D.李基在坦桑尼亚的莱托利尔地层发现了一些人类化石。1978年在莱托利尔地层中发现了留在火山凝灰岩中的人类足印,年代测定为380万年至360万年前之间。足印属一大一小两个个体,圆形的足跟,大足趾与其他四趾并列位于足前方,这些都是人类的特征。莱托利尔地层的化石可能是目前所知的最早的人属化石材料。 

直立人

直立人生存年代距今约170万年或150万年前至30万或20万年前。

直立人头骨扁平,骨壁厚,眶上脊粗壮,脑子明显增大,脑容量大约从800毫升到1200毫升,脑量的增大是直立人体质进步的最大特点,一些人类学家认为直立人已有人类的有声语言。直立人身高平均为160厘米,比南方古猿增加很多,其下肢结构与人类十分相似,说明原始人类发展到这一阶段,其直立行走的姿势已很完善。

直立人的化石最早是1890年荷兰解剖学家杜布瓦在印度尼西亚爪哇的特立尼尔附近发现的。1892年又在同一地方发现一根与现代人相似的大腿骨。

1929年,中国周口店发现了北京猿人的第一个头盖骨。

直立人的化石分布在欧、亚、非三洲。我国发现的直立人已有十多次,除北京人外,还有元谋人、蓝田人、和县人等。 

早期智人

早期智人生活与距今25万年至4万年前。

早期智人的体质形态已和现代人接近,其脑容量达1300-1750毫升,但仍保留了一些较原始的特点,如眉脊发达、前额低斜、鼻部扁宽、颌部前突、颏部不明显等。一般认为早期智人是由直立人演化而来的。

最早发现的早期智人化石是1856年在德国杜塞尔多夫城附近尼安德特河谷的一个洞穴中发现的,因此过去曾把这一阶段的人类称为尼安德特人,简称尼人。

晚期智人

晚期智人也称现代智人,指距今四五万年前至一万年前的化石人类。

晚期智人的眉脊减弱,颅高增大,颌部退缩,下颏明显,其体质特征与现代人类已没有多大差别。他们的化石不仅分布于欧、亚、非三大洲,而且在大洋洲也有发现。

1868年在法国发现的克罗马农人是最早被发现的晚期智人,体质形态很像现代的欧洲人。

非洲发现的晚期智人化石,形态显示出非洲黑人的特征。

我国发现柳江人、资阳人、山顶洞人、河套人等,显示出蒙古人种的特征。

这些具有不同体型特征的化石,说明晚期智人出现的时候,现代人种也形成了,人类学者把现代人类分为三大人种,即蒙古利亚人种、欧罗巴人种和尼格罗人种。

假说

1.进化说

2.次元说

3.生命说

4.能量说

5.基因说

6.细胞说

7.神话说

8.外星说

9.海洋说

10.动物说

11.人是太空人的后代

12.海陆双祖复合说

13.外星人与古代森林猿的结合

14.人类是被制造出来的

另外还有一些说法,比如:1.呼唤而出 2.原本存在 3.植物演变 4.泥土制造

推测

科学家表示,人类是从一种3亿多年前漫游在海洋中的史前鲨鱼进化而来的。根据最新研究,这种名为棘鱼属的原始鱼类是地球上包括人类在内的所有颌类脊椎动物的共同祖先。对一个追溯到2.9亿年前的头骨进行的再次分析显示,它是现代有颌类脊椎动物的早期成员,这意味着颌口动物包括数万种健在的从鱼到鸟在内的脊椎动物、爬行动物、哺乳动物和人等。棘鱼属存在于最早的鲨鱼和硬骨鱼类开始各自进化前的时期,这个血统最终延续到人类生命中。科学家已在欧洲、北美洲和澳大利亚发现棘鱼属化石。和其他棘鲨相比,它相对较大,足有1英尺(约合0.3米)长,它们有鳃,而不是牙齿,长着一双大眼睛,以浮游生物为食。

颌的出现在脊椎动物发展史上是一次意义重大的飞跃。在生存斗争中,食物是决定动物能否生存下来的一个重要因素。解剖学和古生物学不但证明了颌是由鳃弓变来的,而且还能确切指出是由哪对鳃弓变来的。因为虽然鳃弓的形状相同,但支配每对鳃弓的神经是不同的,例如头甲鱼具有10对正常鳃弓,其中最前面的两对为三叉神经支配,第3对为颜面神经支配,第4对为舌咽神经支配,第5对以后各对鳃弓均由迷走神经支配。而在鱼类通常有5对正常鳃弓,其中前面的一对为舌咽神经支配,后面的其余4对由迷走神经支配。而支配颌和舌弓的神经恰巧分别是三叉神经和颜面神经。这个事实不是也证明了颌是鳃弓变位、变形改造成功的吗?事实上解剖学证明同鱼类一样,所有有颌脊椎动物的颌都是由三叉神经支配的。例如患有三叉神经痛的病人,有时牙齿并无毛病,但却会感觉牙齿部位疼痛,原因就是因为颌部的神经属于三叉神经。于此可见所有有颌脊椎动物的颌都是由三叉神经支配的鳃弓改造成功的,或者按照头甲鱼的情况,更确切地说,是由三叉神经所支配的两对鳃弓中的后一对鳃弓发展来的。颌的来源的一致性,也正说明有颌脊椎动物有着同一起源。

发源地之谜

欧洲,特别是西欧,曾一度被认为是人类的发源地。

对于这一系列的疑问,古人类学家一直在努力寻找正确的回答。多数古人类学家认为:真人是以制造工具为标志,真人出现以前的人类祖先,科学家们称之为“前人”。直立是前人从人猿共祖主干上分离的形态学标志,他从主干分离的地区可谓人类最早的摇篮。真人不断演化发展,最后成为现代人,同时形成现代不同的人种,这个进化过程完成的地区便是人类演化最后的摇篮。

在探索人类起源时首先要确立一个前提,即人类是一个生物物种,他只能有一个祖先,不可能是多个祖先。不能说黑人有一个祖先,而白人又有另一个祖先。因为不同的物种之间虽能婚配,却不能生育后代,只有同种能育。如果我们主张人类多祖论,就会在生物学上犯常识性的错误,已证实了人类多祖或多元论是违背科学常理的。

人类从人猿主干上分离,究竟发生在哪一地区?是在非洲,然后走进亚洲,还是开始就在亚洲?一个多世纪以来,人类起源于非洲还是亚洲,一直是古人类学家争论不休的话题。自1924年在非洲找到首个幼年南猿头骨以来的70余年,在非洲发现了一系列的人类化石,这一系列的化石构成了一个相当完整的体系。相比之下,亚洲出土的化石很难与之相提并论,因此,大部分古人类学家都认为人类起源于非洲的可能性较大。

非洲

非洲是人类的摇篮首先是由达尔文提出来的。他在1871年出版的《人类起源与性的选择》一书中作了大胆的推测。另一位进化论者海格尔则在1863年发表的《自然创造史》一书中主张人类起源于南亚,还绘图表示现今各人种由南亚中心向外迁移的途径。此外,还有中亚说、北亚说以及欧洲说。由于人类的摇篮随人类化石的不断出土,而摇摆于各洲。

欧洲

欧洲,特别是西欧,曾一度被认为是人类的发源地。从1823年到1925年就有116个个体,其中包括猿人阶段的海德堡人。而新石器时代的人骨发现得更多,有236起。因此,人们打开地图一看,欧洲布满了古人类的遗址。而当时除了爪哇猿人外,在亚洲其他地区和非洲还没有找到过古人类遗址。还有,最早发现的古猿化石也出土于欧洲,即1856年在法国发现的林猿化石。加上20世纪20年代“辟尔当人”的骗局喧嚣一时(辟尔当人被有些学者看作是最早的人,甚至称他为“曙人”。最后被揭露,所谓“曙人”,原来是来将一个新石器时代的人头骨和一个现代猿类的下颌骨凑合起来的假品),所以当时许多人认为人类起源的中心是在西欧。但随着亚非两地更多人类化石的发现,人类摇篮欧洲说才逐渐退出了舞台。

北京人

“北京人”的发现不仅拯救了爪哇直立猿人,也使中亚起源说更加风靡一时。1887年,荷兰解剖学家杜布哇,抱着寻找早期人类化石遗骸的热望,来到印尼的爪哇岛,居然找到了原始人的化石。1890年,在一个名叫垂尼尔的地方,先是找到下颌残片,次年又发现一具头盖骨,这就是著名的“爪哇人”第一号头盖骨。1892年,又在不远处找到一根大腿骨。杜布哇研究了这些材料后,认为它们属于同一个体,而且正是人们要寻找的人与猿之间的“缺环”。

爪哇直立猿人的发现使南亚说为之一振。然而杜布哇的发现却遭到许多人的反对,最强烈的反对来自教会。教会坚持说,人类的祖先应是亚当,怎么可能是猿人呢?

1911年,古生物学家马修在《气候和演化》一书中,列举种种理由鼓吹中亚高原是人类的摇篮。其理由,一是中亚因喜马拉雅山的崛起,致使自然环境变得不适宜生存,但对动物演化来说,受刺激产生的反应最有益处,所以这些外界刺激可以促进人类的形成;二是哺乳动物的迁徙规律常常是最不进步的类型被排斥到散布中心之外,而最强盛的类型则留在发源地附近继续发展,因此在离老家比较远的地区反而能发现最原始的人类。当时发现的早期人类化石如海德堡人和爪哇直立猿人,与这一假说正好吻合。

1927年,中国发现“北京人”化石,之后相继发现了“北京人”制作和使用的工具以及用火遗迹。

1930年,美国古生物学家刘易斯在印巴交界处的西瓦立克山到一块上颌碎块,该标本从形态上看有些接近人的特点,他便借用印度一个神的名字“拉玛”把它命名为“拉玛猿”。但由于当时他人微言轻,这一看法未被首肯。到了60年代,古生物学家皮尔宾姆和西蒙斯对林猿类26个属50多个种作综合研究时,注意到拉玛猿形态上的似人特点,认为它可能是人类这一支系的祖先类型,并将它从猿科中转到人科中,人类起源南亚说再度兴起。然而随着非洲早期人类化石和文化遗物的大量涌现,使人类起源非洲说重新崭露头角。

东非地区

正当人们左右徘徊时,东非的化石发现为解决这些问题提供了新的契机。从1931年起,英国考古学家路易斯·利基就在东非大裂谷一个名叫奥尔杜威峡谷的分支部分进行发掘,找到了不少非常原始的石器。它们是用河卵石或砾石简单打制成的,年代是更新世早期。谁是这些工具的主人呢?利基夫妇在这里搜索了20多年,终于在1959年7月的一天发现了一具南猿头骨。它比南非粗壮南猿还要粗壮,学名为“鲍氏南猿”,一般称其为“东非人”。通过种种理化测年法测得他的生存年代为距今170万年。人类的发祥地很可能在非洲,特别是东非地区据目前所拥有的化石材料。

“东非人”及“能人”的发现,不仅揭开了东非地区一系列重要发现的序幕,而且将作为“缺环”代表的南猿,由“最接近人的猿”,一下跃升为“最接近猿的人”或“人类的先驱者”。以利基夫妇为代表的一批学者据此认为人类起源于非洲。

进入70年代,世界范围内古人类学的重要发现和研究获得了长足的进展。首先是在巴基斯坦波特瓦高原,之后又在匈牙利、土耳其、希腊、肯尼亚和我国发现了大量的古猿化石。虽然它们名称不一,但基本可分为大小两种类型,大的属西瓦猿型,小的为拉玛猿型,而且往往两者并存。经过各方专家的比较研究,发现它们并非不同的种属,而是雌雄个体而已。既然拉玛猿并不是一个独立的种属,焉有人类祖先之说?人类的直系祖先曾一度因“拉玛猿”而明朗过,现在又迷茫了。

但日新月异的科技发展为人们了解自身起源的奥秘打开了一条新的途径。分子生物学,特别是分子人类学的发展,不仅从微观分子水平上展示了人与其他灵长动物,特别与大猿类密切的血缘关系,而且依据遗传物质的变异度,可以推算出它们分化的大致时间跨度。原先认为人和猿分离的时间大约为距今2000—2500万年间,而通过分子生物学方法的推算,只在距今400—500万年间!

鉴于此,新的人类演化概念产生了,由此也决定了探索人类的发祥地不能再依据旧说行事。由于非洲大量涌现的南猿和早期人属化石,人类早期阶段的复杂图景终于开始清晰地展现在人们面前。

学说理论

达尔文理论

在达尔文推测人类起源于非洲时,当时少见化石证据。这种情况在20世纪20年代发生了改变。在南非盛产金钢石的小城金伯利附近,有一个名叫塔恩的地方,那里有许多采石场,在采石时经常发现哺乳动物化石。1924年曾发现一具幼年猿类头骨,后经解剖学教授达特的研究,认为它人形态介于人和猿之间,遂将其命名为“非洲南猿”。1936年,在德兰士瓦地区斯特克方丹采石场发现一个成年个体的南猿化石,次年又在一名叫克罗姆特莱伊采石场找到完整的南猿下颌骨和头骨碎片,南猿逐渐引起学术界的认同和重视。但就它是“最接近猿的人”还是“最接近人的猿”,学术界仍有争议。解决争议的关键是南猿能否制造工具。虽然人们曾在发现南猿化石的洞穴和裂隙中找到了石器,但同时还有进步类型的人化石伴生,因此南猿是否是工具的制造者很难取得一致意见。此外,由于南猿化石出土层位不清,故南猿确切的生存年代还一时无法搞清。

自1924年找到首个幼年南猿头骨以来的70余年,在非洲有不下20个地点发现了最早阶段的人类化石。1974年,由美国古人类学家约翰逊领导的多国考察队,在埃塞俄比亚的阿法地区发现了一具保存40%遗骸的被称为“露西少女”南猿骨架,其生存年代超过300万年,以后被订名为“阿法南猿”。在阿法地区还曾发现一处埋有13个阿法南猿个体的骨骸,为此有人将之称为人类的“第一家庭”。

90年代,非洲的古人类化石重要发现接连不断。1992年,在埃塞俄比亚的阿拉米斯发现距今440万年的南猿化石,最初被命名为“始祖南猿”,经过进一步发掘与研究,更名为“始祖地栖猿”。1996年,来自13个国家40多位科学家组成的考察队在阿法盆地的中阿瓦什地区,找到了距今250万年的南猿化石。由于它在形态上混杂着接近人和许多不同类型南猿的特点,被认为是连接阿法南猿和早期人属之间的一个新种代表,被订名为“惊奇南猿”。在肯尼亚图尔卡纳湖东岸的库比福拉地点,则相继发现了阿法南猿、鲍氏南猿,“能人”,以及曾被叫做“1470号人”的头骨化石。后者最后被订名为“卢道尔夫人”,距今年代为190万年,并被认为是人属中的最早成员;在湖西岸,1985年曾发现有一具距今250万年的头骨,被命名为“埃塞俄比亚南猿”,他是粗壮型南猿的祖先;1995年在西岸的卡那坡地点发现的距今410万年的原始类型南猿化石,被命名为“湖滨南猿”。令人瞩目的是,它们的下肢骨显示出直立行走的特点,而上肢骨却仍保留着上攀援的特点。这表明分子生物学所推测的距今500万年人与猿分道扬镳可能是对的。据目前所拥有的化石材料而言,人类的发祥地很可能在非洲,特别是东非地区。

大概在距今200万年至180万年左右,非洲的“能人”甚至“匠人”走出非洲进入亚洲和欧洲。

早在1907年发现的海德堡人,曾一度被视作欧洲的猿人或是向尼安德特人过渡的类型。1994—1996年,在西班牙北部阿塔普卡地区,发现了80多件人类化石,古地磁年代测定为距今78万年以上,被认为是海德堡人的祖先。而在之前的1991年9月,在格鲁吉亚东南边境一个名叫德玛尼西的地方,发现了一具保存完整齿列的下颌骨,形态呈直立人型。以后又发现比较完整的头盖骨化石。据古地磁年代测定为距今180万年,故德玛尼西人被认为是非洲以外已发现的年代最古老的直立人化石之一,也是迄今欧洲最早的人化石。

以色列出土的尼人类型的古人类化石也很著名,最近又以早期石制品引人注目。在以色列境内有一条约旦河谷,是东非大裂谷的北延部分。

1959年在这里发现乌贝蒂亚旧石器时代遗址。从该地上新世至早更新世地层中出土了大量哺乳动物化石和石制器,据古地磁法测得距今年代约在150万至100万年间。有些学者认为这个遗址是非洲之外最早的直立人文化遗址之一,它的主人可能是刚从“能人”演化而来的早期直立人。

我国在近半个世纪也发现了大量有关人类演化的化石材料。自50年代在云南开远发现古猿以来,70年代和80年代在云南禄丰和元谋又相继发现古猿化石,可分大小两种类型。有些学者认为大型者可谓西瓦猿型,小型者属拉玛猿型。拉玛猿作为人类远祖的论点其时在我国正风行一时,所以有的学者认为人类远祖已在中国找到,便将小型古猿命名为“中国古猿”,以表达人类起源于中国的美好愿望。然而随着科学界对拉玛猿属性认识的变更,国内有些学者将云南不同地区的古猿归属到一个新属,即禄丰猿属之内。不过也有学者认为,它们只是云南西瓦猿中不同的亚种。

60年代,陕西蓝田公王岭和云南元谋大那乌发现了直立人类型的蓝田人和元谋人,他们距今年代超出100万年,后者甚至达到170万年,成为目前已知中国境内最早的人化石。但遗憾的是,元谋人化石目前仅限于2枚上内侧门齿,以及年代稍晚的一段胫骨,而在非洲发现的年代大致相同的却有完整的骨架。虽然曾经有人将湖北建始地区发现的几颗化石牙齿看作是与南猿类型接近的材料,但因材料太少未获得学术界的承认。

1989年在湖北郧县找到2具原始人头骨化石,一开始又将其归于南猿之列,修理后发现乃属直立人型。1980年在安徽和县及1993年在江苏南京也发现了直立人型头骨化石。虽然对于它们的年代说法很多,但均未超出50万年。

自1985年起,在四川巫山县龙骨坡出土了一批早更新世哺乳动物化石,其中包含像人的1枚门齿和一段下颌残块,同时还宣称出土了有人工痕迹的石制品。一开始它们被部分学者鉴定为直立人型,后来国外学者介入,认为与直立人形态差异大,而与非洲的“能人”和“匠人”相近,并进一步测定了其年代为距今180万年以上,甚至超过200万年。

进入90年代,非洲出土大量早期人化石,并且这些化石构成了一个相当完整的演化体系,而亚洲地区出土的化石很难与它相提并论。相较而言,非洲似更有条件作为人类的发祥地。古人类学的研究还表明:能人/卢道尔夫人具有较大的躯体和较重的脑量,故具有较强的体能和较高的智能,不仅已能制造工具,很可能还有较紧密的群体关系。加上新世时期古气候的变化,引起生态环境的变化和哺乳动物的迁移,由此带动了古人类群的迁徙。这些研究成果在90年代后期汇成“走出非洲”的假说。部分学者提出:大概在距今200万年至180万年左右,非洲的“能人”,甚至“匠人”,走出非洲进入亚洲和欧洲。以色列的乌贝蒂亚、格鲁吉亚的德玛尼西、巴基斯坦的伯比山以及我国的“巫山人”诸遗址,均被看作是早期人类迁徙途中的遗迹。以后,非洲的能人/卢道尔夫人演化为匠人,而在亚洲则演化直立人。也有人构想出另一种过程,即非洲早期人类首先迁徙到亚洲,演化为直立人后,又返回到非洲,并迁徙到欧洲。不过“走出非洲”尚有另层意思,即现代类型的智人也是由非洲的智人迁移到各洲去的,时间大约在距今10多万年前,即所谓“夏娃说”。

发现早于200万年前的人类化石固然重要,但要使我国距今150—200万年的古人类能站稳脚跟,更是当务之急。

20世纪80年代,我国有些学者在发掘和研究元谋西猿时,认为在元谋盆地小河地区豹子洞篝发现的古猿伴有石器。能制作石器,岂不是人?故将之订名为“东方人”,并将其生存年代定在距今250万年前。而在同一地区的蝴蝶梁子发现的一具幼年头骨,鉴定为拉玛猿型,认为是人类的祖先,后来宣称在地层中也找到了“石器”,将之更名为“蝴蝶人”,其生存年代定为距今400多万年前,并进而构筑了“开远拉玛猿”——“禄丰拉玛猿”——“蝴蝶拉玛猿”(或“蝴蝶人”)——“东方人”——元谋猿人——昭通人(智人的早期代表)——西畴人、丽江人(智人的晚期代表)等相当完整的系列。鉴于此,有人提出滇中高原及其邻区是人类起源的关键地区。但遗憾的是,早在70年代后期,学术界已抛弃拉玛猿是人类远祖的观点。后经研究,所谓“蝴蝶人”的“石器”原来是天然石块;而“东方人”的石器,后来被证明是地表上拣来的,而且时代甚晚。

1997年,我国启动了寻找200万年和更早时期人类的“攀登项目”,投入了不小力量,但迄今收获甚微。后来在安徽繁昌发现了距今200—240万年的石制品和骨器,发现物出自早更新世裂隙堆积中。但那到底是不是人工制品在学术界曾引起很大争议。此外,光有石器还远远不够,它只是间接证据,关键是找到人化石。

1999年在河北蔚县上新世地层中找到了一件距今300万年的石器,这远远超过了非洲发现的不超出260万年的界限,并认为这是对人类非洲起源论的一次挑战。但该标本发现于1990年,事隔9年后才公布于世令人费解。

非洲起源论

中国学者要挑战非洲起源论,就必须找出更多的早期人类化石。就连目前所认定的我国最早的元谋人化石,国内外有些学者认为其距今只有60万年!我们必须找到更早时期的人类化石,而且这些化石能建立一个比较完整的体系,使得非洲材料从属于这个体系才行。我国的古环境条件不算太差,既然已发现了丰富的中新世和上新世的古猿化石,这样的生存环境同样适合早期人类生存。我们并不完全排除人类起源亚洲的潜在可能性,但仅有设想和冲刺的良好愿望是远远不够的。具有说服力的化石材料才最具科学性。

某些联系

不同的肤色是与居住地有关,居住在非洲的因为阳光强烈,肤色变黑;欧洲因为阳光较弱,肤色就白;亚洲居中,肤色也居中。

不同的语言是自然形成的,因为语言实际上是人们约定俗成的,不是与生俱来的。

不同的习俗是因为自然环境的结果,某地的习俗与当地的自然环境有必然的联系。

神话传说

中国神话

我国神话论及人类起源的有数种,比较早的说法是《淮南子精神篇》:“有二神(阴、阳二神)混生,经天营地……类气为虫(混浊的气体变成虫鱼鸟兽),精气为人(清纯的气体变成人)。“这种说法并未受多大重视。

晚一点的说法则指盘古垂死化为万物之时,身上的寄生虫变为人类。绎史卷一引五运历年纪:“(盘古)身之诸虫,因风所感,化为黎甿(人)。“此种说法也没有流传开来。

另一种说法是指人类由黄帝所造,然后由其他的神上骈和桑林赋予四肢五官,见《淮南子说林篇》:“黄帝生阴阳,上骈生耳目,桑林生臂手……。“这种说法很有趣,和日耳曼所述的很相似,可惜上骈和桑林是什么样的神,在其他古籍中并无叙述,徒留一个谜。

西方神话

关于人类起源的神话传说,各民族都相当丰富,其中有些说法颇为相似,当然不同的也不少,在这些神话里头,很有趣的,我们可以发现有和进化论不谋而合之处。

1.呼唤而出

埃及神话说人类是神呼唤而出的。自古以来,埃及一直是个神秘之地,它是所有古老国家中最自我封闭的,它有自己的生活方式,外在的文明很难对她发生影响,因此它的人类起源的说法也和别的民众不同。

埃及人认为远在埃及于世界上出现之前,全能的神就已存在,他创造了天地的一切,他呼唤“苏比”,就有了风;呼唤“泰富那”,就有了雨;呼唤“哈比”,尼罗河就流过埃及,他一次次呼唤,万物一件件出现,最后,他道出“男人和女人”,转眼间,埃及就住满许多人。

造物工作完成,努就将自己变成男人外形,成为第一位法老王,统治大地人类,开创安和繁荣景象。

2.原本存在

人类原本就存在着的神话,散见於北美印第安人和新西兰毛利人。印第安人神话中说到神创造天地,然后从地下带领人类上来,生活在大地上。毛利人的神话说“兰奇”和“巴巴”是天和地,是万物源头,当时天和地未分开,四下漆黑,其儿子渴望得到光明,便用力将天地推开,光明於是出现,一向藏在黑暗中的人类便被发现,原来他们也是天地所生。

3.植物变的

认为人类是植物所变的为日耳曼神话,它说天神欧丁 (ODIN) 有一天和其他的神在海边散步,看到沙洲上长了两棵树,其中一棵姿态雄伟,另一棵姿态绰约,於是下令把两棵树砍下,分别造成男人和女人,欧丁首先赋予生命,其他的神分别赋予理智、语言、血液、肤色等,成为日耳曼的祖先。

4.动物变的

人类是由动物变的之神话相当常见。在澳洲神话中说人是蜥蜴变的;美洲神话则说人是山犬、海狸、猿猴等变的;希腊神话也说某族人是天鹅变的,某族人是牛变的。

我们由这种“动物变人”的神话中,可以发现很接近进化论的说法,尤其是美洲神话中说人是猿猴变的,就完全与进化论相吻合,这种巧合,很耐人寻味。

经典神话

中国古代神话:盘古开天女娲造人

宇宙之卵漂浮在永恒空间之中,它包括两个反作用力:阴和阳。经过无数次轮回,盘古诞生了,宇宙之卵中较重的部分——阴下落形成了地面,较轻的部分——阳上升形成了天空。

盘古担心天和地再次融合在一起,就用手脚支撑着天和地,天每日增高一丈。地每日增厚一丈。盘古每日长高一丈,如此过了一万八千年。盘古的任务完成后也就死亡了,他的身体部分变成了宇宙的基本物质。女神女娲非常寂寞,她从黄河水中捞出泥巴来制作泥人,这样第一个人类出现了,随后她用树枝蘸上泥巴向地面上甩,无数个小泥点形成了多个人类。

日本神话:地球是个孤岛

天神创造了两个兄妹:哥哥伊奘诺尊和妹妹伊奘冉尊,他们站在原始海洋的一个漂浮桥梁上,使用天神的珠宝长矛在原始海洋中搅拌形成了第一个岛Onogoro,在这个岛上,他们兄妹结婚生活。

天神对此责怪他们违反协议,这两位夫妇便开始用珠宝长矛在原始海洋中形成了日本岛和许多神灵,然而在诞生火神时,伊奘冉尊死亡了,伊奘诺尊十分悲痛跟随伊奘冉尊的灵魂来到由Yomi掌管的地狱,伊奘冉尊吃下了Yomi的食物不得再次超生。

当伊奘诺尊突然看到伊奘冉尊腐烂的尸体时异常惊惧并开始逃离,伊奘冉尊的灵魂非常愤怒便一直追赶伊奘诺尊。最终,伊奘诺尊从地狱洞窟中逃脱出来,他将自己与一块巨石捆在一起,永久地与死亡进行分离,他不想再去地狱。

印度神话:宇宙论与梵天

在最早的吠陀梵语的吠陀经中描述了古印度神话,无比巨大的神灵普鲁沙长着数千个头、眼睛和脚,他包裹着整个地面,他的十根手指延伸可以扩展空间。

当天神们向普鲁沙献出祭品时,普鲁沙身体上生成清澈的黄油,这些黄油形成了鸟类和动物。后来普鲁沙的身体转变为世界万物的基础,以及形成火神阿格尼、主管雷雨及战争的天神因陀罗等,同时,从他的身体上建立了印度社会的四个等级:牧师、武士、平民和仆人。根据之后的历史发展,三位一体的宇宙最高永恒实体梵天出现了,他是一切众生之父,此外,三位一体的天神还包括守护之神毗瑟挐和破坏神施瓦。

梵天创造了宇宙万物,并持续了43.2亿年,之后破坏神施瓦摧残了宇宙秩序,并开启了新的循环,使每个人得到了松缓,当前的宇宙循环状态还有数十亿年才能结束。

希腊神话和天神之争

公元前8世纪希腊诗人赫西奥德所记述的神话史诗中,原始宇宙的混沌状态起始于最早的神灵,包括大地女神盖亚,盖亚创造了优利纳斯(最早的至上之神,是天的化身,是大地女神的儿子和配偶),优利纳斯掌管天空,并保护盖亚,他与盖亚生育了许多天神和怪物,其中包括长着50个头和一百只手的赫卡同刻伊瑞斯,眼睛有车轴大小的独眼巨人。

盖亚与优利纳斯共生育了6个儿子和6个女儿。优利纳斯非常不喜欢几个相貌怪异的儿女,便将他们监禁在塔尔塔罗斯(地狱底下暗无天日的深渊)。对此,大地女神盖亚非常愤怒,她将一个巨大的镰刀给了自己最年轻的儿子克罗诺斯,并告诉他相应的谋杀优利纳斯的计划。

当优利纳斯接近盖亚试图亲热时,最年轻的儿子克罗诺斯突然冲出来将优利纳斯的生殖器割下,当优利纳斯的血液流在地上,形成了巨人族怪物和复仇女神。

犹太教和基督教共同的神话:亚当和夏娃

犹太教《圣经》和基督教《圣经(旧约)》包含了两个神话起源故事,这两个故事被现今的犹太教和基督教所认可信仰。在第一个神话故事中,上帝用他的话语,在6天的时间里,创造了天空、陆地、行星、太阳和月亮、包括人类的所有动物。第7天上帝进行休息,凝视着自己的成果感到十分欣慰。

在第二个圣经故事中,上帝在地面上创造了第一个人类——亚当,上帝为亚当创造了一个伊甸园让他无忧无虑地生活,并说:“园中各样树上的果子,你可以随意吃,只是分别善恶树上的果子,你不可吃,因为你吃的日子必定死!”。亚当的生活太寂寞孤单,于是上帝从亚当身体上抽出一根肋骨创造了第一个女人夏娃,是他骨中骨肉中肉,来陪伴他。一条会说话的大毒蛇(代表撒旦魔鬼)诱惑说服夏娃吃了禁果,之后夏娃又说服亚当也吃下了禁果。作为一个被造者,没有听造物主的话,是多么可怕的事情,所以当仁慈的上帝发现此事后,就驱除亚当和夏娃永远离开伊甸园,让他们在地上繁衍生息。

挪威神话:巨人始祖之死创造万物

在挪威神话中,地球出现之前曾是两个世界:“Muspell”是一个火焰炽热的大陆;“Niflheim”是一个冰冻的大陆。当Niflheim的冰冷与Muspell的炽热之火接触之后,巨人始祖和巨型圣牛奥尔胡玛拉解冻复活过来,圣牛奥尔胡玛拉用牛乳哺育天神鲍尔和他的妻子,这对天神生育了布里,布里有三个儿子,这三个儿子后来进行叛变并杀死了巨人始祖。

巨人始祖死后,他尸体上的肉形成了土地;骨骼形成了山脉;头发形成了树木;血液形成了江河湖泊,巨人始祖被挖空的头骨形成了布满星星的天空。

远古波斯信仰:拜火教神话

波斯神话中至高之神阿胡拉·马兹达创造了世界,阿尔布兹山脉生长了800年终于接触到了天空,雨水从阿尔布兹山顶流下形成了瓦卡什海和两条主要的河流。世界上第一个动物是生活在Veh Rod河旁的白色公牛,然而波斯恶神安格拉·纽曼将这只白色公牛杀死。

之后太阳净化人类的种子长达40年之久,种子种下结出了大黄叶柄植物,这个植物成长后就成为最早的人类伴侣玛什耶和玛什耶那。在拜火教神话中,至高之神阿胡拉·马兹达与恶神安格拉·纽曼之间的战斗共持续了12000年,在第一个3000年里,阿胡拉的光明世界与安哥拉的黑暗世界并存,最早的人类也经受着邪恶黑暗的诱惑误导。

恶神安格拉并没有像杀死白色公牛那样杀死玛什耶和玛什耶那,而是误导他们俩人对安格拉进行崇拜信仰。经过50年之后,玛什耶和玛什耶那生育了一对孩子,然而在恶神安格拉的诱导下,这对伴侣却将自己的两个孩子吃了。之后,至高之神阿胡拉恢复了玛什耶和玛什耶那的善良本性,越来越多的孩子出生,他们最终成为早期人类。

巴比伦神话:魔力女神死后造就天与地

埃利什与水神阿普苏和蒂马特产卵生育了数代天神,这些晚辈天神中伊阿是长兄,他的身边有许多个弟弟。然而,这些年纪不大的小天神很吵闹,让阿普苏和蒂马特无法入睡,于是阿普苏密谋策划要杀死这些小天神,然而消息不胫而走,伊阿抢先动手首先将阿普苏杀死。

蒂马特得知噩耗后发誓要进行报仇,她创造了许多怪物,其中包括:疯狗、蝎人、半牛人和巨龙等。伊拉和女神达姆基娜创造了马杜克(长着四个眼睛和四个耳朵),马杜克成为了伊拉和达姆基娜的保护武神,在马杜克和蒂马特的恶战中,马杜克用一支箭射中了蒂马特的心脏。

马杜克将蒂马特的身体撕成两半,创建了天与地,之后马杜克创造了人类,让人类去做天神不愿做的苦力差事,如:耕作和商业买卖等。

远古埃及神灵:世界开始于混沌状态

在埃及古代神话中,最初世界是混沌无序的。天神阿图姆希望自己具有灵魂和肉体,之后他创造了一座小山,否则在这个混沌的世界里他没有立足之地。

阿图姆是一个没有性别的天神,他的眼睛能看到一切事情。他从嘴里吐出一个儿子舒——空气之神;然后又吐出了一个女儿特夫努特——湿气女神。他们两个天神负责重新改变宇宙混沌状态的任务,舒和特夫努特建立了土地之神格布和天空之神努特,起初格布和努特互相缠绕在一起,但是格布将努特举了起来,逐渐新的世界秩序建立了起来,但是舒和特夫努特消失在黑暗之中。

阿图姆挖出了自己的眼睛用来寻找舒和特夫努特,最后舒和特夫努特再次返回到阿图姆的身边,阿图姆十分高兴,眼泪激动得流了下来,当每滴眼泪落在地面上就形成了一个人类。

古代墨西哥血腥的阿兹特克族神话

阿兹特克族神话中地球母亲是科特利卡尔,这个名字是“蛇裙”的意思,在神话中她被描述得很可怕,她戴着一个由人手和心脏组成的项链,她的裙子是多条毒蛇盘绕在一起。地球母亲特利卡尔最初体内注入一把黑曜石刀怀孕生育了月亮女神科由尔齐圭(Coyolxauhqui),后来又生育了400个儿子,变成了南部天空的群星。

之后天空中飘落一个长着羽毛的球状物,科特利卡尔发现并将这个球系在自己腰间,却导致自己再一次怀孕。这次意外怀孕使月亮女神科由尔齐圭和400个儿子十分震惊和愤怒,然而在科特利卡尔肚子中的胎儿正是战争和太阳之神胡特兹罗普特利(Huitzilopochtli),他从母亲的子宫里跳出,他刚一出生就身披盔甲,很快他就长大了。

胡特兹罗普特为了安慰母亲科特利卡尔,攻击了月亮女神科由尔齐圭,在火蛇的协助下杀死了她,胡特兹罗普特将她的头颅割下来抛向天空,这颗头颅变成了天空中的月亮。

艺术作品

纪录片

BBC纪录片:

谁是我们的祖先?

谁是先行走于地球上?

谁是它们现在依然存活的近亲?

为什么它们继续生存下而其它却趋于灭亡?

这些问题是人类了解自我的基础问题。在重塑人类进化过程中的演变阶段后,“人类起源”将生动得向您展现五百万前由猿到人的漫长历程,并解答这些困扰人类已久的问题。本片共六集:由猿变人,古老的接触、降生、躯体、原始的爱、迁徒。从中我们可以感受到早期人类在经历野蛮生活时所受到的痛苦和恐惧以及在享受自然时的喜悦和欢心。本片成功地揭示了——人类的起源。

第1集.古老的接触——一进入欧亚大陆,在极短时间内,先进的现代人就把当地的原始土著人赶至濒临绝种的边缘。虽然这些土著尼安德特人也跟现代人通婚并生育后代,但他们的数量仍然剧减不止。最后,在二万七千年前终于在地球上完全消失。是什么原因促使这部分曾经一度繁盛的人群走向灭亡?而又是什么原因让现代人高高凌驾于他们的同类之上而最终取得了绝对的胜利呢?

第2集.降生——一个惊世的孩童骨发现,对人类迁徙的探索,孩童头骨已有二百五十万年的历史,科学家发现他的脑部,是连接着中央的脊髓,而不是像猿人般连接着旁边的部分,因此,他必定是直立行走的。这个有趣的发现让我们知道他是第一个人类,他的脑袋比猩猩的大一点点,以两脚走,并且以现代人类般的家族关系生活。

第3集.躯体——肯雅北部一个灰尘弥曼的灌木林,考古学家发掘出一个完整的男孩骸骨,他埋藏地底已一百四十万年,是一个“直立人”。他与现代人类的关系,并非有如科学家的推测,他不是一头拥有人类脸孔、满身毛发的猿。反之,他的模样与我们相近,但智商只及一个现代人类的一岁孩子,而这个“直立人”渐渐进化为一个超级猎人。

第4集.原始的爱——二十五万年前的古人类骸骨,让我们发现了第一个脑部大小与我们相同的原人。考学家发现了重约标枪的箭头,显示了人类有分工及有组织的捕猎活动,而且原人懂得互相有效的沟通,这种种正代表着人类的智慧正迅地发展。第一个装饰物的发现,表示了古代人懂得藉此增加自己的吸引力,是原人二人家庭的开始,也许,这也是爱情的开始。

第5集.迁徙——非洲是现代人之祖家,但为什么会有一小撮早期人类离开祖家非洲,踏上艰辛的世纪长征?三万年前,我们替代了欧亚原人的位置;一万年前,人类已经到达澳洲,当中经过千多英里惊险的船上旅程,究意人类为何要这样做呢?

第6集.由猿变人——考古学发现的古壁画构图复杂,他们相信这便是人类有象征性思想的证据,这些壁画并非只属一人所创,它们是人类社群走在一起,共同人享生活体验的证据,同时也是有智慧的人类社会群走在一起,共同分享生活体验的证据,同时也是有智慧的人类,赖以催眠及医病的原始方法。壁画标记着我们对自我源头的追寻,在三万三千年前,我们的生物进化终于完成,开始有一套自我的价值观,我们成为了完整的人类。

电影

电影《人类的起源》简介

《人类的起源》是导演雅克·马拉特继《人类进化史》之后,再次用镜头记录人类世界的发展过程的经典之作。影片的拍摄周期长达13个月,素材影像超过120个小时。而在这之前,导演雅克·马拉特用了几年的时间进行筹备,了解有关人类发展的专业知识。据介绍,智人是人类演化过程中最重要的一个阶段之一。影片《智人》用搬演的方法,记录了人类在演化过程中必须面对的许多艰难与危险。运用旁白的方式,片中由智人其中一员“开口”介绍他们的生活,也使观众接近智人的生活,为风雪中找不到避难所就冻死的部落成员而难过;会为失去了自己爱人的部落女孩悉心照顾他人之子的做法而动容。

《人类的起源》是2003年法国第三电视台播出的电影《人类进化史》的第二部曲,本剧在2005年1月首播立即创下了极高的收视率。超过九百万的法国人都守在电视前面观赏这部巨作,创下法国电视史上最高的收视率。随后发行的原声带和DVD更是造成轰动,单单法国一地便狂卖了数十万张。

1000万年以前,几个勇敢的先行者颤抖着站了起来,然而他们生存下去的机会微乎其微,因为危险来自于四面八方,于是他们努力抗争,学会了创造、直立行走,他们跨过整个大陆和海洋,探索并最终征服了这个世界,我们就是他们的后代,无论今天我们的肤色是黑色、白色、棕色还是黄色,我们都是同一个祖先的后裔。凭借着顽强的生命力,祖先们把他们的认知留给后代,就这样薪火相传,一直延续到现在。正是凭借着血液中这种独特的认知,我们才能追溯自己的本源,去研究我们的过去并追随他们的脚步。

故事开始于一只猴子的诞生,不过他和其他的猴子稍微有点不同,他的父母生活在树上,夜里就悬在树枝上睡觉,以此来躲避在树下觅食的食肉动物,但他拒绝如此,他不会和他们一样,他将从树上来到地面,并用两条后腿站立起来行走,他的勇敢使他注定先人一步,他可以从新的角度来探寻新的生存空间,但前提是他必须找到生存下去的办法,这第一个史前人类将改变整个地球的面貌。

追溯到1000万年前的地球,各种哺乳动物迅速繁衍,大陆板块开始像今天的格局变化。非洲和亚洲继续向东北方向推进,辽阔的非洲丛林,一些灵长类动物开始进化,但是他们势必要屈服于自然界伟大的力量,非洲大陆在巨大的力量压迫下断裂开来,灵长类动物被卷入这场危机,大裂谷正在形成;西边,一座山脉阻隔了自西而来的一片雨云,而东面则是高原和苍茫的大海,大裂谷绵延数千公里,成为了不可逾越的阻碍,峡谷两边的生命将向两个迥然不同的方向发展,幸存下来的灵长类被分成了两派,丛林派和热带草原派,等待他们的还有更严峻的考验。由于气候环境的戏剧性变化,丛林逐渐消失,东部的灵长类命运多舛,几个离散的部落分享着剩下的几棵树。但树上的生活局限性很大,灵长类面临着被饿死的命运,要么下树,要么死去,我们的第一位祖先就在这样艰苦的环境下诞生了,父母没有食物可以喂他,大草原绵延数千里,处处都潜藏着危机,先行者的内心充满了恐惧,其实放弃是很简单的,只要躺下了静静等死就可以,但非凡的生存本能战胜了恐惧,生活的苦难促成了这次重大的进化。

在苍茫的草原上,四肢着地是他无法辨别方向,因此他必须用后腿站立起来以便能看得更远,但当他开始移动时,一切又回到了原点,他的行走姿势注定了他的视野,本能在此刻再次发挥了作用,他开始尝试站立着行走。就这样,两足动物诞生了,由此他已经不再属于灵长类,他的名字叫欧罗尼人。第一步的成功让他备受鼓舞,也许他还很享受这种全新的姿态,这个角度让他感觉自己更高更强大

了,他可以看到更远处的一起,于是长途跋涉开始了。



【093、古人类】


网文《古人类》(人类的祖先) 报道:

古人类指远古人的起源,生活,生产,历史发展及其文化综合表现状况。为了研究古人类,通过各种化石等遗物进行研究。根据各种化石和遗址推断,地球上曾经出现过很多古人类。

古人类有的适应自然,进化成现代人类,有的在地球上永远消失。研究古人类,可以比较科学地把握人类生存、生活、发展的种种天机,从中吸取各种教训,吸纳有益经验。中文名古人类,外文名Hominin,别名晚期智人。

简要介绍

长期以来,世界范围内属于远古时期的人类化石十分稀少,尤其是体骨化石更为罕见。人们对猿人体骨特征的研究只能在极少的材料基础上想象或推测,世界人类学家和考古学家一直处于漫长的等待之中。1984年9月16日到10月2日这短短几天里,在中国的营口县城西南8公里处有座金牛山,一具罕见的、较完整的猿人化石出土了!全部化石代表一个成年不久的男性个体,被命名为"金牛山人"。

所处时代

旧石器时代的人们主要是制造简单工具以作打猎和采集的用途,以中国周口店发现的北京人为例,据考究,他们使用石器和木棍来猎取野兽,并懂得采集果子来充饥。他们主要居住于山洞中,从其洞穴中发现木炭、灰烬、桡烧石、烧骨等痕迹,显示当时的人们已掌握了使用火的技术,并会砍取树木作燃料。在旧石器时代早期,人类学会用火,中期骨器,晚期能制造简单组合工具,开始形成了母系氏族。元谋猿人、蓝田猿人、北京人等基本上都处于这一时期。

新石器时代:人类开始从事农业和畜牧,将植物结实加以播种,把野生动物驯服以供食用。人类食物来源变得稳定。农业与畜牧经营使人类由逐水草而居变为定居下来,已经能够制作陶器、纺织。人类生活开始关注文化事业的发展,使人类开始出现文明。

中石器时代人类生活仍是以狩猎渔业为主,出现氏族社会,人们发明弓箭,渔矛,渔网等打猎工具。人们开始在原野中生活,并不断迁徙。人们发明房屋建筑技术,发明独木舟。开始驯养狗、羊和猪,开始磨制简单石器。在世界上的森林地区,可以看到森林地开始被开发的迹象。森林地的急遽开垦是新石器时代的事情。

新石器时代,以使用磨制石器为标志。这在地质年代上已进入全新世,继旧石器时代之后 ,或经过中石器时代的过渡而发展起来,属于石器时代的后期。年代大约从距今1万多年以前开始 ,结束时间从距今5000多年至2000多年不等。

新石器时代有3个基本特征 :开始制造和使用磨制石器;发明了陶器;出现了农业和养畜业。

各地发现

各地新石器时代表现是:西亚、北非和欧洲不尽相同。

西亚:新石器时代发展较早。这里是农业起源最早地区,以后又最早出现金属器,最早进入文明时代。

西亚最早进入新石器时代的是利凡特(今以色列、巴勒斯坦、黎巴嫩和叙利亚)、安那托利亚(今土耳其)和扎格罗斯山山前地区,即农业起源的新月形地带。这一地区具有典型的地中海气候,冬季多雨潮湿,夏季炎热干燥,有适于栽培的野生谷物和易于驯养的动物,成为最早出现农业和养畜业的地区。大约在公元前9000~前8000年,进入原始新石器时期,有了农业和养畜业的萌芽。公元前8000~前7000年 ,先后进入前陶新石器或无陶新石器时期,已种植小麦、大麦、扁豆和豌豆等,开始饲养绵羊和山羊,有的遗址还有猪骨。大约在公元前7000~前6000年,西亚各地先后进入有陶新石器或发达的新石器时期。最早的陶器可称为土器,火候极低;稍后有厚胎的素面灰褐陶,最后出现彩陶。农业已有进一步发展,有的地方已有灌溉农业。房子一般为多间式 、平顶,有的房内有牛头形塑像。大约在公元前6000~前5000年,这里一些遗址有了铜器(个别遗址中用冷锻法制造的铜扣针等,可早到前7500年左右),进入铜石并用时代。

西亚新石器在发展中对周围地区产生过明显影响,一是向北非尼罗河流域传播,一是向欧洲东南部扩展。尼罗河流域的新石器文化分为3期 ,从早期开始即为有陶新石器阶段。北非其他地区的新石器文化分为三大系统:撒哈拉新石器文化、地中海新石器文化和卡普萨传统新石器文化。在欧洲希腊本土、克里特岛以至黑海北岸的克里米亚等地存在过前陶新石器文化。从陶器出现以后,欧洲南部主要有印纹陶文化,多瑙河流域为线纹陶文化,这些地区在进入铜石并用时代后出现彩陶文化 。而东欧较北地区在新石器时代则流行小窝篦纹陶文化等。

中亚:中亚大约在公元前6000~前5000年进入新石器时代,其代表有哲通文化。分布于土库曼斯坦境内。石器大多继承当地中石器时代传统而多细石器,同时也新出现磨制石斧和磨谷器。已种植小麦和大麦 ,饲养山羊。陶器均为手制,胎中多掺草末,除素面外还有一些彩陶。北部的新石器文化年代较晚,其代表为克尔捷米纳尔文化,年代约为公元前4000年~前2000年,经济以渔猎和采集为主,陶器多饰刻划或戳印纹,彩陶极少。

南亚次大陆:较早新石器文化大约开始于公元前6000年左右,分布在俾路支和印度河流域一带。居民种植小麦、大麦,饲养绵羊、山羊和牛。大约到公元前4500年左右才出现陶器,并且很快出现彩陶。到公元前3500年左右进入铜石并用时代。

东南亚:印度尼西亚等地有种植薯芋为主的新石器文化,没有发展起真正的农业经济。

北亚和东北亚:日本是世界上陶器出现最早地区 ,蒙古和西伯利亚也有个别遗址陶器年代接近1万年 。但磨制石器一直不发达,农业出现年代也很晚,与西亚情况正好相反。这个地区陶器有一个共同特点,就是筒形罐特别流行,一般为灰褐色,饰刻划纹或压印纹。在日本,陶器多绳纹,故日本的新石器时代又称绳纹时代。朝鲜和西伯利亚的陶器则多施篦纹。

朝鲜新石器文化因受中国东北新石器文化的影响,在公元前4000多年就已发展起旱地农业,种植粟和黍。蒙古东部地区在公元前3000年~前2000年也已种黍,并饲养牛羊等家畜。日本的农业只是在公元前1000年以后,因受大陆的影响,才急速发展起来的。西伯利亚则一直以渔猎和采集经济为主。

美洲、大洋洲和非洲中南部:用旧大陆考古学的标准去衡量,那里也存在新石器时代文化。美洲在欧洲殖民者到达以前基本上处于新石器时代,基本上不使用金属器。美洲是农业起源的重要地区,那里最先培植玉米,还有豆类和南瓜,印第安人称之为三姊妹。家畜仅有骆马一种。大洋洲在殖民者进入以前基本上仍处于狩猎、采集经济阶段,不会制造陶器,所以那里的旧石器时代和新石器时代的界线不大明显 。非洲中南部的新石器时代仍多打制石器,种植薯芋,同东南亚的情况有些类似。

中国:大约在前1万年就进入新石器时代。由于地域辽阔,各地自然地理环境很不相同,新石器文化的面貌也有很大区别,大致分为三大经济文化区:

①旱地农业经济文化区,包括黄河中下游、辽河和海河流域等地,这里是粟 、黍等旱作农业起源地,很早就饲养猪、狗,以后又养牛、羊等。

②水田农业经济文化区,主要为长江中下游。岭南地区农业则一直不发达,渔猎采集经济占有较重要的地位,可划为一个亚区。本区很早就种植水稻,是稻作农业重要起源地。早期饲养猪、狗,以后陆续养水牛和羊。

③狩猎采集经济文化区,包括长城以北的东北大部、内蒙古及新疆和青藏高原等地,面积大约占全国的2/ 3。这个区域除个别地方外基本上没有农业,细石器特别发达而很少磨制石器,陶器也不甚发达。

前两区大致可分为4期 :早期约当公元前10000~前7000年 ,以华南洞穴遗址和贝丘遗址为主,有少量磨制石器和陶器,农业已有萌芽,个别地点已会养猪。中期约当公元前7000~前5000年,华北的磁山文化等已有较发达的旱地农业,种植粟、黍,养猪,并有较发达的磨制石器和陶器;华中彭头山文化等已栽植水稻,养猪和水牛等,磨制石器尚不多见,陶器则比较发达。晚期约当公元前5000~前3500年,华北主要是仰韶文化和大汶口文化,农业进一步发展,有较大的聚落,如半坡和姜寨等,流行多人二次合葬,发达的彩陶是一大特色。华中主要是河姆渡文化和大溪文化等。河姆渡文化有极为丰富的稻谷遗存和骨耜等水田耕作农具,大溪文化中房屋建筑往往用稻壳掺泥抹墙,陶器胎壁内也掺有大量稻壳。最后一期是铜石并用时代,约当前3500~前2000年。华北主要是山东龙山文化和河南龙山文化,华中主要是良渚文化和石家河文化。普遍出现小件铜器,有了中心聚落和最早的城址,如山东章丘城子崖城址,河南淮阳平粮台城址,湖北天门石家河和湖南澧县城头山的城址等。房屋建筑中出现分间式大型建筑,开始用白灰和土坯抹地、筑墙。陶器普遍采用轮制,出现大量的精美玉器,石器中钺、镞等武器明显增加。墓葬出现两极分化,大墓往往有棺有椁,有丰富、精美的随葬品;小墓则既无葬具,多数也没有任何随葬物品。良渚文化中甚至出现大规模的人工堆筑的贵族坟山。这种物质财富的增加和贫富与 社会地位 的两极分化,预示着文明社会行将来临。

古人类分期

古人类是对化石人类的一种泛称,西文中无这一专有名词。认为从猿类到人类共经过拉玛古猿、南猿、猿人、古人、新人等几个阶段。除新人外均属已绝灭的种类。新人与现代人属于同一亚种,一般以更新世晚期的新人化石划为古人类范畴;全新世纪以来,也就是新石器时代以后的半化石,属现代人类范畴。古人与现代人同属而不同种。

古人类化石

长期以来,世界范围内的远古人类化石十分稀少。

金牛山人

根据地层、动物群的研究和科学测定,“金牛山人”生存的地质时代为中更新世晚期;距今28万年左右。“金牛山人”的头骨化石十分完整,初步观察,它既有原始的特征,也有一些接近智人的进步特征,而且脑量大于同时期的猿人。“金牛山人”化石的发现填补了这一时期人类发展的空白,为对猿人体质特征及体质演化发展的研究提供了丰富的实物资料。这项重大的发现被列为本年度世界十大科技进展项目之一。

广东英德发现万年前古人类化石。在青塘遗址黄门岩1号洞地点发现的墓葬地层关系清晰,葬式为较明确的“蹲踞葬”。人骨共存碳样经加速器质谱(AMS)测定,年代距今13500年左右,时代为旧石器时代晚期,是广东乃至岭南发现年代最早的墓葬,表明距今1万多年前,岭南古人类已具有明确的生死观念和有意识的埋葬行为。此前,广东发现的古人类化石仅见牙齿或头骨化石,距今1万年以前保存比较完整的人体骨架尚属首见,为旧石器时代晚期岭南古人类体质特征研究、华南地区晚期智人DNA测序与基因研究、东亚与东南亚地区古人类演化与迁徙、旧石器时代晚期古人类食谱与古病理研究等提供了重要新材料。

新考古发现

法国考古学家在《法国科学院报告》发表文章说,古人类早在157万年前就在欧洲出现了,这比以前所认为的时间早20万年。

以考古学家热罗姆·伊沃拉为首的考古小组在法国朗格多克地区的一个玄武岩采石场进行考古发掘后发现,这个地区在157万年前存在古人类活动。这里的古人类活动同东非250万年前的古人类活动情况类似。

朗格多克地区的居民让·鲁维埃早在15年前在这个玄武岩采石场发现了大量骨头化石和牙齿化石,2008年鲁维埃把他的发现报告给法国国家科研中心的考古学家热罗姆·伊沃拉,伊沃拉随后率领一个小组对该采石场进行了考古发掘。考古小组在采石场除发现各种动物化石外,还在采石场地下10米处发掘到了20多件古人类使用过的工具。研究人员在对这一遗址进行年代测试后发现,它迄今已有157万年历史。

法国国家科研中心发表声明说:“这一考古发现为更准确了解欧洲古人类活动情况提供了机会。”



【094、尼安德特人】


网文《尼安德特人》(欧洲古人类)报道:

尼安德特人(Homo neanderthalensis),简称尼人,也被译为尼安德塔人,常作为人类进化史中间阶段的代表性居群的通称。因其化石发现于德国尼安德特山谷而得名。

尼安德特人是现代欧洲人祖先的近亲,从12万年前开始,他们统治着整个欧洲、亚洲西部以及非洲北部,但在两万四千年前,这些古人类却消失了。

2010年,尼安德特人基因组草图发布,也基于尼安德特人基因组草图,研究结果发现,除非洲人之外的欧亚大陆现代人均有1%~4%的尼安德特人基因成分贡献。

2017年,3月3日美国《科学》杂志3日发表题为《中国许昌出土晚更新世古人类头骨研究》论文称,人类演化研究取得突破性进展:10多万年前生活在河南省许昌市灵井遗址的“许昌人”,可能是中国境内古老人类和欧洲尼安德特人的后代。

物种学史

尼安德特人(拉丁文学名homo neanderthalens,又译尼安德塔人)是一种在大约12万到3万年前居住在欧洲及西亚的古人类,属于晚期智人的一种。尼安德特人头骨化石最初在1829年发现于比利时,但是直到1856年在德国的尼安德Neander山谷中的一个山洞发现了头盖骨和其他骨骼,并被命名为尼安德特人(Homo neanderthalensis)后才广为人知(Wolpoff,1996)。化石证据显示,其比早期现代人稍矮但身体和四肢粗壮,平均脑量稍大,晚更新世广布于欧洲,在西亚和中亚也有分布;至少在23万年前就已经出现,由于冰期的兴盛,约在3万年前灭绝(Hublin,2009)。

发现尼安德特人化石的那个山洞里没有发现动物化石和石器,当时不能判断人骨的年代,世人对于这个研究结论也是疑信参半。时间过了二十几年后,1886年在比利时的斯彼地方又发现了两个头骨,形态与30年前在尼安德山谷出土的很接近,与现代人显然不同。与尼安德的发现不同的是,这次还出土了大量动物化石与人骨相伴。动物化石中有属于洞熊,驯鹿,披毛犀和古象等的骨骼和牙齿。由于当时古生物学已经认识到其中有许多动物早已绝灭,这些人骨代表古老的与现代人显然不同的人类的看法得到大家的认同。而尼安德特人的形态特征与之相同,尼安德特人在人类进化史中的位置也就站住了。

1908年在法国的圣沙拜尔村附近一个山洞里发现了一副基本完整的男人骨架化石。其头骨与已经发现的那些尼安德特人头骨大同小异,所以科学家把这副骨架当作尼安德特人的典型代表,开始对尼安德特人身体各部分骨骼的构造和形态有了比较全面的了解。

尼安德特人与现代人在同一时空内共存了很长一段时间。对于尼安德特人是否是单独物种还是智人的一个亚种,在20世纪和21世纪初长期存在争议。虽然基于化石的形态学研究早已表明尼安德特人与智人进行过杂交(Duarte et al.,1999;Trinkaus et al.,2003),但直至Green等(2010)利用古DNA信息证实尼安德特人与智人存在基因交流后,科学家们才达成尼安德特人是智人的一个亚种的共识。

起源进化

尼安德特人的祖先可以推溯至约40~60万年以前的海德堡人。在德国、法国、比利时和意大利的许多地方都发现了确定是尼安德特人的下腭、牙齿和头盖骨部分。

尼安德特人的进化问题仍在争论之中。一些人主张尼安德特人中的一些种群在玉木冰期时被隔离于西欧,发展成为适应于寒冷气候的、特化了的所谓典型尼安德特人(Typical neanderthals),例如圣沙拜尔人、费拉西人和尼安德特人等。而另有一些种群被称为进步尼安德特人(Progressive neanderthals)或一般化尼安德特人(Generalized neanderthals),如塔邦人、施泰因汉人和斯旺斯柯姆人等发展了现代人的特征,成为现代智人类型的祖先,此即所谓“前尼安德特人说”(Preneanderthal hypothesis)。但提倡“前智人说”(Presapiens hypothesis)的法国学者 H.瓦卢瓦则主张,现代智人和欧洲尼安德特人的祖先可以早到民德-利斯(Mindel-Riss)间冰期。这两种学说虽然在追溯玉木时期的尼安德特人和现代智人类型的共同祖先的时间上有早晚之异,但都认为欧洲尼安德特人没有后代。与之对立的学说是“单系说”(Unilinear hypothesis),它主张直立人之后只有一个系统,它是连续进化的,经过尼安德特人“尼安德特人阶段”进化到现代人,换言之,尼安德特人是现代人的直接祖先。单系说的传统观点为G.施瓦尔贝、H.赫尔德利奇卡、F.魏敦瑞等人所持,为C.布雷斯和M.H.沃尔波夫等人所极力推崇。

至于典型尼安德特人的消失问题有两种意见:一种说法认为尼安德特人受到气候恶化的因素和进入其居住地区的现代人拥有人口数量、社会整体性、文明程度的优势,使现代人在族群纷争中取胜,代替了此前更加原始的文明。另外一种说法认为,尼安德特人被毁灭于快速的气候变化。

发现始末

尼安德特人头骨化石最初在1829年发现于比利时,尼安德特人在当时未被重视。1856年采石工人在德国杜塞尔多夫附近的尼安德特山谷石灰岩陡壁上的一个山洞中挖掘出来的一些人骨,,这一发现后来引起了激烈的争论。由于当时对早期人类的存在缺乏认识,许多学者怀疑尼安德特人是人类化石,以致把它当作是现代人的病态类型、最低能的人或者是古代野蛮种族的骨骼。工人把这些骨头交给当地一个医生,后来这些标本被带到波恩大学,该校教授沙夫豪森1858年发表文章认为这是欧洲比古日耳曼人还早的古代人骨。德国的病理学家微尔和则认为这个头骨属于一个白痴。另外还有人主张这些人骨的主人是一个佝偻病患者。然而几年以后,一位姓金的爱尔兰人体解剖学家仔细研究了这副人骨后,确信它们代表古代一种与现代人不同的人类,在1864年给他取了个生物学分类的新的物种名称:尼安德特人。

因尼安德特人在进化中的地位未得肯定,争论持续了很长时间,直到后来在欧洲的许多地点又发现了更多的尼安德特人类型化石,尼安德特人作为介于直立人和现代人之间的一个阶段的人类(有人称之为“尼安德特人阶段”)的地位才得以确立。继尼安德特人化石发现之后最为重要的发现是1908年在法国圣沙拜尔发现的人骨骼化石。著名的法国人类学家M·步勒研究了该化石,于1913年发表专著,称圣沙拜尔人化石为尼安德特人类型的典型代表。

命名缘由

尼安德特人名称因其化石在1856年发现于德国杜塞尔多夫附近尼安德特山谷的一个山洞中而得名。

尼安德特人分布很广,西起欧洲的西班牙和法国,东到中亚的乌兹别克斯坦,南到巴勒斯坦,北到北纬53°线。年代最早的距今达20万年左右,最晚的距今约4万年。尼安德特人化石常与莫斯特文化共存。狭义的尼安德特人,仅指尼安德特河谷发现的人类化石。尼安德特山谷的尼安德特人化石包括颅骨和部分肢骨,其化石遗存比较丰富,主要有头盖骨和体骨等。

灭绝原因推测

尼安德特人的遗迹从中东到英国,再往南延伸到地中海的北端,甚至远至西伯利亚。这些遗迹有骨骸、营地、工具,甚至艺术品。尼安德特人的遗迹消失的时候,大概正是在智人进入欧洲的时候。

剑桥大学考古系教授保罗迈拉尔斯等人,对法国南部拥有大量尼安德特人以及早期智人定居点遗址的地区进行了考古分析。他们观察了从5.5万年至3.5万年前的3个界限清楚的考古时期,其中包括了尼安德特人到智人的过渡期。分析发现,在过渡期,早期智人数量约为尼安德特人的9倍到10倍,前者定居点面积、工具密度以及动物、食物遗迹数量也大于后者;此外,早期智人遗留的石器工具、首饰以及艺术品也表明,他们拥有更复杂的社会网络。研究人员认为,早期智人的压倒性数量优势迫使尼安德特人迁往更难发现食物和庇护所的地方,最终伴随着4万年前欧洲大陆的气候恶化,尼安德特人逐渐灭绝。尼安德特人曾统治欧洲大陆十五万年,却被智人短短几千年的时间赶到了欧洲西部的一角直布罗陀,直到尼安德特人灭绝。

早期学说认为可能是由于气候突然寒冷起来;尼安德特人为避寒而躲进山谷;群体之间缺乏联系,近亲交配增多;加上智人与之的竞争,导致了尼安德特人的灭亡。

但根据 discovery channel 播出的节目表示,尼安德特人未必被智人灭绝,反而可能因为遗传上居于劣势,所以都被智人同化,例如在葡萄牙发现的一具4岁小童的尸骨,其中的解剖显示了很多尼安德塔人的特征,如提到的肱尺桡骨的比例和下颌骨的形状。但是他配有装饰品,下巴的强健构造,而且他生活在尼安德特人灭绝的3千年后,这说明他是智人。

但有些学者认为,尼安德特人成为智人的食物,因为有证据显示其与智人发生过许多争斗,这一令人不可思议的结论是根据在莱斯·罗伊斯(Les Rois)发现的一块尼安德特人腭骨化石得出的。据悉,腭骨化石是《人类学杂志》在进行一项研究时于法国西南部的莱斯·罗伊斯发现的。腭骨上的切口与早期人类在石器时代猎杀鹿以及其它动物时留在骨头上的切口类似。据信,尼安德特人的肉被智人吃掉,牙齿则用来制作项链。

环境变化

人类历史上最迷人的奥秘之一,莫过于在欧洲繁荣了成千上万年的尼安德特人的命运了。3万多年前,随着冰川蔓延过整个欧洲大陆,尼安德特人便灭绝了。英国剑桥大学地质考古学家特尹尔德-范-安德尔等出版了一本名为《欧洲末次冰川期的尼安德特人和现代人》的书,认为尼安德特人之所以走到末路,是因为不能适应在摄取食物方面的变化。

《欧洲末次冰川期的尼安德特人和现代人》的内容取自于一项气候、环境、考古等多学科相结合的7年计划的全部信息,该项目首次对6万5千年至2万年前期间进行了综合研究,那时候,解剖学上的现代人逐渐占据优势,而尼安德特人则完全消亡了。

范-安德尔等报告说,欧洲冰河纪并非总是冰。在大约3万年前的寒冷时期降临之前,气候还是相对温和的。到了2万年前,半个欧洲都笼罩在冰下。但按照范-安德尔等的说法,尼安德特人的衰败并非天气的原因,而是由于赖以生存的、温顺的成群野牛和庞大麋鹿等草食动物的减少。贫瘠土地上的动物变得非常稀少,而且为数不多的野兽不断迁徙,从而必须奋力追赶才能捕获猎物。这时候,尼安德特人显然不能适应摄食环境的变化了。

与尼安德特人消亡处于相同时期的早期现代人“奥瑞那人”,则很好地适应了相同的环境和食物,范-安德尔等对此表示为“非常之惊奇”。范-安德尔等认为,这表明尼安德特人之所以在对环境适应方面失败,更主要是由于文化方面的原因,而非大脑的解剖学缘由,尼安德特人其实与其他任何人一样聪明。大约3万5千年前,当一种处于更晚期文化的“格拉维特人”出现时,他们由于具有了笨重的矛与刀、以及严密的家庭组织,因此能够有效地追赶并捕获迁徙的野兽,从而得以生还下来。

美国波士顿大学考古学家邱提斯-拉奈尔斯认为,大多数考古学家都假设这一时期的欧洲都一致地寒冷。而范-安德尔等通过综合研究既往5千年时间段中,整个欧洲的气候和人类居住情况,表明尼安德特人在其生命的最后几千年中因气候变化而夭折。无论如何,摄取食物方面的变化导致安德特人灭绝的学说是个新思路,我们不能不对此予以充分的重视。

污染现象

参考消息网 9月23日报道外媒称,尽管没有汽车、工厂和取暖设备,但史前时期就已经存在污染。这是一个国际考古团队在对西班牙多个古人类遗迹进行研究后得出的结论。

据西班牙《阿贝赛报》9月22日报道,英国《科学报告》杂志日前刊登的这项研究成果揭秘了人类最早期的污染现象,并将其归咎于伊比利亚半岛洞穴环境中存在的重金属。专家认为这些重金属很可能对生活在洞穴中的古人类的健康造成了负面影响。

报道称,研究团队对西班牙阿塔普埃尔卡的格兰多利纳岩洞、直布罗陀的戈罕岩洞、普列戈的皮鲁累霍穴居人遗址等遗迹进行考察后撰写了这份报告。

研究人员在格兰多利纳岩洞中发现的古人类环境污染证据与距今约45万年的鸟粪和蝙蝠粪便有关。而在戈罕岩洞和皮鲁累霍发现的受污染矿物层则与穴居人的活动有关。

此外,在戈罕岩洞还发现了处于旧石器时代中期的尼安德特人活动的证据,而在皮鲁累霍则出现了旧石器时代晚期人类活动的痕迹,他们在丧葬仪式和冶金活动中都使用到了富含铅的方铅矿。

报道称,研究团队认为对铅的使用或许与伊比利亚半岛南部的尼安德特人的彻底灭绝有关。考古学家们将在这个方向继续展开研究。

形态特征

尼安德特人身高1.5~1.6米。大脑皮层褶皱面积为1200~1750平方厘米,现代人的则为1700~2200平方厘米。身体的特征为,额头平扁(就是说眉弓到发际线的距离比现代人短得多)。具有枕外隆凸上小凹。下颌骨大,在下颌枝与臼齿之间有比较大的空隙。门齿和犬齿特别大可能有特殊的功用,许多尼人门齿呈铲形。许多牙齿发育不良。没有颏隆突。体骨粗壮,估计身高150厘米以上。四肢骨短,粗壮,稍弯,小腿,前臂的比例小,手和手指也短。原先以为头向前倾。这是由于对拉沙拜尔头骨的枕骨大孔的错误复原所致。牙齿发育不良和身材短可能可能由于营养不良。有着耐寒的体格,具体就是肱骨与尺挠骨的比例,以及股骨与胫骨腓骨的比例比现代人大,这是典型的适应寒冷气候的解剖特征。他们生活在欧洲,肤色可能是浅色的。

由于身体较矮,脊椎的弯曲也不明显,因此他们很可能是弯着腰走路,跑步时身体略微朝向地面。尼安德特人头骨的特征是:前额低而倾斜,好像向后溜的样子,眉峰骨向前突出很多,在眼眶上形成整片的眉脊。尼安德特人使用较为进步的打制石器,过着狩猎和采集的生活。这表明,当时的人类在同大自然界的斗争中,自身已有了较大的发展。

根据对典型尼安德特人如圣沙拜尔人、费拉西人、肯纳人、阿木德人和塔邦人的观察,总结出尼安德特人的主要特征有:头骨低长和眉脊发达近似于直立人,但其枕骨较为圆隆,不似直立人的明显的呈角状转折。脑量略大于现代人的平均值,但绝不意味尼安德特人的智力高于现代人,而可能与尼安德特人的肌肉较为结实有关。尼安德特人的面部较为特别,中面部尤其是鼻部明显向前突出,许多人解释为这是对寒冷气候的适应。尼安德特人的牙齿的位置非常居前,以至于第三臼齿与下颌支之间出现较阔的间隙。颧骨倾斜地向后转折,而非现代人之“高颧骨”那样的角度。肢骨比现代人粗壮,关节面大,反映了尼安德特人庞大的身体结构和厚实的肌肉。现代的研究表明,尼安德特人的大腿和前臂呈略呈弓形的弯曲,但其步态仍类似于现代人,而非过去步勒所说的弯腰、屈膝和用脚外缘着地的姿势。

生活习性

工具使用

尼安德特人看来是相当稀少的人类,已经在法国北部发现尼安德特人使用过的工具(在工具中发现一块颞骨,通过研究发现,它属于一个尼安德特人。该骨片的一端被切出一条沟,应该是为了方便用绳子绑起来的。而现代人的工具,则是在其中打洞,并将之用绳串起来)。在其营地出土的遗迹大多是工具。他们制造并使用各样的石制工具和木制长矛。但是尼安德特人的工具数万年都没有改革。因此认为他们的智力比现代人低。他们没有弓箭,要有特殊的策略去围捕动物。

居住习性

尼安德特人是穴居者,但也偶尔在露天地建造营地。洞穴的入口有时用石块砌小,岩穴也常常用这种方法加以改善。他们使用火,猎取一些小的和中等大小的动物(如山羊和小鹿),并且吃其他大型食肉动物吃剩下的猎物。他们会与熊等动物争夺栖身的洞穴。 

宗教祭祀

尼安德特人单独或成群地埋葬死者,也照料生病或受伤的人。用作祭祀的动物常常和人的骨骼一起被发现,这表明他们已经开始奉行某种原始的宗教。

食人之谜

2000年,西班牙阿斯图里亚斯的一处地下洞穴,出土了8具有4.3万年历史的尼安德特人骸骨。这8具骸骨中有4具是年轻人,两具是青少年,另两具分别是年龄更小的儿童和一个婴儿。 在这8具骸骨中,有许多骨头都有被切割和撕扯下来吃肉的痕迹。此外,这些骸骨手臂和大腿上较长的骨头,也曾被人为地断开,可能是为了吸食骨头里含有营养的骨髓。

自从2000年以来,古生物学家一直在对这些尼安德特人的骸骨进行研究。认为尼安德特人曾遭遇一场严重的饥荒,而且他们当时还通过吃自己的同伴来活命。

文明习性

在人们的印象中,生活于冰河时期之前的尼安德特人是粗野和驽钝的,日前科学家发现证据证明尼安德特人在5万年前也“化妆”,从而揭示了尼安德特人智慧和细腻的另一面。

这一发现发表于美国的《国家科学院学报》上,科学家认定一个带有色素残留的贝壳是尼安德特人的化妆品容器。这一贝壳是在西班牙南部省份穆尔西亚的考古遗址出土的。考古队认为他们的发现使“尼安德特人很蠢的观念”成为历史,证明他们也有象征性思维能力。

领导这项研究的考古学家Joao Zilhao教授说这是第一个尼安德特人使用化妆品的确定证据,他告诉记者,“这些配方是新的,不仅是人体绘画而已。”科学家同时还发现了一块黄色的色素块,很可能是用来打底的。而另一些被雕出造型,并涂抹靓丽的贝壳也可能被戴在身上作为装饰。伦敦的自然历史博物馆的古生物学家Chris Stringer教授同意这些发现有助于反驳尼安德特人缺乏智慧的观点,但他认为要改变人们印象中尼安德特人的粗野形象很难。

分类地位

对尼安德特人在分类学上的划分现仍处于争论之中。最初他们被画分为单独的一个门类(即尼安德特人种,学名为H. neanderthalensis),后来,他们又被认为是智人的一个亚种(学名为H. sapiens neanderthalensis)。虽然基于化石的形态学研究早已表明尼安德特人与智人进行过杂交(Duarte et al.,1999;Trinkaus et al.,2003),但直至Green等(2010)利用古DNA信息证实尼安德特人与智人存在基因交流后,科学家们才达成尼安德特人是智人的一个亚种的共识。 

物种关系

与人类祖先

外媒称,现代人类所属的智人和已经灭绝的尼安德特人之间的关系源远流长且充满离奇因素,其中也不乏性接触和基因交换。

西班牙《阿贝赛报》2月17日报道称,据英国《自然》周刊报道,马克斯·普朗克进化人类学研究所专家塞尔希·卡斯特利亚诺领衔的多国研究人员发现,智人和尼安德特人在10万年前的中东地区就发生了性接触。此前的最早记录是在5万年前。更令人惊讶的是,研究人员还发现此次性接触使所有欧亚人都带有了尼安德特人的基因痕迹。不过反过来,智人也将遗传物质留给了尼安德特人。

报道称,此项研究成果是基于对来自西伯利亚地区的尼安德特人和另一个现代人类祖先——丹尼索瓦人的完整基因组分析。研究人员还对分别来自西班牙和克罗地亚的两个尼安德特人的21号染色体展开了研究。研究结果为进化人类学开启了一扇新的窗口。可能因为气候变化,智人在10万年前离开非洲前往亚洲。他们很可能通过属于埃及和以色列的地区、红海地带或者非洲之角抵达阿拉伯半岛。

研究人员表示,科学界普遍认为这是一次失败的迁徙——既没有走远,也没能留下后代。然而,在阿拉伯南部和中国发现的遗迹表明事实并非如此。这些智人的外貌特征和撒哈拉沙漠以南地区的人类有着很多相似之处。

报道称,就是在这次迁徙过程中,智人和尼安德特人有了第一次性接触。而后带着智人基因痕迹的尼安德特人迁徙到了西伯利亚南部。但伊比利亚半岛的尼安德特人并未与智人发生性接触,因此并不携带智人基因。研究还发现,西伯利亚地区的丹尼索瓦人也没有携带智人基因。

报道称,人类学专家认为,智人和尼安德特人的性接触推动了人类的进化,同时还推测,或许二者在比10万年前更早的时期就已经发生了性接触。

现代人类祖先曾与尼安德特人混血

光明日报北京6月23日电(记者齐芳)在现代人类的进化过程中,并非只有与其他古人类的争斗,也有融合——越来越多证据显示,现代人类曾经与已经消失的古人类尼安德特人“混血”。如今,这一研究又出现新证据:中科院古脊椎动物与古人类研究所研究人员付巧妹与德国、美国、罗马尼亚等国学者在22日出版的《自然》杂志上发表文章称:古DNA研究揭示,一名欧洲早期现代人的曾曾曾祖与尼安德特人“混血”。

2002年,科学家们在罗马尼亚一处洞穴中发现了一个现代人类的下颌骨,命名为Oase 1。碳-14测年显示,这具下颌骨的主人生活于距今约3.7万年~4.2万年。这是在欧洲发现的最早的有直接测年的早期现代人骨骼。

付巧妹介绍,他们对这具下颌骨进行了有目的性地大区域核DNA富集实验。“研究发现,这个约4万年前的欧洲现代人含有6%~9%左右的尼安德特人基因”,这大大超出了人们原有的认识——2010年,一项为尼安德特人基因组测序的研究结果表明,早期现代人和生活在欧亚大陆的人群的基因组中,有1%~4%的尼安德特人的基因。

研究还显示,与尼安德特人的“混血”发生在Oase 1的4~6代祖先,也就是说他的曾曾曾祖父母中有一个是尼安德特人。付巧妹说:“这次与尼安德特人发生的基因交流的年代可追溯到这个欧洲个体存在前的不到200年内,这意味着现代人祖先与尼安德特人的基因交流可能不仅仅局限于中东,很可能在之后的欧洲也同样发生了。”

不过与现代人人群的关系表明,与非洲人相比,Oase 1所代表的群体更接近欧亚大陆群体。但科学家们无法勘出Oase 1与某一具体亚洲、欧洲或北亚古群体更接近。科学家们推测,Oase 1其所属群体与欧亚大陆的共同祖先或为同祖。但在一定程度上,Oase 1似乎没有直接后裔存在于欧洲,“很可能他所属的群体是现代欧洲人密切与尼安德特人互动的早期移民的一部分,但最终灭绝了。”

与中国原始人

参考消息网 7月9日报道 美国趣味科学网站7月7日发表题为《通婚常见?原始人有类似尼安德特人的耳朵》的报道称,一项新的研究显示,中国境内的一具原始人遗骸虽然被认为不属于尼安德特人,但其内耳很像人类这支已灭绝的最近的亲戚。这一新发现可能是尼安德特人与中国境内其他原始人通婚的证据;然而,研究人员说,人类进化可能比通常认为的更复杂,因此这一新发现意味着什么尚不清楚。

虽然现代人是人类族谱中唯一生存下来的成员,但有很多其他谱系的人曾与现代人的祖先生活在一起。这些所谓的原始人包括尼安德特人。尼安德特人是人类已灭绝的最近的亲戚,约20万-3万年前生活在欧亚大陆。

为了更多地了解人类的进化,科学家对35年前在中国北部发现的有10万年历史的许家窑15号人类颅骨进行了研究,与其一起被发现的还有人类的牙齿和骨头碎片。他们发现,从解剖学上说,这个颅骨以及在其旁边发现的化石具有非尼安德特人的原始人特征。

研究报告作者之一、华盛顿大学圣路易斯分校的人类学家埃里克·特林考斯说:“这显然不是现代人的。”

然而,对颅骨的微型CT扫描发现,其内耳很像尼安德特人的。特林考斯说:“我们感到很意外。我说,‘天啊,它很像尼安德特人的。’”

内耳位于颅骨的颞骨内,包含耳蜗和半规管。耳蜗将声波转换成电信号,通过神经传递给大脑,而半规管帮助人们在移动时保持平衡。研究人员说,这种半规管在哺乳动物的颅骨化石中往往很好地保存下来。

CT扫描揭示,几乎所有尼安德特人的半规管都比较特别,其大小和位置往往是区分尼安德特人与更早的人类以及现代人的标志。

特林考斯说:“我们充满期待地希望看到扫描结果显示其内耳与现代人的很像,可我们看到的显然与尼安德特人的如出一辙。”专家对来自中国不同地方的另外三个原始人颅骨进行研究分析后发现,他们都没有这种内耳。

不过,虽然容易得出结论说,这些发现证明尼安德特人与中国的原始人之间曾通婚,但特林考斯与他的同事们则表示许家窑发现的影响仍不清楚。

特林考斯说:“不能依赖一种解剖特征或一种DNA作为大胆推测原始人类从一个地方迁徙到了另一个地方的根据。”

相反,特林考斯说:“这些发现提示,古人类的特征很可能比我们认为的更多种多样。我们看到当今世界人口的特征交叉混搭,所以我认为几千年以来世界古人类的特征也是变来变去。认为人类进化的这一阶段是按照完全分开的不同谱系进行的观点是没有价值的。”

这项研究结果7日发表在美国《国家科学院学报》网站上。

混血后裔

尼安德特人消失之谜:或沦为现代人盘中餐

尼安德特人是否能与智人混血是一个研究议题,2010年以前的研究大多以为不可能混血;但当时也有少数证据显示有可能,因此尼安德特人可能因为在遗传上居于劣势,所以都被现代人同化,而不是单纯地完全灭绝,例如在葡萄牙发现的一具4岁小童的尸骨,其中的解剖显示了很多尼安德特人的特征,如提到的肱尺桡骨的比例和下颌骨的形状。

但是他配有装饰品,下巴的强健构造,而且他生活在尼安德特人灭绝的3000年后,刷新了灭绝的时间记录。

相关研究理论颠覆

化石研究表明,尼安德特人灭绝比此前认为的要早得多。

科研人员使用一种在进行放射性碳测年之前去除样品污染的技术,确定了来自伊比利亚南部的化石的修正后的年龄,并提出尼安德特人在这个地区坚持存在的时间可能与此前认为的时间长度不符。

科研人员筛选了此前从11个伊比利亚旧石器时代遗址发掘出的215块骨头,从而寻找保留下来的胶原蛋白,胶原蛋白是骨头上最适于进行放射性碳测年的部分。研究发现只有来自Zafarraya 洞穴和 Jarama VI这两个地点的8块骨头带来了足以进行放射性碳测年的胶原蛋白。其中一块骨头来自一只野山羊,是在Zafarraya洞穴与发现尼安德特人化石类似深度的地方发现的,它此前被测定为距今(BP)大约3.33万年,但是当研究有人使用清除可能减少样本年龄的碳污染物的超过滤方法对样本进行清理之后,他们发现它的年龄超过了4.67万年。对剩余样本的分析揭示出了它们的年龄至少比此前确定的古老至少1万年,接近或超过距今5万年,这是放射性碳测年的上限。

该研究结果提示,此前对来自伊比利亚南部的旧石器时代材料的放射性碳测年可能是不准确的,除非使用了严格的除污程序。

祖先猜想

2014年,考古学家们公布了一项最新研究结果,也就是尼安德特人的全套DNA序列图。通过对比可以清楚地发现,尼安德特人的DNA序列和现代人类的DNA序列非常相似,因此很多考古学家提出猜想:人类的共同起源是尼安德特人。

在这次研究中,考古学家们发现,远古时期的尼安德特人在生活习惯方面非常无忧无虑,悠闲自得的样子,与后期进化的大多数人种相比,他们少了一份竞争意识。

考古学家们在研究报告中指出,尼安德特人不仅在生活习惯上与现代人十分相似,更值得注意的是,他们在生理结构方面也与现代人有很多共同点,具体表现为患病方式上的类似。比如,尼安德特人经常会患上2型糖尿病、克罗恩病、狼疮、胆汁性肝硬化等,然而这些疾病都是现代人类面临的威胁,报告中甚至还提到尼安德特人有“抽烟”的习惯。

克隆技术

北京时间2013年1月22日,据国外媒体报道,美国哈佛大学医学院的遗传学家乔治·丘奇认为他能够克隆已经灭绝的现代人祖先——尼安德特人。3.3万年前,这种穴居人从地球上消失。与流行的观点不同,丘奇认为尼安德特人是一种智商很高的种群,借助于现代医学手段,他能够“再造”这种穴居人。

代孕妈妈

哈佛大学遗传学家George Church在接受德国《明镜周刊》采访时表示,他已接近开发出克隆尼安德特人的必要技术,届时他所需要的将是寻找到一位“愿意冒险的女人”充当代孕妈妈,孕育出3万年以来第一位尼安德特婴儿。Church说,他的实验室正在创造尼安德特人的细胞,想象一下健康正常的尼安德特人婴儿,每个人都想看真正的尼安德特人婴儿,他们究竟是超级强壮还是超级聪明?只有创造出才能揭示出真相。

这已不是Church说公开表示计划克隆尼安德特人,或至少是接近尼安德特人。尼安德特人是早期曾统治欧洲大陆的古人类。后来早期现代人类走出非洲,其中迁徙至欧洲的现代人类逐渐占据了优势,尼安德特人则在距今约3万年前灭绝。2009年2月12日,德国马克斯·普朗克进化人类学研究所公布了他们绘制的尼安德特人基因组草图,以纪念进化论奠基人达尔文诞辰200周年。

虽然“复活”尼安德特人的想法可能听起来牵强,但此前已有一些生物学家克隆濒危或灭绝动物的先例。2009年,Spanish ibex已经灭绝的亚种 bucardo,从冰冻的皮肤样本被克隆出。虽然新生儿因呼吸衰竭当场死亡,但它的诞生表明,复活已灭绝的物种并非不可能。

电脑模拟

美国科学家参照化石构建出约3万年前灭绝的尼安德特人发声器官模型,利用电脑合成出他们“遥远”的声音。

英国《新科学家》网站说,美国佛罗里达大西洋大学人类学家罗伯特·麦卡锡负责的科研小组以法国出土的5万年前尼安德特人化石为模版,构建发声器官模型,用电脑合成器模拟出他们的元音“e”发音。

模拟结果发现,尼安德特人的发音中没有长元音。

麦卡锡说,尼安德特人的发音和现代人有很大差异,他们无法区分长元音和短元音,而这是现代语言的基础。

麦卡锡打算通过进一步研究,让尼安德特人“说”出一句完整话。

研究人员在美国《当代生物学》杂志上撰文说,尼安德特人有与人类语言能力相关的基因,具备说话的基因先决条件。但研究人员难以判断他们是否具有其他必需的生理结构,让发出的声音不仅仅是一声声咕哝。

全基因组草图

一个国际科学家团队日前完成了尼安德特人的基因组测序工作。他们将测序结果与来自世界5个地区的现代人基因组进行比较后发现。科学家意外发现,一点尤其让人困惑,因为迄今东亚地区尚未发现尼安德特人的遗迹。

科学家提出的一个较合理的解释是:尼安德特人在大约10万年至5万年前在中东地区与走出非洲的早期现代人发生过交配,之后现代人散居欧洲和亚洲各地。

完整基因组

德国马克斯·普朗克研究院莱比锡人类进化研究所(Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology)的科学家们已经完成了对尼安德特人的基因组测序,并将完整的尼安德特人基因数据公布在互联网上,可免费获得。

研究人员指出,在2010年的尼安德特人基因组草图中,每个位点只进行了一次测序。如今完整版的基因组图种,确定每个位点都进行了50次以上的测序。所以这个尼安德特人的基因与其父母基因之间即使有很小的差异,也能明显区别出来。“这次的基因组测序质量非常高。能和去年提交的丹尼索瓦人基因组相比,和许多人类基因组数据一样好甚至有所超过。”负责协调基因组分析的凯·普鲁夫博士说。

利用海洋资源

欧洲尼安德特人对海洋的依赖程度堪比非洲早期的现代人——一份新的报告详细介绍了首个有关欧洲尼安德特人利用海洋资源的重大证据,展示了过去仅在其同时代生活在南部非洲的现代人中所见的对海洋的适应水平。这些结果进一步缩小了曾经被认为是将现代人类与其在演化上最接近的表亲进行区分的行为差距。 

延伸阅读

自从1856年人们第一次发现尼安德特人的化石以来,尼安德特人一直是一个吸引公众兴趣的谜,对尼安德特人的各种猜测一直不断。从许多方面来看,尼安德特人都可称得上是原始人类研究中的恐龙。与恐龙一样,尼安德特人也是突然之间销声匿迹的,它们消亡的原因也一直是学者们争论不休的话题。同时,恐龙和尼安德特人都是大众文化的宠儿,经常在漫画中一同出现。

但是,大众文化对尼安德特人有许多的误解。尼安德特人往往被看作陈旧过时的化身,被诽谤为因智力不足以应付环境的变迁而导致灭亡的低等人种。而实际情况是尼安德特人非常成功地面对气候挑战的时间至少有20万年,比延续至今的现代智人还要长12.5万年到15万年。

有害基因

中新网2月13日电 据香港《文汇报》报道,美国一项最新研究发现,抑郁、肥胖、吸烟习惯等看似是现代人的问题,实际都是遗传自史前人类尼安德特人的基因所引发。这项研究结果刊登在《科学》期刊上。

范德堡大学研究人员发现,尼安德特人和现代人类繁衍后代时,留下了有害的基因传承。事实上,尼安德特人的脱氧核糖核酸(DNA)似乎影响许多疾病特征,提高中风、心脏病发与抑郁症风险,甚至增加染上烟瘾的几率。

科学家2010年就发现有着欧亚血缘的现代人,遗传了约2%尼安德特人的DNA,但不确定带给现代人多少影响。

然而,第一项直接比较尼安德特人DNA与2.8万人健康记录的研究显示,前者在生物学上对现代人有举足轻重的影响。研究人员发现,尼安德特人一个特定的DNA,显著提高染上烟瘾的几率,还有几个DNA能提高或减少罹患抑郁症的风险。

最早首饰

参考消息网 4月5日报道 埃菲社4月3日报道称,根据克罗地亚自然历史博物馆馆长、人类学家达沃尔卡·拉多夫契奇的最新发现, 尼安德特人在13万年前就使用鹰爪制作了人类最早的首饰,比现代人类在欧洲出现还要早数万年。

此项研究表明,10万年前的智人并非最早制作有装饰价值物品的人类。相关结果已发表在美国《科学公共图书馆综合卷》杂志上。

拉多夫契奇表示:“此前人们一直认为人类最早的首饰是智人在10万年前制造的,这些首饰发现于以色列和非洲南部,但新的研究将这个门槛向前推了两万到三万年。”但她认为,最重要的在于,最早的首饰与尼安德特人有关。

有些专家认为,尼安德特人缺乏符号思维能力,因此上述发现是证明尼安德特人具有制作首饰的较高认知能力的有力证据。

这些鹰爪来自白尾海雕,上面的痕迹表明,尼安德特人曾将它们串在一起制作成项链和手镯等饰品。

这些鹰爪化石是115年前在克罗地亚北部的克拉皮纳尼安德特人遗址发现的,随后一直收藏在克罗地亚自然历史博物馆。克拉皮纳遗址是世界上发现尼安德特人化石最多的地点之一。

尼安德特人往往与粗野、野蛮和智力低下的形象挂钩,但此项最新发现表明,这些旧石器时代的人类比我们想象的更接近现代人类。

拉多夫契奇表示,能制造这样的首饰表明尼安德特人的抽象认知能力已达到一定水平,很可能具有符号思维能力和语言能力。

对尼安德特人而言,翼展长达两米的白尾海雕很可能具有某种特殊意义。

拉多夫契奇组建的专家组对克拉皮纳遗址中的所有鹰爪化石展开了研究。她说:“我们在鹰爪化石上发现了人类留下的切割和打磨的痕迹。”

专家组还在总共8件鹰爪化石上发现了曾暴露于酸性环境(如人体的汗液)而留下的痕迹。这再次印证了拉多夫契奇的观点。

鹰爪自身的形状使尼安德特人无需钻孔就可以将它们串在一起。拉多夫契奇表示:“我们并不确定这是一条项链,但我们认为这是某种装饰品,可以佩戴在身上。”

这8件鹰爪化石来自至少3只白尾海雕,科学家据此认为制作装饰品在当时应该是一项范围广泛的群体行为,而不是个体的偶然行为。



【095、田园洞人】


网文《田园洞人》报道 :

田园洞人是在北京周口店发现的古人类化石,经考古分析为生存于距今4万年前的早期亚洲现代人,在形态上和21世纪的现代人差别很小,同时他们已经开始摄取大量的淡水鱼作为食物。田园洞人是生活在距今4万年前的古人类,因其化石发现地位于北京市房山区周口店田园林场内而命名。

简介

考古发现地距离著名的周口店北京猿人遗址约6公里,经考古发掘和研究,发现了包括下颌骨和部分肢骨在内的古人类遗骸和丰富的哺乳动物骨骼。经DNA检测发现,田园洞人或是中国人直系祖先。

勘探过程

据中科院古脊椎动物与古人类研究所所长朱敏介绍,这些化石是在周口店以南的田园洞出土的。其中人类遗骸多处于破碎状态,骨块彼此多不连接,有一定的石化,似属一个男性成年个体。发现的人类化石的解剖部位包括:下颌骨(附多枚牙齿)、锁骨、肱骨、桡骨、脊椎骨、股骨、腓骨、跟骨、趾骨。此外还有几枚零散的牙齿,似属另外个体。经过专家用同位素方法测定,初步确定化石的铀系年代为距今2.5万年左右,与周口店山顶洞人同期,系山顶洞人时期的晚期智人化石。

担任此次野外发掘队队长的中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员同号文,饶有兴趣地向记者讲起“田园洞人”的发现和发掘过程。他告诉记者,2001年,北京市田园林场的工作人员在寻找水源时发现了一个山洞,洞内看起来很幽深。工作人员进去寻找水源,结果在洞内挖掘时发现了一些动物化石。随后,林场经理田秀梅就携带着部分动物碎骨到中科院古脊椎动物与古人类研究所请求鉴定。为了探明田园洞的科学资源和学术价值,尤其探明残存洞穴有无第四纪原生纪堆积,是否包含更多的动物化石和人类遗存,周口店古人类学研究中心于2002年底向国家文物局提出发掘申请,2003年5月获得发掘执照。

2003年6月,发掘取得了突破,周口店古人类研究中心在周口店遗址附近的田园洞出土了这批山顶洞人时期的晚期智人化石。田园洞由此也成为了周口店遗址群的第27个地点。

中科院院士、著名古人类学家吴新智介绍说,人类的进化大致分四个阶段,第一阶段是早期猿人,第二阶段是晚期猿人,第三阶段是早期智人,第四阶段是晚期智人。田园洞人属于晚期智人,从形态上说,我们就叫他解剖学上的现代智人,就是说他的解剖学结构和形态学结构已经跟现代人基本是一样的了。而我们中国从2万年前一直到现在,没有任何证据表明人类有很大的迁徙活动。所以应该说,他就是我们的祖先。

在野外的发掘中,考古队还在扰乱层之下的由角砾和黏土构成的原生堆积中,发掘出土了一批古动物化石,已鉴定出哺乳动物化石26种,其中以鹿类化石为主,并有大量的豪猪化石。这些发现对研究该地区的哺乳动物演替及古环境变迁,具有重要意义。该地点的哺乳动物群与周口店山顶洞的相当一致,有63%的物种曾出现于山顶洞动物群中;而田园洞中出现的猕猴、猪獾、原麝等,是山顶洞动物群中所缺乏的。少量化石上有黑褐色斑块,疑为火烧所致。

周口店遗址是一处古人类文化遗址,位于北京市西南约48公里处的房山周口店龙骨山,是北京猿人和山顶洞人化石的发现地。山上有8个古人类文化遗址和哺乳动物化石遗存点。

1929年,中国古人类学家裴文中在龙骨山发掘出第一颗完整的“北京猿人”头盖骨化石,震撼了全世界。1936年,考古学家贾兰坡又在这里发现了3个“山顶洞人”头盖骨化石。20世纪60年代末,在这里又发现了距今10万年的“新洞人”遗址。此外,周口店还发现了“北京人”制作的大批石器和用火的证据。北坡山顶还发现动物化石118种。1973年,龙骨山的东南角,又发现一处古人类遗址,科学家称他们为“新洞人”。“新洞人”是介于“北京猿人”和“山顶洞人”之间的古人类。

但截止到这批田园洞化石被发现前,除1949年以后发现的“北京人”7枚牙齿、一段上臂骨、一段腿骨化石外,此前发掘出的化石都在第二次世界大战期间遗失了。

吴新智兴奋地说,这次在田园洞的发现,是建国以来出土化石最丰富的一次,将弥补以前遗失化石的空白。该遗址的发现以及古人类遗存的发现,对东亚地区现代人的演化研究具有重要意义。

发掘工作仍在进行之中,遗址并未被全部揭露,尚不清楚洞穴的延伸范围及全部地层的厚度,且出土的化石数量有限,那具人类化石及其年龄仍需进一步测定。

吴新智在接受记者采访时说,因为田园洞里找到的有大腿、小腿、胳膊、手的化石,那么头骨的化石就有可能还在,有可能滚到洞里的其他地方去了,我们还没有挖到,所以我们会继续挖掘,有可能找到头骨。头骨相对于别的部位反映的信息更多,能够反映脑容量的大小,以及人与人之间、人与动物之间的区别,在古人类研究中至关重要。

DNA分析

2013年1月,由中国科学家带领的国际团队成功提取到田园洞人的核DNA和线粒体DNA。分析表明,田园洞人只携带着少量古老型人类——尼安德特人和丹尼索瓦人的DNA,更多表现的是早期现代人的基因特征,且与当今亚洲人和美洲土著人(蒙古人种)有着密切的血缘关系,而与现代欧洲人(欧罗巴人种)的祖先在遗传上已经分开,分属不同的人群。同时最终确定为生存于距今4万年的古人类。

来自中科院古脊椎动物与古人类研究所和德国马普进化人类学研究所的科学家,从4万年前生活在田园洞的一个人类个体上成功提取到核DNA和线粒体DNA,从分子生物学角度辨识出了现代亚洲人群直接祖先群体中的一个成员。DNA测试进一步表明,田园洞人与许多现代亚洲人以及美洲原住民间存在遗传学上的亲缘关系,但已与现代欧洲人的祖先分离。

通过比较田园洞人和未混入古老遗传成分的欧洲人的基因组数据,确定了4万年前的田园洞人确已呈现亚洲人遗传特征。虽然田园洞人是古东亚人,但他并不是现代东亚人的直接祖先,暗示了四万年前亚洲人群的多样性。在获得该基因组数据后,研究人员将其与世界上公共数据库中包含各个地区高质量的现代人基因组数据(世界100多个群体)进行了比对,还包括与其他国家的古人类基因组数据进行比对。当与古欧洲人的各个支系比对时,只有来自比利时的古欧洲人“跳了出来”。这意味着,他们二者存在一定的遗传关系,这35000年前的比利时古人GoyetQ116-1的父系单倍群为 C1a2,相关成果日前发表于《国家科学院院刊》杂志上。

田园洞人是最早生活于东亚地区的现代人类之一,其化石于2003年在北京周口店西南6公里的田园洞洞穴地层中被发现。2007年在对田园洞人骨骼化石进行放射性碳定年法分析后表明,田园洞人的生存年代距今约4.2万年至3.85万年,比发现地点相近的山顶洞人早1万多年,是至今为止欧亚大陆东部最早的现代人类遗骸。

长期以来,化石形态的对比研究是古人类学研究的主要手段。新兴的分子生物学技术为古人类学发展注入新的活力。不过,相关研究主要围绕现生人群的遗传变异研究进行溯源推导,从古人类化石上提取DNA进行测序分析则具有极大难度。

此次对田园洞人的DNA分析样品取自一块腿骨。样品前处理和DNA提取、扩增工作在中国进行,测序和分析工作在德国完成。研究人员成功提取到该人体的核DNA和线粒体DNA。为将古人类DNA与大量来自土壤细菌的DNA相区别和分离,该研究进行了新技术的尝试并获得突破,将含量仅占0.03%的人类DNA成功辨识提纯出来,从而使田园洞人成为第一例被获取核DNA的早期现代人。

谢选骏指出:上述记载具有明显的断章取义之嫌。


《田园洞人到底是谁的祖先?》(《科技生活》周刊|2017-10-30)报道:

最近,北京市西南的周口店古人类遗址又曝出一个大新闻,它不是来自这里的北京人,也不是山顶洞人,而是田园洞人。

基于最新的古DNA技术确认,田园洞人已经属于现代东亚人,他们会是我们的祖先吗?或者是部分美洲人的祖先?

田园洞人与古比利时人有基因交流

附有多枚牙齿的下颌骨、锁骨、肱骨、桡骨、脊椎骨、股骨、腓骨、跟骨、趾骨……2003年6月16日,当这些古人类化石从距北京周口店北京猿人遗址只有约6千米距离的一个山洞中被发现时,整个考古学界沸腾了。

研究表明,这些人骨应为同一个成年男性个体,其身高应有1.6米。随后,该男性个体及其所在的群体就被科学界命名为田园洞人。

经考古分析,田园洞人为生存于距今4万年前的早期亚洲现代人,在形态上和21世纪的现代人差别很小,同时他们已经开始摄取大量的淡水鱼作为食物。

但是田园洞人身上依旧隐藏着太多的谜团,这也引得一些研究人员从不同的角度展开深入研究。

10月12日,美国《当代生物学》杂志发表了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所首个针对中国地区古人类的全基因组研究成果,题目为“4万年前亚洲人为欧亚早期人群结构提供新洞见”。这项研究由该所研究员付巧妹、高星、同号文及博士后Melinda Yang领衔的古人类研究团队完成,他们与德国马克斯·普朗克进化人类研究所等团队合作,将仅有0.03%的古人类全基因组数据从富含细菌和真菌DNA污染的田园洞人化石中捕获出来并测序,分析了此男性个体的基因组,发现东亚早期人群组成十分复杂。

长期以来,学术界存在的一种观点认为,在数万年以前的远古时代,欧亚大陆上的古人类虽然有隔离,但并不是一直处于彼此的隔绝状态。当时依旧处于狩猎和采集状态的欧亚大陆古人类空间活动范围异常广阔,不同的族群之间有的偶尔也会有交流。在近些年的古人类考古学及分子生物学层面的研究中,这种观点已经得到了证实。比如欧洲大陆的古人类尼安德特人,它们就和东亚其他古人类存在基因方面的交流。

付巧妹对北京科技报记者表示,本次针对田园洞人的最新研究成果,则对这个问题进行了进一步的证实。分析显示,4万年前的田园洞人和一个来自比利时35000年前的古欧洲人有着遗传上的联系,不过让人十分疑惑的是这种联系在同时期的其他古欧洲人中并没有被发现。

因此,很有可能当时的东亚人并非和欧洲人发生基因交流,而是与同田园洞人和比利时古人相关的一个未知人群发生过基因交流,而这个未知人群极有可能是从尚未分化的古欧亚人群中的某一亚群演化而来的。

付巧妹说,本次分析的这两个古人个体之间的遗传联系,为欧洲人和亚洲人具有复杂的遗传历史提供了有力的直接证据。

确认田园洞人属于古东亚人

关于田园洞人的最新研究成果,主要运用了古DNA测序技术。付巧妹2007年在西北大学获得理学学士学位,2009年在中国科学院研究生院获硕士学位,2013年在德国马克斯·普朗克进化人类研究所获生物演化遗传博士学位,2013年2月-2014年2月为该研究所博士后,随后,2014年2月-2015年12月在美国哈佛医学院遗传系做博士后,这种履历让她用现代生物学的方法进行人类的研究更加深入。

近几年,使用分子遗传手段了解灭绝古人类之间的关系及与现代人的基因交流情况一直是她的一个重要研究领域。在担当中国科学院古脊椎动物与古人类研究所古DNA实验室主任以后,她也有更为便利的条件组建专门研究团队进行一些相关项目的研究。

付巧妹的博士生导师是德国马克斯·普朗克进化人类学研究所所长斯文特·帕玻,他是全球首屈一指的古DNA测序技术专家。在德国进行学习和研究时,在导师的帮助下付巧妹已经熟练地掌握了古DNA测序技术,她和其他研究人员合成一系列特殊的DNA探针当作鱼钩,在泥土、化石等样品中“钓取”极其微量的古人类DNA。用这样的方法,2013年,付巧妹和她的研究团队拼接出古人类田园洞人的第21号染色体。

2013年1月21日,美国科学院院刊(PNAS)就已经发表了一篇《对出自中国田园洞的早期现代人所做的DNA分析》的论文,介绍了付巧妹等研究人员对田园洞出土的生活在4万年前的一个人类个体所做的DNA提取与分析结果。该文的基本结论是:这具人骨携带着少量古老型人类——尼安德特人和丹尼索瓦人的DNA,但更多表现的是早期现代人的基因特征,且与当今亚洲人和美洲土著人(蒙古人种)有着密切的血缘关系,而与现代欧洲人(欧罗巴人种)的祖先在遗传上已经分开,分属不同的人群。

“但是当时还有一些问题并不是很清楚,经过这些年的研究,我们的研究结论变得更清楚了。”付巧妹说,她所指的就是田园洞人属于古东亚人的研究结果。

因为田园洞人化石中的染色体DNA已经高度降解,加上和周围土壤里面的细菌混在一起,以常规的技术提取难度非常大,因此2013年时还有很多问题比较模糊。而后付巧妹研究团队用特定的DNA探针提取对应基因组位点,基本重建了重要位点上的DNA信息。这些年的研究中,付巧妹和其它研究人员又钓取并拼接出另外几十条染色体,完成对田园洞人的基因组测序工作,从而得到第一个来自中国的古人类基因组数据,这也是整个东亚目前最为古老的人类基因组数据。

2014年新的研究证据显示,现代欧洲人混入了更为古老的遗传成分,而这会使得现代欧洲人在遗传上远离其他人群,因此无法确定之前的证据是否依然支持田园洞人是古东亚人。付巧妹研究团队通过最新的古DNA技术,比较了田园洞人和未混入古老遗传成分的欧洲人的基因组数据,确定了4万年前的田园洞人确已呈现现代亚洲人遗传特征。

田园洞人是中国人的直系祖先吗

十多年来,有关田园洞人的研究一直在不断推进,有时,新的研究也会推翻先前得出的一些结论。比如田园洞人的生活年代就经过了两次确定,2003年6月16日,周口店古人类学研究中心组成的考古发掘队开赴洞穴进行发掘后,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所同号文博士等研究人员根据其伴生鹿牙,经同位素测定距今约2.5万年,与山顶洞人同期,认为可作为人类化石年代的参照数据。

不过2007年,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所在对田园洞人骨骼化石进行放射性碳定年法分析后表明,田园洞人的生存年代距今约4.2万年至3.85万年前(现在一般简便的说法是距今4万年),比发现地点相近的山顶洞人早1万多年,是至今为止欧亚大陆东部有直接测年的最早的现代人类遗骸之一。

在古人类学研究中,距今10万—2万年前的古人类化石弥足珍贵,这一阶段是现代人类尤其是东亚现代人类演化的重要时期,这些年一直都是国际学术界研究与争论的热点。因此,有关田园洞人的研究受到学术界高度关注。

在本次研究成果发表以后,很多人最关心的问题是田园洞人是我们中国人的祖先吗?

早些年,一些说法认为,田园洞人或是中国人直系祖先。有这样的说法并不令人奇怪,在中国学术界,长期以来一直存在着现代东亚人独立起源的学说,一直与距今6万年左右来自非洲的现代人扩散进入了亚洲地区“夏娃学说”针锋相对。田园洞人由于生存的时间被测定在4万年以前,其和“夏娃学说”至少在时间上没有冲突。

可能很多人要失望了,付巧妹这篇论文的发布,虽然在遗传学、分子生物学等领域都是很重要的科研进展,但它并不能证明田园洞人是中国人的直接祖先。

“我们现在很多人都有叔伯,如果你的叔伯没有后代延续,在若干代以后你的子孙并不能说你的叔伯是他的直接祖先,田园洞人也是如此,他们这一支目前还没有证据表明繁衍到了现在。”付巧妹说到。

其实关于这项研究,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的相关研究人员已经研究多年,本次基因组测定工作完成以后,付巧妹说他们2013年得出的基本结论没有改变,只是确认田园洞人和东亚人,以及众多美洲原住民,都属于东亚支系。田园洞人有自己特有的一些遗传特点,在现在的东亚人中没有发现,所以他并不是任何现在生活的现代东亚人群的直接祖先,但田园洞人与现在生活的东亚人有共同的东亚祖先。这也暗示了四万年前亚洲人群的多样性。

一些美洲人和田园洞人攀上了亲戚

有意思的是,在付巧妹等人的研究中,一些美洲人倒是和田园洞人攀上了亲戚。

根据截至目前的考古学研究证据,美洲现代人的迁移最早发生在距今约两万年前,由亚洲经白令海峡进入美洲,被考古学界的主流观点认为是最为合理的途径。

大量考古学证据表明,人类到达美洲后,快速地扩散到北美洲和南美洲的不同地区,并且创造出具有地域特色的更新世晚期古印第安文化,并且随后在全新世孕育出高度发达的农业文明。

问题是,最早美洲人来自哪里?这一直是众多考古学研究人员追寻的问题。

结合其他研究,在旧石器时代晚期,欧亚大陆至少存在4个以上的人群。一个是3.7万年前的早期欧洲人类,一个是4万年前的田园洞人,还有4.5万年前和4万年前的两个北亚人群,但是在现代人类中,没有留下这两个北亚人群的任何基因。

由于田园洞人生活在4万年前,付巧妹等研究人员联想到,所有的美洲土著人群应该和田园洞人有着一些相同的遗传联系。如果美洲土著人群的祖先只有一个,极有可能当时迁移到美洲的就是田园洞人支系,因为他们的同一祖先是在田园洞人出现之后分化的。

但令人意外的是,基因组数据比对显示,在美洲土著各个人群中,只有远在南美洲的亚马逊人与田园洞人的遗传关系最近。付巧妹表示,这意味着,亚马逊人的美洲土著人群或繁衍自未知的古人类支系,这些支系与田园洞人相关的人群有关。这一结果显示,美洲土著人群也具有遗传多样性。

美洲土著人群的遗传多样性在学术界倒不是一个最新的观点。一个由美国和巴西等国遗传学家组成的科研团队2015年7月21日在《自然》杂志官网刊登的最新研究论文显示,今天生活在南美洲亚马逊河流域的土著居民与大洋洲土著居民之间存在亲缘关系。该论文第一作者、美国哈佛医学院基因学系学者蓬托斯·斯科格隆德在对2012年采集的一些基因样本研究的过程中发现,巴西的一到两个土著人群与澳大利亚、新几内亚和安达曼群岛的土著人具有一些“奇怪的”基因相似性。

不过付巧妹等人的研究还表明,现有的美洲土著居民至少是由两种甚至更多不同的亚洲祖先人群繁衍而来的,至少其中一种与4万年前的田园洞人有着联系,另外大洋洲一些原住民与丹尼索瓦人存在基因联系,这也反过来给东亚史前人群多样性研究提供了线索。



【096、“外卖毁掉下一代” 谈谈塑料的前世今生】


BBC记者2017年9月28日

贝克兰发明了贝克莱特

"那些被你扔掉的,总有一天会还给你"。这是近期红遍网络的《外卖,正在毁灭我们的下一代》一文最后的警语。

该文将毁掉下一代的黑锅甩给叫餐火爆造成的塑料泛滥,引起一片哗然。参与辩论的不仅仅是成千上万的网民,中国官方媒体包括新华社、新京报等也都刊文争鸣。

今天,我们就来看一看塑料的前世、今生和未来。这是BBC国际台记者哈福德制作的系列节目“成就现代经济的神奇发明”中有关塑料的一篇:

"除非我搞错了,这项发明将来一定很重要。"

利奥·贝克兰(Leo Baekeland)1907年7月11日在日记中写下这句话。当时他心情不错,年仅43,事业相当有成。

贝克兰生于比利时,父亲是鞋匠,没受过教育,也不懂儿子为什么想上学。利奥13岁的时候,父亲让他给自己做学徒。但是利奥的妈妈另有打算。

在妈妈的鼓励下,利奥坚持上夜校,后来拿到奖学金就读根特大学()The University of Ghent。20岁时获得化学博士学位。

他娶了导师的女儿,迁居纽约。靠做相纸赚的钱,足够今后一辈子无忧无虑地生活。贝克兰夫妇在杨克斯哈德逊河畔买了一栋房子,利奥在家里专门准备了一个实验室,充分享受玩儿化学的个人爱好。

1907年7月,他在摆弄甲醛和苯酚。

这个试验,将给他带来人生第二桶金。

贝克兰名气太大了,《时代》周刊用他做封面时甚至不用加名字,就这一句话:"它不会燃烧,它不会融化"。

那年7月,利奥发明是的前所未有的全合成可塑性材料,他将其命名为胶木(bakelite,音译贝克莱特)。

贝克兰对自己这个新发明重要性的预测完全正确。没多久,塑料就无处不在了。

苏珊·弗莱克(Susan Freinkel撰写)在撰写《塑料:一个有毒的爱情故事》(Plastic: A Toxic Love Story)一书期间,曾经用了一天的时间记录当天摸过的所有塑料:开关、马桶盖、牙刷、牙膏筒;她也记下了不是塑料的东西:手纸,木地板,陶瓷水龙头。

一天过去了,不是塑料的有102个,是塑料的有196个。

我们生产这么多塑料,耗费开采原油的8%,其中一半做原料,一半做能源。

贝克莱特公司的广告词丝毫也不心慈手软,称人类已经打破了原来的动物、矿物、植物分类标准,现在有了"第四个王国,疆域无边无际。"

听上去有些夸张,但确实是真的。

19世纪晚期研制出的赛璐珞逐渐被贝克莱特以及其他新材料取代

科学家之前也在考虑改进、模仿天然物质。早期的塑料比如赛璐珞,原材料来自植物;贝克兰本人也在寻找绝缘用虫胶的替代品。但是他不久就意识到,胶木可以更加灵活、多变。

贝克莱特公司将其产品称为"用途无尽的材料"。这一点他们说的也不算太过分。

塑料做成了电话、收音机、枪支、咖啡壶、台球、珠宝,甚至走进第一枚原子弹!

贝克莱特的成功震撼、改变了三观:还能造出什么人工合成、具备大自然中不一定找得到的属性的材料?

1920和1930年代,各种各样的塑料源源不断地涌现出世界各地的实验室。有聚苯乙烯,通常用作包装;有尼龙,尼龙丝袜让它名声大振;有聚乙烯,就是做塑料袋的那种。

第二次世界大战期间,天然原材料供应紧张,塑料生产又上了一个新台阶,填补空缺。战争结束后,又有像特百惠(Tupperware,塑料保鲜容器)这类激动人心的新产品走入消费品市场。

但是,激动持续的并不是太久:塑料的形象逐渐发生了变化。

特百惠刚投放市场时之火爆不亚于今日智能手机新款上市

家庭主妇的特百惠派对很时尚

1967年那部电影《毕业生》片首很著名,男主角本杰明·布拉道克要毕业了,一位上了年纪、自我感觉非常良好的邻居主动来提供职业建议。他把本杰明带到一个安静的角落,庄严肃穆、好像要揭露人生真谛一般说,"就一个字:塑料!"

这句话后来被反复引用,因为它揭示出塑料这个字内涵的变化。对邻居这样的老一代人来说,塑料仍然代表着机遇、现代化;对于年轻的本杰明,塑料则是虚假、肤浅、代用品的化身。

尽管如此,邻居的建议也还是没错的。半个世纪过去了,尽管形象出了问题,塑料产量仍然增加了大约20倍;今后20年内还将再翻一番。

需要考虑到的另外一点是,这期间,(塑料危害)环境的证据越来越确凿。

塑料中的有些化学成分据信会影响动物的发育、繁殖。塑料垃圾填埋地球,那些化学成分最终会渗入地下水;塑料垃圾丢入海洋,一些动物会吞吃下去。

但是,天平总有另一边。塑料也有好处,不仅仅是经济上的,也是环境上的。

用塑料零部件做的汽车更轻,耗油量更低;塑料包装延长食品保鲜时间,减少浪费;如果瓶子不是塑料的,就要是玻璃的。孩子去玩的游乐园,你希望看到哪种碎瓶子?

最终,我们必须改进塑料的回收和再利用,哪怕就是出于原油不是用不完这一个原因呢。

有些塑料不能回收,比如胶木,但是许多可以回收的也仍然没回收。事实上,现在塑料包装的回收率只有大约七分之一,远远低于纸张、钢铁。其他塑料制品的回收率就更可怜了。

改进,需要每个人付出努力。也许你已经见过,现在有些塑料制品上有个小三角,里面是数字1到7。那是"树脂识别码",这是塑料行业协会的举措,目的是帮助回收。但是这个体制远非完善。

如果行业界可以做出更多努力,政府也可以。目前世界各国、各地区塑料的回收率差别巨大。

一个很成功的例子是台湾。

台湾采取的措施使回收更方便、违规者面临罚款,成功挑战了之前人们处理垃圾的传统态度。

那么,治理塑料垃圾有没有什么其他技术方法呢?

热爱科幻的人一定很喜欢最近的一项新发明:Proto Cycler。给它吃塑料废品,它会吐出3D打印的线材!

眼下,这可能最像《星际迷航》中的复制机。

当年,人们肯定觉得胶木是革命性的,就像今天我们看《星际迷航》中的复制机一样。

简单、廉价的合成产品,强度很好,可以替代瓷器餐具、金属小工具;同时也很美,美到可以用来做首饰,甚至替代珍贵的象牙。

塑料真是魔术一般的材料。但是,如同所有的塑料制品一样,我们也拿它想当然了。

今天的制造商没有放弃的一个理念仍然是:用廉价、分文不值的材料做出实用、宝贵的产品。

最新的将塑料废品升级改造的技术是,将其和农业废料、纳米粒合在一起、做出具有新属性的新材料。

对此,利奥·贝克兰一定会拍手称赞的。



【097、“中国泡沫”的宇宙效应:污染殃及地球保护伞】


2018年7月11日 BBC

2000年时南极上空的臭氧层洞

臭氧层是环绕地球的一个保护层,能大量吸收太阳紫外线辐射,减轻紫外线辐射对人体皮肤、视力、农作物以及海洋生物的损害。

30多年前,地球上的科学家们突然发现,这个保护层有了漏洞,而罪魁祸首是人类工业生产中排放的大量化学物质。于是,一场拯救地球、拯救人类的国际集体行动很快开始了。

在经过几十年的努力后,臭氧层的受损程度有所缓解。然而最近,科学家不解地发现,对臭氧层造成严重破坏的被禁化学物质——三氯一氟甲烷(CFC-11)的排放,突然大幅度增加。

一时间,谣言四起,揣测纷纷。

有部分专家甚至怀疑,有人在利用三氯一氟甲烷秘密生产浓缩铀,用来制造核武器。

几经调查,设在英国的非政府组织——环境调查机构(EIA)发现,近期三氯一氟甲烷排放的大增,主要原因在中国的泡沫隔热保温材料厂。

这倒是让这些专家们松了一口气。然而,排除了核扩散的危险,违禁化学品三氯一氟甲烷究竟在中国有什么用途呢?

氯氟烃

1985年,科学家发现南极上空臭氧层中的臭氧浓度下降了三成,震惊世界。因为臭氧形成的保护层,对地球上的生命极为重要。

如果失去臭氧层的有效保护,人类将面临皮肤病变、白内障以及免疫系统机能减退带来的诸多健康问题。

对海洋生物来说,太阳紫外线辐射加强会导致作为海洋食物链基础的浮游生物减少,影响鱼类和贝类生物的产量。这对海洋生态环境造成破坏的同时,也会使人类食物面临短缺。

正是因为臭氧层对人类生存至关重要,国际间罕见地在很短时间内达成共识保护臭氧层。

这就是1987年缔结的《蒙特利尔议定书》,要求各国分阶段减少破坏臭氧层的各类化学品的生产和使用。

中国泡沫

中国是《蒙特利尔议定书》的签署国,中国环保部早在2007年曾发布公告,明文禁止包括三氯一氟甲烷在内的全氯氟烃物质的生产和使用。

然而,环境调查机构(EIA)近期的调查发现,中国多个省份的多家工厂仍然为了生产泡沫隔热保温材料而大量排放这一违禁物质。

环境调查机构联系了中国十个省份的泡沫隔热保温材料厂。

在与这些工厂的18个高管谈话后,该机构得出结论,这些工厂利用三氯一氟甲烷(CFC-11)生产聚氨酯保温隔热材料。

有三氯一氟甲烷供销商甚至估计,在中国市场销售的聚氨酯保温隔热材料七成都使用了这一违禁化学品作为发泡剂。

原因很简单:与其他合法替代材料相比,三氯一氟甲烷质量更好,价钱更低。这些保温隔热材料可以用于冰箱生产,汽车生产,也能用于建筑隔热保温。

明知故犯

环境调查机构的阿维普萨·马哈帕特拉(Avipsa Mahapatra)向英国广播公司BBC表示:“这些公司承认使用了违禁物质三氯一氟甲烷,而且这么公开向我们确认,真的让我们目瞪口呆。”

“他们对此理所当然见多不怪的态度,他们公开告诉我们这种东西在市场上无处不在的那种无所谓,都是让我们非常震撼的发现。”

马哈帕特拉说,“很关键的一点是,中国政府不能把这些看成孤立事件。我希望他们能打击这样的生产,但尤其重要的是,他们应该对有关行业展开全面的调查。”

“应该有厂家被封,有人被绳之以法,这样人们才会知道,生产三氯一氟甲烷(CFC-11)会受到严惩。”

臭氧层洞

《蒙特利尔议定书》缔结31年来,得到全世界197个国家的参与。

2014年,研究人员首次发表报告称,臭氧层厚度有所增加,并预计将需要十年时间臭氧层洞才会开始变小。

不过,到2015年9月,科学家又发现,臭氧层洞的面积比2000年时缩小了大约400万平方公里。

如今,环保人员发现,臭氧层洞的康复,又出现一个意外的“杀手”。



【098、36亿年前生命诞生!发现一氧化二磷,是生命起源之谜的关键!】


2021-03-10 天文举报

正如你所知的,磷存在于DNA和细胞膜中,是生命的基本元素。但磷是如何到达早期地球的?这在某种程度上是一个谜。天文学家现在已经利用ALMA和欧洲航天局罗塞塔号探测器的综合能力,追踪了磷从恒星形成区到彗星的旅程。研究首次显示了含有磷的分子在哪里形成,这种元素是如何在彗星中携带,以及特定的分子,如何在我们地球上开始生命的过程中发挥了关键作用,其研究成果发表在《皇家天文学会月刊》上

新研究的主要作者维克多·里维拉(Víctor Rivila)表示:生命大约在36亿年前开始在地球上诞生,但我们仍然不知道是什么过程使其成为可能。由欧洲南方天文台(ESO)合作的阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)和罗塞塔号上ROSINA仪器的新结果表明,一氧化二磷是生命起源之谜的关键部分。

有了ALMA,可以对恒星形成区域AFGL 5142进行详细观察,天文学家可以精确定位像一氧化二磷这样的含磷分子形成地点。 新恒星和行星系统出现在恒星之间的气体和尘埃的云状区域,使这些星际云成为开始寻找生命基石的理想场所。 ALMA的观测表明,含磷分子是在大质量恒星形成时产生。

年轻大质量恒星喷出的气体打开了星际云中的空洞,含有磷的分子通过来自幼年恒星的冲击和辐射的多重作用在腔壁上形成。天文学家还发现,一氧化二磷是洞壁中含量最丰富的含磷分子。在用ALMA在恒星形成区域搜索了这种分子后,欧洲团队继续研究太阳系的一个物体:即现在著名的67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星。研究人员的想法是追踪这些含磷化合物的踪迹

如果空腔壁坍塌形成一颗恒星,特别是像太阳这样质量较小的恒星,一氧化二磷可能会冻结,并被困在新恒星周围的冰尘颗粒中。甚至在恒星完全形成之前,这些尘埃颗粒就聚集在一起形成鹅卵石、岩石,最终形成彗星,成为一氧化二磷的运输者。Rosina是Rosetta Orbiter光谱仪的缩写,用于离子和中性分析,在Rosetta绕彗星轨道运行两年时间里收集了67P的数据。天文学家以前在ROSINA的数据中发现了磷迹象,但不知道是什么分子把它带到了那里。

凯瑟琳·阿尔特韦格(Kathrin Altwegg)是罗西纳的首席研究员,也是这项新研究的作者之一。在一次会议上,一位与ALMA研究恒星形成区域的天文学家找到了这种分子可能是什么的线索:她说一氧化二磷是一个非常有可能的候选者,所以我回到了我们的数据中,才发现了它!第一次在彗星上发现一氧化二磷,有助于天文学家在恒星形成区域之间建立联系,一直到地球。意大利国家天体物理研究所(INAF)Arcetri天体物理天文台的研究员里维拉说:

ALMA和ROSINA的数据结合在一起,揭示了恒星形成的整个过程中存在一种化学线,其中一氧化二磷起着主导作用。正如我们所知,磷是生命所必需的,由于彗星极有可能向地球输送了大量有机化合物,因此在67P彗星中发现的一氧化二磷,可能会加强彗星与地球生命之间的联系。由于天文学家之间的合作努力,这一有趣的旅程可以被记录下来。一氧化二磷的探测,显然要归功于地球上的望远镜和太空仪器之间的跨学科合作。

ESO天文学家和ALMA欧洲运营经理Leonardo Testi总结道:了解我们的宇宙起源,包括有利于生命出现的化学条件有多么普遍,是现代天体物理学的一个主要课题。ESO和ALMA专注于观察遥远年轻行星系统中的分子,而像Rosetta这样的欧空局任务使我们能够直接探索太阳系内的化学库存。通过ESO和ESA的合作,世界领先的地面和空间设施之间的协同是一项强大资产。

博科园|研究/来自:欧洲南方天文台,参考期刊《arXiv》《皇家天文学会月刊》Cite:rXiv:1911.11647



【099、硅基生物】


网文《硅基生物》报道:

聚二甲基硅氧烷的结构

硅基生物(英语:Silicon-based life)是指以硅元素为有机物质基础的生物。在构成硅基生物的氨基酸中,连接氨基与羧基的是硅元素,所以称作硅基生物。虽然硅基生物至今只是假说而被主流学界认为尚未发现实例,但它却一直是学术界和科幻小说中的热门话题。

硅基生物的概念最初由波茨坦大学的天体物理学家儒略·申纳尔在1891年于他的一篇探讨以硅为基础的生命存在的可能性的文章中提出。英国化学家詹姆士·爱默生·雷诺兹接受了他的观点后,于1893年在英国科学促进协会的一次演讲中指出,硅化合物的热稳定性使得以其为基础的生命可以在高温下生存。由于硅原子具有与碳原子相近的化学性质,所以很可能是构成生命的有机化合物中碳原子的可替代物。而硅基生物也必须摄入足够的含硅食物以维持生存。

特点

宇宙中硅元素的含量总体较少,而目前在陨星、彗星、行星的大气层、恒星的外层、星际空间中,也尚未发现二氧化硅以外的含硅化合物。因此宇宙中的硅基生物相对于碳基生物可能要稀少很多。与碳基生物相比较,硅基生物的优势还在于其内部结构更为稳定,更能抵御病菌的侵蚀和射线的照射,但它们的新陈代谢速度会比碳基生物慢许多倍。

由于硅原子比碳原子多了一个电子层,导致其对最外层的4个电子的控制力远小于碳原子的能力,使理论上很多本可以由硅原子骨架形成的化合物,实际却都极其不稳定,而只能存在于实验条件下,甚至有的只能存在零点几秒。而硅基化合物也不能像碳基化合物一样具备手性上的左旋右旋之分。又由于单独硅元素很难形成长链,目前在实验室中,硅链的长度最多也只能达到十几个原子,这样就难以形成复杂的生物大分子,对于生命活动尤其是新陈代谢来说是一个巨大的障碍。这些也注定了硅基化合物没有碳基化合物那样的多样性。硅链在水中不稳定而容易断裂,因此硅基生物也不适合生存在多水的环境中。

硅同氧的结合力非常强,处置二氧化硅这样的固体物质会给硅基生命的呼吸过程带来很大挑战,除非该星球上的温度高到能够使二氧化硅液态甚至是气态的时候才有可能像地球生物一样呼吸。假设的更好的解决方案是吸入氟气氧化自身的储蓄物和吸入氟化氢与二氧化硅反应,最后都呼出四氟化硅。也可能硅基生物在高温环境下吸入氢气而呼出四氢化硅。硅基植物则通过“光合作用”吸入四氟化硅、水和光经过一系列反应生成氟化氢排回大气中并生成“硅淀粉”。

《地球生命为啥只选择碳基生命,而不是硅基生命呢?》(三体引力波)报道:

上期我们说到寻找外星生命,提到什么是「生命」时,留下了一个问题尾巴——

为什么地球生命非得是碳基生命,而不是非碳基生命呢?

外星生命有可能是硅基生命吗?

宇宙中到底有没有非碳基生命?

本期我们就来啃啃这块硬骨头。先说说,大自然为什么让地球生命自然选择碳基生命?

大家知道,自从化学尤其是分子生物学快速发展以来,科学家们发现:地球上所有生命形态和物种,无外乎都是由25种化学元素构成的。

一个典型的生物细胞比如人体细胞的总质量当中,有96%是由氧(65%)、碳(18%)、氢(10%)、氮(3%)这4种主要元素构成的,其余的则是由少量其他元素构成的,比如说钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁、铁等等。

有人马上会问,人体总质量不是氧元素占了大部分吗?高达65%!我们不是以氧为基础的生命形态吗?为什么我们不叫氧基生命,而叫碳基生命呢?

是这样的,包括人类在内的所有地球生命,活体细胞中多数的氧元素,其实是以水的形式存在的,含在水分子H2O里了。

然而,对细胞结构和功能起关键作用的,却是另外一种元素——这就是碳。所以呢,我们说地球生命都是以碳元素为基础的,于是就叫碳基生命 Carbon-Based Life。

最关键的问题来了,为啥生命选择的是碳元素,而不是其他元素呢?

要想回答这个问题,我们就得进入粒子尺度下,看看碳元素的特点。凡是学过点化学的都知道,分子中的原子,都是通过化学键相互连接在一起的。

什么?忘了啥是化学键啦?化学键,就是一种粒子间的吸引力,让原子、分子透过这种吸引力,组成——我们宏观尺度下看得见的物质。

文科生不妨把化学键想象成每一种元素的手臂。有了这种手和胳膊——化学键,原子之间就可以手拉手,勾勾搭搭混迹天涯了。

不同元素拥有手臂的数量也不同。像氢原子只有一只手,这就意味着一次只能跟另一个原子手拉手。像氧原子就有两只手,意味着同时能跟两个原子勾勾搭搭。

像碳原子竟有四只手,这就意味着:它最多可以同时跟4个原子勾勾搭搭。这就有意思了,想想看每个碳原子都有四只手,如果相互连接一起,上下左右前后,手拉手成三维结构,就会创造出千差万别的各种碳骨架——这就成了各种各样有机化合物的基础。

科学家把这种含碳的分子统称为有机分子,从最简单的有机分子(碳氢化合物甲烷),一直到复杂多样的高分子有机物(DNA分子),这就为碳基生命的形成,提供了丰富的物质基础。

就像搭建乐高积木一样,大自然通过神奇的碳元素,搭建出丰富多彩的碳基生命。

——这一过程就是壮丽的地球生命演化史,也是大自然本身自然选择生命形态的唯一路径。也是迄今为止人类已知的唯一路径。

有人可能会问:碳原子不过区区四只手,比碳原子手多的原子,不是更能演绎出千奇百怪的分子结构吗?千手观音,不是更精彩嘛?!

▲碳与各元素之间的键合关系

问题是,粒子尺度下的三维世界,并非手臂越多就越好。越重的元素虽然手臂越多,复杂度是足够了,但稳定性却远远不行。化学世界拼的不是量,而是巧。

要知道,碳元素是所有元素中化合物种类最多的,目前已知的纯有机化合物就有近1000万种,但这还只是理论上存在化合物世界的冰山一角而已。

▲碳的同素异形体结构:钻石(a)、石墨(b)、蓝丝黛尔石、富勒烯(C60(d)、C540(e)、C70(f))无定形碳(g)、碳纳米管(h)

再看看,碳元素的异形(学名叫同素异形体):从极软的石墨,到极硬的钻石,都是碳元素的百变造型。

再看看,碳元素的丰度(丰富程度),在地球地壳上排名第15位,在宇宙中排名更靠前,竟然排在第四。所以毫不夸张地说,碳是地球生命的基石,是碳基生命的化学根本。

此处,一定有人会跳出来质疑:要是论元素丰度,硅元素可比碳元素丰富多了,在地球地壳上,硅是碳的1000倍!硅基文明早晚会替代碳基文明,占领地球世界,甚至统治全宇宙的!

对于这种深陷科幻思维,搞不清科幻世界与真实世界区别的人,我恰恰要反问:既然硅元素丰度如此高,像地球这种固态岩质行星在宇宙更是数不清,那为啥还没有演化出硅基生命呢?大自然为何不青睐硅元素——诞生硅基生命(Silicon-Based Life),而是自然选择碳元素——演化出碳基生命?

针对这种论智商的问题,我还是自问自答吧。

假设我们充当一把大自然的角色,硬要扶持硅元素当家作主,成为硅基生命的主人,世界将会咋样?

①回到微观尺度下,先说说除了碳元素外,地球天然存在的92种元素王国里,只有硅元素跟碳元素一样,拥有四只手——能够同时形成4个化学键,但硅元素这四只手天生不给力,明显没有碳元素四只手臂,粗壮有力。

所以呢,以硅元素为基础的复杂分子很容易断裂,以至于脆弱到——没法形成活体细胞结构的程度。虽说平时勾勾搭搭也有点感情,一旦有点风吹草动,甩手散伙,那是必然。

②硅元素另一个缺陷就是,通常只能伸出一只手臂,不能同时伸出双臂,给其他原子一个温暖的熊抱。硅元素这种形不成双键的化学关系,自然人缘不够好,能够参与的化学反应就很少,大多数趴体都不带它玩。

结果可想而知,不仅找不到女票,就连男票也找不到,更别提什么繁衍下一代了,硅基生命还能延续?

③人家碳元素就跟大白似的,不仅人缘好,而且百变真身。上天入地,去哪儿都行!气态变成二氧化碳,固态变成干冰。相反,再瞧瞧硅元素,最常见的模样就是二氧化硅,纯度高点的叫石英、水晶,不纯的都是些呆头呆脑的石头嘛。

能从石头缝里蹦出来,创世以来,唯有孙猴儿一个孤例。你还指望能有什么样的硅基生命?

▲艺术家笔下的外星生物——硅基生物。

说了这么多硅元素的硬伤,恐怕有人要说我是个碳基沙文主义者。

还可能有人搬出鼎鼎有名的科学家卡尔·萨根——对此颇有微词的观点来:「碳基生命唯一论、中心论,很可能大大限制了人类对外星生命的探索和想象。」

甚至,有人会搬出一门名叫「假定型生物化学」Hypothetical types of biochemistry的学科,而且附上——瞧瞧,这可是正经八百的科学家正在严肃研究的课题呀!看你还敢无视!

这门学科主要是指,替代现有碳基生命为中心的生物化学理论,提出若干种生物化学形式和生命形态,比如硅基生命、氨基生命、硼基生命等。

▲根据假定型生物化学理论,艺术家绘制出的含有氨基生命的行星外表。

作为一种理论甚至称其为科学理论,我当然双手赞同,这是学术自由的基本准则嘛。只要有能力有条件搞就好了。说不准,万一搞成了呢!免得被那篇来自美国国家研究委员会NRC的报告——不幸言中咋办?那份报告称:「没有什么会比这更悲催的了……在太空探索中人类遇到了外星生命,却认不出来它们!」

我当然也不想看到这种结果。但我要强调的是,理论就是理论,凡是未被实证的理论都还只是理论,不能进入科学认知体系之内,更不能拿来当作科学四处说事。

就算是科学家在以科研态度、科学思维建构出来的一套科学理论,也只能算作是理论——一种未经验证的假说而已,当然进不了科学殿堂。

总之一句话,碳基生命是人类科学认知体系当中唯一的生命形态。

而其他硅基生命、氨基生命等,目前只是一种假说。

至于科幻、玄幻、宗教、迷信层面所说的那些生命形式,在各自地盘穿越、飞舞,对我来说都无所谓——只要别硬掺乎到科普里就行。(编辑于 2017-06-23)



【100、硼基生命】


网文《硼基生命》报道:

硼基生命是一种碳基生命以外的生命形态。

硼烷及其衍生物种类众多(甚至超过硅烷,拥有一个综合实力与碳相当的氢化物体系),且稳定性可观,因此有人认为硼可能像碳一样构成生命体。

人类尚未发现硼基生命,硼基生命尚只在理论上和科幻小说中存在。

中文名硼基生命。外文名boron-based life。

提出背景

由于硼是唯一和碳一样具有可以无限延伸自身的能力(连接能力仅略弱于碳),同时氢化物稳定性不受原子数目制约的元素;并拥有比碳更高的成键多样性,因此有人认为可能存在以硼为核心元素的硼基生命。

硼烷的稳定性为硼基生命提供可能

硼烷的稳定性为硼基生命提供可能

硼烷的复杂性为硼基生命提供了保障

类似杂环化合物的杂硼烷

硼的重要特征

有人误以为硼只能形成3个共价键,其实不然。实际上,在稳定硼烷中,硼的配位数都是不少于4(即与周围4个原子形成共价键)的,甚至达到6才是常见情况。这是因为硼的缺电子性导致稳定硼烷中都存在多中心键。也因此,硼骨架的电子往往高度离域,而不像有机物和简单无机分子那样高度定域。也因此部分硼烷反应也与有机反应相当不同。也因此硼基生命的生物化学可能与碳基生命差别较大。 

硼烷的配合反应伴随骨架电子的完全重排

还有一点需要注意的是,硼烷原子数也许低于很多烃类,但它们的结构绝不“简单”——事实上,在复杂硼烷中常见的基于二十面体的结构是所有元素氢化物中最复杂的结构,而硼也是唯一可以在其二元氢化物中配位数达到7的元素(注意,结构复杂性并不与原子数挂钩,再庞大的碳骨架也无法形成类似硼烷的结构)。 

此外,硼拥有最复杂的单质,其中含有15种不同环境的硼原子。

硼的潜力

有人认为,硼烷衍生物及其衍生物的规模仍然不足,因此难以作为生命的核心元素。但实际上,不管是作为地球碳基生命的生命活动的主要承担者的蛋白质,还是作为我们遗传物质的DNA,实际上也都分别是由十分简单的分子——氨基酸和脱氧核苷酸构成的。而形成具有与氨基酸或核苷酸类似功能的硼烷衍生物实际上并非难事。 

构成蛋白质的氨基酸都是简单分子

构成DNA和RNA的核苷酸都是简单分子

也有人误以为,硼烷及其衍生物只能形成简单封闭的结构,其实不然,人类已经成功合成了结构复杂的硼烷衍生物。而由于硼烷及其衍生物稳定性不受原子数量制约,在合适的环境下,经过足够长时间的演化,小规模的硼烷衍生物结构单元完全可能连接形成非常庞大的化合物。 

结构复杂的金属硼烷

对硼基生命的猜测

诞生的溶剂

有人认为,硼基生命可能生活在以氟化氢为溶剂的海洋中。星球表面温度比地球更低。

“蛋白质”

戊硼烷,己硼烷与大气中的三氟化硼反应后生成硼烷基氟化硼,再与海洋中的水反应生成类似羧酸的硼烷基硼酸,再和铵反应生成类似于氨基酸的有机胺或氨的氮配合的硼烷基硼酸(H2RN)wBxHyB(OH)2。其中RNH2-B相当于氨基酸中的氨基NH2-C,-B(OH)2则相当于羧基-COOH。通过脱水和重分配,可产生类似于多肽,以对应肽键-CO-NH-C的-B(-NHR-B)2为连接中心的多聚物:

B-B(OH)2+ 2RNH2-B → B-B(-NHR-B)2+ 2H2O

硼烷基氟化硼,水解后会生成类似羧酸的硼烷基硼酸

硼烷基氟化硼,水解后会生成类似羧酸的硼烷基硼酸

遗传物质

癸硼烷、戊硼烷和己硼烷等硼烷和乙炔和乙烯等不饱和烃和氰化氢等物质发生芳构化作用,产生的稳定的基于二十面体结构的碳硼烷和碳氮硼烷。则相当于地球碳基生命中的嘌呤和嘧啶等杂环化合物,作为硼基生命的遗传信息的载体的核心部分。 

基于二十面体结构的碳硼烷和碳氮硼烷

上述杂硼烷形成后与有机胺,氨和有机磷发生配合反应和取代反应使杂硼烷官能团化,而其中RNH2-B和磷酸发生酰基化作用产生的PONH结构则对应我们地球碳基生命的磷酸酯;而经过官能团化的杂硼烷则与其共同构成硼基生命的“核苷酸”的雏形:

RNH2-B + HOPO(OH)2→ (HO)2PO(-NHR-B)+ 2H2O

呼吸作用与光合作用

氧气的氧化性对硼基生命来说过于剧烈,氧化性更温和的硫则更适合硼基生命——硫单质(S)和多硫化物(Sx2-,R-Sx-R)起着氧的作用,裂解B-H键产生B-SH和B-S-B基团并放出能量,这些能量在硼基生命形成的过程中为相关反应供能,硼基生命形成之后可用于硼基生命的生命活动。在经过复杂的代谢活动后,以挥发性小分子三氟化硼(BF3)作为代谢产物排出,硫元素被还原后生成的硫化氢(H2S)或有机硫烷(RSH)则通过植物光合作用再变回多硫化物或硫单质完成一次循环:

呼吸作用:

储能物质 —[S],HF,酶→ BF3 + H2S(或RSH)

对硼基生命的担忧

由于硼元素在宇宙中丰度比碳低6个数量级,作为介质的氟化氢中的氟丰度也远低于氧氮。硼元素和氟元素丰度足够且处于硼基生命宜居带的星球的形成难度较大。

事实上,著名科幻、科普作家阿西莫夫在文章《并非我们所认识的》中总结的六类生命体不包含硼基生命也正是由于他认为宇宙中硼丰度过低。 

不过也有人指出,在宇宙射线强的地方,例如中子星附近,可以实现硼元素的富集,而硼基生命就可能在这样的地方出现。

功能相似时,硼烷(衍生物)比烃(衍生物)复杂

功能相似时,硼烷(衍生物)比烃(衍生物)复杂

除了受元素丰度限制外,功能相似时,硼烷衍生物结构比烃衍生物复杂,有人认为这也不利于硼基生命形成。

不过也有人指出,硼烷拥有元素氢化物中最高的反应多样性,在部分功能相似时,硼烷衍生物同时也可以同时实现烃衍生物所不能实现的功能。



【101、Cell:首次发现现代非洲人拥有尼安德特人基因】


人类的祖先从非洲诞生,又走出非洲扩散到世界各地。尼安德特人曾与人类祖先在时空轴上并存,他们之间的杂交如何发生,又如何影响现代人类的进化过程?古DNA的存在或许能帮助科学家们破译演化之谜。

随着研究人员在化石中提取到DNA,人类的起源历史变得愈加清晰。现代人类、尼安德特人和丹尼索瓦人的共同祖先大约生活在50万年前。

当现代人类的祖先仍在非洲生存时,进化成为尼安德特人的族系来到了欧亚大陆,占领了欧洲、中东和亚洲的一部分区域。大约十万年前,现代人走出非洲,与尼安德特人接触并发生杂交,直至约三万年前尼安德特人灭绝。

准确鉴定现代人基因组中的尼安德特成分能使我们更好地认识现代人祖先与尼安德特人的杂交历史以及获得其在功能、进化和表型上的重要意义。

已有研究发现,非非洲人基因组中含有约2%的尼安德特成分。值得注意的是,东亚人比欧洲人多20%的尼安德特成分。包括人口和选择的相互作用、非杂交族群的稀释作用以及多次杂交在内的多种模型都被提出用以解释这一现象。

2020年1月30日,普林斯顿大学Joshua Akey团队在Cell上发表题为:Identifying and interpreting apparent Neanderthal ancestry in African individuals的研究论文。

该研究提出一种全新的基因组鉴定方法(不使用“非杂交”群体作为参考基因组)——IBDmix,对千人基因组2504个不同族群的现代人数据进行分析,首次在非洲人中鉴定尼安德特序列,同时对非非洲人群体重新分析,拓展、更新现代人群的尼安德特成分图谱,并探索发现适应性杂交对人类进化及现代人表型变异的作用和影响。

鉴定现代人基因组中的尼安德特成分,需要能够区分来自杂交的真实尼安德特序列与源于共同祖先的ILS(imcomplete lineage sorting)序列。已有鉴定方法,例如S*和CRF等,都通过利用“未与尼安德特人发生杂交”的现代人参考基因组——通常为非洲人群(YRI)——控制由于ILS序列存在而产生的假阳性。与此不同的是,IBDmix基于identity by descent(IBD),并不使用现代人参考基因组,而是通过控制计算的IBD概率值和杂交序列长度降低假阳性。多种模拟分析证明IBDmix在FPR、FDR、power等多项指标中表现优异,并比前人方法S*功效更高。

随后,通过利用IBDmix对千人基因组数据分析,研究人员首次在5个非洲族群里发现超出预计的尼安德特成分(从ESN中16.4Mb/人到LWK中18.0Mb/人)。特别地,非洲人中鉴定的尼安德特序列94%与非非洲人的尼安德特序列重合。而非非洲人中,东亚人(55Mb/人)与欧洲人(51Mb/人)的差异也从前人发现的约20%降到8%。

为了进一步分析非洲人中鉴定出的大量尼安德特序列,研究人员首先通过IBDmix鉴定出非洲人中仅含有少量丹尼索瓦成分,排除掉方法的系统误差。同时,在null model(仅发生尼安德特人与非非洲人的杂交)下,IBDmix仅获得极低的非洲人的尼安德特成分,证明真实数据中非洲人的信号不是源于共同祖先的ILS序列。而在另两种模型中,IBDmix皆可获得相当量的非洲人信号。这两个模型在基础杂交事件之外,分别还有欧洲人回迁到非洲和早期走出非洲的现代人到尼安德特人的基因流动这两个事件。研究人员进一步分析了这两种模型与真实数据中不同群体的尼安德特序列,通过区分不同情况下杂交序列长度分布、非洲人与非非洲人共有的杂交序列在非洲人中的频率,以及去除非洲人与非非洲人共有序列前后东亚与欧洲人的序列比例这三个特性,发现真实数据的结果来自欧洲人回迁到非洲和早期走出非洲的现代人到尼安德特人的基因流动这两个事件的共同贡献,从而提出一个混合模型,涵盖尼安德特人与非非洲人杂交、欧洲人回迁到非洲和早期走出非洲的现代人到尼安德特人的基因流动这三大事件。

随后,研究人员进一步通过计算非洲人中欧洲人成分与尼安德特成分的重合比例,比较非洲人中东亚成分与尼安德特成分的重合比例,得出将尼安德特成分带到非洲的回迁来自于欧洲人祖先而非东亚人这一结论。

先前基于“未杂交的现代人参考基因组”的方法(S*等)发现,尼安德特成分在东亚人中比在欧洲人中多20%。然而,IBDmix的结果只显示两者之间8%的差异。为弄清这一差别,研究人员首先将非非洲人中与非洲人共有的尼安德特序列去除,这一手段模拟了前人方法利用参考基因组的原理,结果东亚人与欧洲人的差异扩大到了18%,进一步证明两者之间的差异变化是源于它们各自与非洲人之间的共有序列存在。其次,欧洲人与非洲人特异性共有的序列(欧洲人与非洲人共有、但并不在东亚人与非洲人之间共有)占欧洲人杂交序列的7.2%,相比之下,东亚人与非洲人特异性共有序列仅占东亚人杂交序列的2%。再次,对S*的测试显示,增加所用的参考基因组数目(非洲人群样本量)会显著降低鉴定的非非洲人中尼安德特成分。而只要样本量大于10,S*就会得出东亚人与欧洲人中平均尼安德特成分差异大于20%的结论。这些证据皆显示,已有的东亚人与欧洲人的尼安德特成分差异大是源于未算入由于欧洲人祖先回迁至非洲这一事件导致的共有序列存在。

与尼安德特人杂交使得现代人在进化中获得适应性变异。研究人员通过分析IBDmix数据集,寻找群体水平上高derived allele frequency同时与尼安德特allele吻合的单倍型序列,从而发现此类适应性杂交的证据。总的来说,作者发现人类基因组上一些与免疫功能以及皮肤毛发表型相关的尼安德特DNA有明显的进化适应性特征。例如,欧洲人中高频率的位点TLR/6/10,能够帮助血细胞鉴定抗原。而非洲人中高频的位点IFNLR1与病毒感染相关、DDB1则与紫外放射敏感度相关。

总之,该研究表明研究现代人中的古老型人类成分时,走出非洲(Out-of-Africa)和进入非洲(In-to-Africa)这两类扩散都必须被考虑计算在内。目前已分析的每一个现代人都拥有尼安德特成分,无论是非非洲还是非洲人。而与尼安德特人的基因流动很可能存在于每一个现代人的基因组里。作者期待获得更多全面的世界各个地区的样本,尤其是非洲一些被低估和未被深入研究的族群,从而进一步探索人类进化历史进程。



【102、Cell重磅:中美科学家人猴 “杂交” 胚胎最新突破,存活将近20天】


2021年04月16日学术头条

2019 年,由西班牙科学家、美国索尔克生物科学研究所教授 Juan Carlos Izpisua Belmonte 领导的一个跨国研究团队声称,他们已将人类细胞植入猴子胚胎内,成功培育出全球第一个人猴混种胚胎,一度引发巨大争议。毕竟,如果人类——动物嵌合胚胎经发育后产生类似人类的具有意识能力的神经系统,或者经过足月发育后表现出类似人类的行为,那么由此产生的伦理后果可能是难以想象的。

近日,Belmonte 教授与昆明理工大学灵长类转化医学研究院季维智院士、牛昱宇教授、谭韬教授等人合作,在之前的研究基础上,将人类干细胞注射到灵长类动物食蟹猴的胚胎中,并且嵌合胚胎存活了将近 20 天。

尽管有伦理方面的考虑,但这项研究仍有可能为发育生物学和进化提供新的见解,并对开发人类生物学和疾病新模型具有摘要影响。

该研究以 “Chimeric contribution of human extended pluripotent stem cells to monkey embryos ex vivo” 为题,发表在最新一期的 Cell 杂志上。

对此,Belmonte 教授表示,“从以往的研究来看,人类-动物胚胎嵌合体的产生,受种族差异的影响往往效率低下,同时存在人类细胞向动物胚胎整合的情况。而人类与灵长类动物之间的联系更加紧密,二者之间更容易形成胚胎嵌合体。深入研究人类和灵长类动物的胚胎嵌合体可以帮助我们更好地了解人类-动物胚胎嵌合体的生长阻碍,同时也有助于帮助我们寻找破除阻碍的方法。”

美好的愿景

我们知道,器官是人类生存不可或缺的部分,完整的器官对于人类的幸福生活至关重要。而对于很多患者来说,由于疾病或意外的伤害,器官遭受了不可逆的损伤,此时器官移植就非常重要。

然而,仅在中国每年因终末期器官衰竭等待器官移植的患者就有 30 万例,但实际上只有 1-2 万例患者最终完成了器官移植。其中最主要的原因就是器官供体十分有限。因此,科学家长期以来一直试图体外培育人类器官,以解决器官移植供体不足的难题。

Belmonte 教授正是其中的一员。2017 年,Cell 杂志刊登了首例小鼠-大鼠、人-牛混合胚胎相关研究,引发全球关注。同年,Belmonte 教授即开展了人类-动物胚胎嵌合体研究,试图通过这一技术培养人类器官。

人类-动物嵌合体胚胎的创建主要分为两个阶段。首先,利用有 “基因剪刀” 之称的 CRISPR 技术,删除猪胚胎内形成器官的关键基因,创造遗传 “空位”;第二步,把人类诱导多能干细胞注入猪胚胎内。诱导多能干细胞从人类体细胞中直接获得,具有与胚胎干细胞一样分化为各类细胞的能力。

2017 年,Belmonte 教授率先开展了人-猪混合胚胎研究,并向 1400 个猪胚胎中注入了人类的多功能干细胞。最终,他们成功在猪胚胎中检测到人类细胞的存在,不过比例只有不到 1/100000。

显然,仅 1/100000 的细胞比例是无法顺利形成器官的。对此,Belmonte 教授解释,“可能是由于人类与猪的差异性太大,人类干细胞无法顺利在猪的胚胎中 “安营扎寨”。因此,人-猪嵌合胚胎形成的器官中,大部分依旧是猪的细胞”。

随后,Belmonte 教授决定在更亲近的物种上进行试验。于是 2019 年,Belmonte 教授率先创造出了人-猴嵌合胚胎。不过,最终由于道德疑虑,该胚胎在发育的第 14 天,即将生成中枢系统时就被终止了。

对此,Belmonte 教授曾表示,“如果实验没有中止,原本可以诞生出一个人猴混种。成形的干细胞将来可以应用于人类的器官移植,对医疗发展而言是重大突破”。不过,许多科学家同时指出,人猴胚胎违反伦理道德,人猴出生后很可能会产生自我意识,最终导致自我毁灭。

揭示人类-动物嵌合胚胎的秘密

在本次研究中,Belmonte 教授表示,“作为科学家,我们有责任按照现行的道德、法律和社会准则进行细致的研究。在开始本次工作前,我们已经做好了伦理咨询和审查准备,这一过程有助于帮助我们更好地完成试验。”

得到了伦理许可后,Belmonte 教授带领的研究人员在猴子胚胎形成的第 6 天,向其中注入 25 个人类诱导多功能干细胞,随后检测到胚胎中是否人类细胞表达。结果第一天,研究人员在 132 个胚胎中检测到人类细胞;10 天后,仍有 103 个嵌合胚胎在发育中。

不过,10 天后人猴嵌合胚胎便很快开始死亡,到了第 19 天,只有 3 个嵌合胚胎依旧活着。在研究过程中人们还发现,人猴胚胎持续生长过程中,人类细胞所占百分比非常高。

随后,研究人员对来自胚胎的人猴胚胎细胞进行了转录组分析,并初步构建了人猴嵌合胚胎的转录谱。在分析过程中,研究人员发现,细胞间相互作用在人猴嵌合胚胎形成中得到了加强,例如 FGF5-FGFR4, NOTCH4-JAG2, WNT2B-FZD4, WISP3-SORL1 以及 PLXNB2-PTN 等不同的配体——受体相互作用,而 PI3K-Akt, MAPK 以及 PPAR 通路与人猴嵌合胚胎的形成密切相关。

对此,Belmonte 教授表示,“由于我们无法在人类中进行某些类型的试验,因此必须有更好的模型来理解和研究人类疾病以及生物学问题。人猴嵌合胚胎的形成是第一步,未来还需要结合生物学目标进一步开发系统模型,以便研究人类疾病。”

总的来说,这一研究再次证实了人猴嵌合胚胎的可行性,“杂交” 胚胎正常发育后人类细胞所占比例也能达到预期。从长远来看,人类-动物胚胎嵌合体不仅可以用于研究人类早期发育并为疾病建模,而且可以开发新的药物筛选方法,并潜在地产生可移植的细胞、组织或器官。

不过,研究人员首先还需要更细致地评估人猴嵌合胚胎形成的分子机制,找到 “杂交” 胚胎正常发育的关键途径。未来,随着分子机制的进一步发展,人类或许可以与更多动物形成 “杂交” 胚胎,满足不同的科研或临床需求。

2021/04/19《科技日报》:《人猴混合胚胎首次培育成功》——

中美科研团队在最新一期《细胞》杂志撰文称,他们制造出首个由人类细胞和猴子细胞共同组成的胚胎,这些嵌合体有助科学家进一步在其它物种(如猪)体内培育出人体组织,但最新研究也引发了一些伦理争议。

2017年,科学家将小鼠干细胞发育成的胰脏移植到大鼠胚胎中,治好了后者的糖尿病。但同一年,美国索尔克研究所的胡安·伊兹皮苏亚—贝尔蒙特教授在亲缘关系较远的动物(如人和猪)身上却没有取得积极成果——3到4周后,胚胎内的细胞仅约十万分之一是人类细胞。

上述在猪体内开展的研究使用的是被重新编程为干细胞的人类皮肤细胞,而最新研究另辟蹊径,使用了功能更加强大的扩展多能干细胞(EPS)——将干细胞暴露于某种分子混合物中产生,它可以产生更多种类的组织。他们将25个人类EPS细胞插入132个与人类更“亲密”的食蟹猴的胚胎内,并在培养皿中培育20天。

结果表明,这些人类细胞显示出持久的生命力:13天后,约三分之一人类细胞仍存在于嵌合体内。通过分析基因活性,研究人员还确定了可以促进人类和猴子细胞结合的分子途径。贝尔蒙特说,操纵其中一些途径可能有助于人类细胞在“更适合再生医学”物种的胚胎内存活。

最新研究引发科学界极大关注。耶鲁大学干细胞生物学家亚历杭德罗·德·洛斯·安吉利斯在《科学》杂志的报道中指出:“这篇论文是干细胞和跨物种嵌合体领域的里程碑。”明尼苏达大学干细胞生物学家丹尼尔·加里则补充道,这一发现暗示了一个物种的细胞可以在另一个物种的胚胎内生存。

《自然》杂志也刊文对最新研究潜在的伦理问题进行了探讨。文章指出,倘若这些人—猴混合胚胎被植入到动物体内,最后发育成某种生物,甚至最终被生下,那么面临的伦理问题显然要复杂得多。

总编辑圈点

和人类胚胎基因编辑技术一样,培育人类与其它动物的胚胎嵌合体也存在巨大伦理争议。一方面,发展此类技术可能会在医学方面造福人类,比如治疗某些先天性遗传疾病或培育重要器官;另一方面,这类涉及生殖遗传的技术又很容易冲击人类社会伦理规范,引起巨大争议。谨慎发展、严加监管恐怕是发展此类技术需要遵循的路径。



【103、Nature:中国人很安全,新冠重症风险遗传自灭绝的尼安德特人,印度和欧洲人风险高】


2020-10-04  生物世界 

遗传风险新冠肺炎新冠重症

感染新冠后,中国人发展为重症的可能性很低,实际情况也确实如此。值得注意的是,南亚的印度现在已成为新冠疫情震中,每日新增超过8万人,预计很快将超过美国成为新冠感染人数最多的国家。

尼安德特人(Homo neanderthalensis),是一种20万年前活跃在欧洲地区的古人类,他们从12万年前开始统治着整个欧洲、亚洲西部以及非洲北部,但令人惊讶的是,大约在3.5万年前,尼安德特人的生活范围却开始快速缩小,最终在约3万年前完全消失。

值得注意的是,距今3.5万年前,正是智人(也就是我们现代人类)来到欧洲的时间。许多学者认为正是智人的到来给尼安德特人带来了灭顶之灾,导致了他们的彻底灭绝。

尼安德特人作为一个人种已经灭绝了数万年,但是,他们实际上又无处不在,在智人与尼安德特人共同存在的短暂时间里,他们发生了通婚,因此尼安德特人的基因永远的留存在了智人中,DNA研究分析表明,我们现代人类有1%~4%的尼安德特人基因成分。

实际上,我们人类的一些特点就是因为遗传了尼安德特人的基因,例如2020年7月,Current Biology 杂志发表的一项研究表明,现代人类对疼痛的敏感性遗传自尼安德特人,2020年6月,Molecular Biology and Evolution 杂志发表的一项研究则指出,有相当多的女性从尼安德特人那里遗传了孕酮受体基因,这是一种与生育能力提高、妊娠早期出血减少和流产减少相关的基因变异。

最新一期 Nature 杂志提前上线了德国马克斯普朗克进化人类学研究所的题为:The major genetic risk factor for severe COVID-19 is inherited from Neanderthals 的研究论文。

新冠肺炎爆发至今已超过十个月,现在全球已超过3300万人感染,超过100万人因此死亡,绝大部分新冠肺炎患者症状轻微,由于缺乏特效药,少数重症患者就很凶险了。

之前的研究表明,新冠肺炎发展为重症的主要遗传风险因素是在3号染色体上的基因簇,这项发表在 Nature 的最新研究则证实了这种风险是由从尼安德特人那里遗传的大约50 kb长度的基因组片段所引起的,这一遗传风险在南亚和欧洲人群中最高,而在东亚和非洲则几乎没有。

与重症新冠肺炎相关的遗传变异

进一步分析表明,尼安德特人的这一新冠重症核心风险基因片段在南亚人群中的出现频率为30%,在欧洲为8%,美洲平均为4%,在东亚和非洲则几乎没有。

这意味着,感染新冠后,中国人发展为重症的可能性很低,实际情况也确实如此。值得注意的是,南亚的印度现在已成为新冠疫情震中,每日新增超过8万人,预计很快将超过美国成为新冠感染人数最多的国家,南亚人群的新冠重症风险远高于其他地区,印度将面临更多患者死亡。

原始出处:Hugo Zeberg, Svante Paabo.The major genetic risk factor for severe COVID-19 is inherited from Neanderthals.Nature. 2020 Sep 30. doi: 10.1038/s41586-020-2818-3.



【104、News|尼安德特人的两次史诗迁徙】


韩白鲤会挽雕弓

阿尔泰山(Altai Mountains)耸立于亚洲腹部半干旱荒漠地区,冬季漫长而严寒。

尼安德特人曾经广泛分布于欧洲和西亚,在西伯利亚南部的阿尔泰山地区也有过他们的踪迹。

Chagyrskaya 洞穴位于阿尔泰山西麓的Charysh河畔,距离另一处著名的考古圣地丹尼索瓦洞(Denisova Cave)大约100公里。洞穴由两个小室组成,最厚的沉积岩层为3.5米。

2007年至今,在Chagyrskaya Cave中共发现9万多块石器,74个尼安德特人化石,以及大量的动植物残骸。

阿尔泰山麓的低坡和山谷里,生长着稀疏的耐旱耐盐草木,额尔齐斯河的支流漫延而过,夏季高温少雨,冬季严寒干燥。四季流转,野牛群在山麓进进出出,偶见驯鹿和西伯利亚高地山羊。尼安德特人则以捕食这些猎物而生。

尼安德特人平日从附近的河床寻找石材,制成切削石器和石核(少量)。石器大约利用25种原材料制成,包括优质玉石和斑岩等。大多数的石器是不对称的梯形和矩形,双面平凹。

经过分析发现,这些石器与相近的丹尼索瓦洞石器俨然不同。

反而与相距3000公里外的欧洲米寇克文化(Micoquian)石器非常相似!

米寇克文化属于晚期阿舍利文化,在末次冰期来临时被莫斯特文化替代。Chagyrskaya Cave石器可以说是米寇克石器在西伯利亚的变种。因此,至少有两个独立的尼安德特人种群从欧洲迁徙,经过西亚的高山和荒漠,来到西伯利亚。3000余公里,相当于从乌鲁木齐走到了北京。

两批尼安德特人的长途迁徙

约10万年前,第一批尼安德特人进入阿尔泰山的丹尼索瓦洞生活。

约6万年前,另一批尼安德特人离开东欧的家乡,携带着米寇克石器技术,向东亚迁徙。当时寒冷的气候使得里海的面积大大缩小,因此他们得以绕过里海,来到阿尔泰山的Chagyrskaya Cave生活。

Chagyrskaya Cave和丹尼索瓦洞的尼安德特人相距仅仅100公里,但是他们似乎没有见过面,或者说没有融合交流。因此丹尼索瓦洞的尼安德特人并不会米寇克石器技术。

尼安德特人数千公里的洲际冒险之旅,在旧石器时代是很罕见的种群散布现象,他们在寒冷干燥的冻原上生活,追逐猎杀野牛和驯鹿。

这些勇气和技术创造的品质,给我们带来了新的思考,究竟发生了什么,导致他们走向灭绝。



【105、百年来最大骗局:瓶装水算是之一】


2017年11月13日 BBC

许多被包装成"矿泉水","天然矿泉水","山泉水"的瓶装水的矿物指标不达标,不能算真正的"矿泉水"。

谁都喜欢清凉纯净的水,有人喝自来水(包括烧开的自来水),有的人出钱买瓶装水。每年世界为买瓶装水花费约1000亿美元!

近年来,中国人担心水质下降和污染,购买瓶装水的人数越来越多。自1990年代中期瓶装水进入中国市场以来已经占领消费市场而且扩展迅速。

早在2013年世界瓶装水协会的数据就显示,中国消耗瓶装水总量已经占全球总量的15%,成为全球最大的瓶装水市场。

有报道说,中国瓶装水实际消费规模被该协会低估,因此中国包装饮用水的产量和消费实际规模可能更大。

每年全世界饮用水中,瓶装水的比例超过10%,其中美国人饮用瓶装水和包装水的水量超过了除中国以外的世界其他国家。按人均消费瓶装水计算,美国排列第六 。

最近美国瓶装水消费数量上升,可能是因为人们对自来水的质量越来越担心。最近盖洛普民调显示,63%的美国人十分担心饮用水污染问题,这个数字达到2001年以来的最高水平。

环保担忧

生产瓶装水十分耗费资源,例如塑料这种瓶装水的必要材料来自石油的副产品。和其他能够重复使用的塑料产品不同,瓶装水的塑料瓶一般都是一次性使用就被扔掉。瓶装水生产除了需要水和塑料制品,还消耗大量能源。

早在2013年世界瓶装水协会的数据就显示,中国消耗瓶装水总量已经占全球总量的15%,成为全球最大的瓶装水市场。

早在2013年世界瓶装水协会的数据就显示,中国消耗瓶装水总量已经占全球总量的15%,成为全球最大的瓶装水市场。

研究指出,每生产1瓶瓶装水需消耗3瓶的水量和四分之一瓶石油。于是有报道以此标准推算,2012年中国瓶装水生产需求的水量可以填满20个西湖,电力消耗相当于三峡大坝的年发电量,包装塑料制品可以填满上海著名的摩天大楼、420米高的金茂大厦。

英国《商业内幕》杂志报道,世界瓶装水联合会调查发现,北美的公司生产的每立升瓶装水一般消耗1.39立升水。

在中国塑料回收十分有限,2013年塑料回收率的数字是23%。而瓶装水生产消费猛增的情况下,塑料进入垃圾填埋场、废物焚烧站,或干脆被抛弃进入河流、海洋、森林和农田等生态系统。

《国家地理》的调查还发现,美国人消费的每6瓶瓶装水中,只有一个瓶子被回收。另外环保研究显示,2007年美国消费的瓶装水中的塑料成分是约3200-5400万桶石油的副产品。

瓶装水好?

在美国瓶装水平均价格为每加仑1.22美元,按此计算消费瓶装水的费用是自来水的300倍。如果按单瓶购买瓶装水计算,瓶装水的价格更昂贵。而这个数字在中国似乎更高,即使在北京,人均饮用自来水的费用一年不到一瓶零售矿泉水的价钱。

消费瓶装水的价格是自来水费用的数百倍,但似乎越来越多的人认为买瓶装水物有所值。但是许多报道说,在大多数情况下,事实并非如此。

《国家地理》的调查还发现,美国人消费的每6瓶瓶装水中,只有一个瓶子被回收。

《国家地理》的调查还发现,美国人消费的每6瓶瓶装水中,只有一个瓶子被回收。

对于大部分美国人来说,自来水管中的水和瓶装水,就健康和营养质量来说,并没有什么不同。在有些情况下,公共自来水龙头的水要更安全,因为他们频繁接受检测。

在中国虽然广告向消费者传达的信息是瓶装水干净,安全,健康,但这不能代表所有瓶装水和包装水产品。2015年中国食品监管部门抽检的结果表明,407种被查出的有问题饮料中有将近400种是不合格的瓶装水和包装水。

许多被包装成"矿泉水","天然矿泉水","山泉水"的瓶装水的矿物指标不达标,不能算真正的"矿泉水"。

软饮料公司深知瓶装水生意能赚钱,所以可口可乐,百事可乐这些公司一直在投资瓶装水。百事可乐最近购买了"超级杯"(国家橄榄球联盟年度冠军赛)30秒的广告,宣传他们的高级瓶装水品牌。

中国矿泉水也斥巨资聘请当红影视明星大作广告,宣传某某矿泉水不仅具有天然和让人长寿的属性,更适合中国人泡茶做饭。

最后就品味来说,大部分人其实品尝不出瓶装水和自来水的区别。最近在波士顿大学的学生中进行的蒙眼测试调查显示,只有三分之一的品尝者能够准确地尝出自来水。

因此英国报纸报道说:瓶装水是百年来最大的骗局之一。



【106、被误解的尼安德特人】


风语者动物医生

尼安德特人(Homo neanderthalensis),简称尼人,也被译为尼安德塔人,常作为人类进化史中间阶段的代表性居群的通称。因其化石发现于德国尼安德特山谷而得名。

尼安德特人是现代欧洲人祖先的近亲,从12万年前开始,他们统治着整个欧洲、亚洲西部以及非洲北部,但在两万四千年前,这些古人类却消失了。

2010年,尼安德特人基因组草图发布,也基于尼安德特人基因组草图,研究结发现,除非洲人之外的欧亚大陆现代人均有1%~4%的尼安德特人基因成分贡献。150年前,早期首批尼安德特人的发现,特别是圣沙拜尔骨骼, 一副急性关节炎导致瘫痪的骨骼的发现,骨骼躯干隆起的姿势,和缓慢的移动姿势,使得整个身子不成比例的变形了。这一早期的发现,帮助塑造了数十年来 大众对尼安德特人的认知. 也发起了新一轮让人们认为,尼安德特人是野蛮的穴居人的浪潮 。复原后, 他们被塑造成长毛 低着头 抬着大脚趾的猿人的形象 。科学家们批判地认为他们缺少一种定义现代人的特征。然而最新科学证据和基因表明,尼安德特和智人有过 基因上的交流 除了非洲之外 欧亚大陆上的人类都有百分之1到4的尼安的特人血统那么尼安德特人会不会被智人灭绝?根据 discovery channel 播出的节目表示,尼安德特人未必被智人灭绝,反而可能因为遗传上居于劣势,所以都被智人同化,例如在葡萄牙发现的一具4岁小童的尸骨,其中的解剖显示了很多尼安德塔人的特征,如提到的肱尺桡骨的比例和下颌骨的形状。但是他配有装饰品,下巴的强健构造,而且他生活在尼安德特人灭绝的3千年后,这说明他是智人。2002年,科学家们在罗马尼亚一处洞穴中发现了一个现代人类的下颌骨,命名为Oase 1。碳-14测年显示,这具下颌骨的主人生活于距今约3.7万年~4.2万年。这是目前在欧洲发现的最早的有直接测年的早期现代人骨骼。

付巧妹介绍,他们对这具下颌骨进行了有目的性地大区域核DNA富集实验。“研究发现,这个约4万年前的欧洲现代人含有6%~9%左右的尼安德特人基因”,这大大超出了人们原有的认识——2010年,一项为尼安德特人基因组测序的研究结果表明,早期现代人和目前生活在欧亚大陆的人群的基因组中,有1%~4%的尼安德特人的基因。

研究还显示,与尼安德特人的“混血”发生在Oase 1的4~6代祖先,也就是说他的曾曾曾祖父母中有一个是尼安德特人。付巧妹说:“这次与尼安德特人发生的基因交流的年代可追溯到这个欧洲个体存在前的不到200年内,这意味着现代人祖先与尼安德特人的基因交流可能不仅仅局限于中东,很可能在之后的欧洲也同样发生了。目前很多证据表明尼安德特会有用贝壳装饰、会用颜料、会提取沥青而且会简单的壁画并不是缺乏真正的想象力。

美国一项最新研究发现,抑郁、肥胖、吸烟习惯等看似是现代人的问题,实际都是遗传自史前人类尼安德特人的基因所引发。这项研究结果刊登在《科学》期刊上。

范德堡大学研究人员发现,尼安德特人和现代人类繁衍后代时,留下了有害的基因传承。事实上,尼安德特人的脱氧核糖核酸(DNA)似乎影响许多疾病特征,提高中风、心脏病发与抑郁症风险,甚至增加染上烟瘾的几率。

科学家2010年就发现有着欧亚血缘的现代人,遗传了约2%尼安德特人的DNA,但不确定带给现代人多少影响。

然而,第一项直接比较尼安德特人DNA与2.8万人健康记录的研究显示,前者在生物学上对现代人有举足轻重的影响。研究人员发现,尼安德特人一个特定的DNA,显著提高染上烟瘾的几率,还有几个DNA能提高或减少罹患抑郁症的风险。

埃菲社4月3日报道称,根据克罗地亚自然历史博物馆馆长、人类学家达沃尔卡·拉多夫契奇的最新发现,尼安德特人在13万年前就使用鹰爪制作了人类最早的首饰,比现代人类在欧洲出现还要早数万年。

此项研究表明,10万年前的智人并非最早制作有装饰价值物品的人类。相关结果已发表在美国《科学公共图书馆综合卷》杂志上。

拉多夫契奇表示:“此前人们一直认为人类最早的首饰是智人在10万年前制造的,这些首饰发现于现在的以色列和非洲南部,但新的研究将这个门槛向前推了两万到三万年。”但她认为,最重要的在于,最早的首饰与尼安德特人有关。

有些专家认为,尼安德特人缺乏符号思维能力,因此上述发现是证明尼安德特人具有制作首饰的较高认知能力的有力证据。

这些鹰爪来自白尾海雕,上面的痕迹表明,尼安德特人曾将它们串在一起制作成项链和手镯等饰品。

这些鹰爪化石是115年前在克罗地亚北部的克拉皮纳尼安德特人遗址发现的,随后一直收藏在克罗地亚自然历史博物馆。克拉皮纳遗址是世界上发现尼安德特人化石最多的地点之一。

尼安德特人往往与粗野、野蛮和智力低下的形象挂钩,但此项最新发现表明,这些旧石器时代的人类比我们想象的更接近现代人类。

拉多夫契奇表示,能制造这样的首饰表明尼安德特人的抽象认知能力已达到一定水平,很可能具有符号思维能力和语言能力。

对尼安德特人而言,翼展长达两米的白尾海雕很可能具有某种特殊意义。

拉多夫契奇组建的专家组对克拉皮纳遗址中的所有鹰爪化石展开了研究。她说:“我们在鹰爪化石上发现了人类留下的切割和打磨的痕迹。”

专家组还在总共8件鹰爪化石上发现了曾暴露于酸性环境(如人体的汗液)而留下的痕迹。这再次印证了拉多夫契奇的观点。

鹰爪自身的形状使尼安德特人无需钻孔就可以将它们串在一起。拉多夫契奇表示:“我们并不确定这是一条项链,但我们认为这是某种装饰品,可以佩戴在身上。”

这8件鹰爪化石来自至少3只白尾海雕,科学家据此认为制作装饰品在当时应该是一项范围广泛的群体行为,而不是个体的偶然行为。



【107、不可思议!汉人祖先曾和另一个已灭绝人种混血】


2021-03-10 晓的屋屋

目前较为公认的人类起源假说认为,所有现代人都源自非洲,大约在5-10万年前,我们的祖先智人离开非洲,在中东一带与已经灭绝的另一个人种尼安德特人相遇,发生小规模融合,在我们身体里留下了1.8%到2.6%的尼安德特人DNA,也留下了风湿性关节炎、精神分裂症及心脏病的基因。但现在,一项新的研究认为,我们的祖先可能还和丹尼索瓦人有一腿,尤其是东亚人,包括中国汉族、傣族及日本人,都有着丹尼索瓦人的血统。

丹尼索瓦人是一个生活在更新世晚期,已经灭绝的人种,2008年在西伯利亚南部阿尔泰山丹尼索瓦洞中发现了丹尼索瓦人的化石,包括一块指骨,一颗牙齿,以及一些饰物。其中指骨属于一位5-7岁的女孩,科学家们对其进行了DNA测序,获得了高覆盖率的尼安德特人基因体。

华盛顿大学的生物统计学家莎朗·布朗宁教授领导了这项研究,她的团队分析了来自欧洲、亚洲、美国和大洋洲的5600多个全基因组序列,并将它们与丹尼索瓦人的基因组进行比较,发现了第二套丹尼索瓦血统。

此前的研究已经表明,南太平洋岛屿上的人,包括澳洲土著、巴布亚人,拥有大量的丹尼索瓦人血统,约占基因组的5%,但在整个亚洲地区则显得很低,这意味着亚洲人可能是与北上的澳洲移民杂交获得了这部分基因。

东亚人拥有第二套丹尼索瓦人的DNA表明,我们的祖先在晚些时候,曾和来自北方的丹尼索瓦人约会,因此在南亚和巴布亚人中并没有发现这套DNA。我们竟然还有一个已经灭绝了的堂兄弟姊妹,这个发现确实令人震惊,不知道以后祭祖的时候是不是该顺便为他们点上几柱香,烧上一些纸钱?

研究人员计划在全球范围内进行更多的研究,包括亚洲人、美洲原住民和非洲人,希望能掌握更多现代人类演化的历史信息。



【108、从DNA的角度看中华民族形成,中国古人类竟集体“消失”】


2019-11-30

目前,越来越多的证据指向人类“非洲起源说”,也就是说:现代人类很有可能起源于非洲,而其它地方的古人类,如元谋人、蓝田人、尼安德特人、丹尼索瓦人、丁村人、马坝人则都灭绝了,至于是怎么灭绝的,请接着往下看。

根据分子人类学的抽样检测结果显示:现在全球女性的mtDNA(线粒体DNA)都遗传自29万-14万年前一个非洲女性的同一个mtDNA,也就是说:她们是同一个女性始祖。对此,相关专家还绘制了一张mtDNA全球迁徙图。

再来看男性,根据对男性样本Y染色体的检测,分子人类学家们又得出一个惊人的结论:现今全球男性的Y染色体也都遗传自14万-4万年前一个非洲男性的同一Y染色体。这也说明:现在男人也是同一个始祖,同样出自非洲,只不过和女性始祖相隔了十万年左右。

看了以上结论,用怎样一幅画面来描绘这一景象呢?我们可以这样想象:

14万年前,一个生育力超强的非洲女性智人的女儿们开始向世界各地迁徙,经过几万年的发展,她们遍布亚欧非大陆。不要怀疑女性的生存能力,在远古时期,她们的生育能力让她们居于种族延续的核心地位。

4万年前,一个生育力超强的非洲男性智人的儿子们开始向世界各地扩散,经过几万年的发展,他们占据了能步行到达的每一个地方,包括美洲(当时白令海峡还未被水淹)。

我们现代人类,就是这两个始祖的后代结合的产物,中途没有间断过,也就是说:没有和其它人种融合过。因为一旦发生融合,要么mtDNA,要么Y染色体就会发生改变,而分子人类学的研究结果否定了这一可能。

那么,问题就来了,其它地方的人种都去哪儿了?人类的进化并非在一个地方进行的,亚洲和欧洲也有,特别是中国。

在非洲“共祖”(上面提到的男、女始祖)来到中国大陆之前,这里已经有古人类了,比如早期的元谋人、蓝田人、北京人(直立人),晚期的马坝人、长阳人、丁村人(早期智人),他们去哪了呢?

根据分子人类学的推断:他们一定是灭绝了,不然,他们的DNA一定会遗传下来,然而,事实证明没有。

姑且我们按照这种逻辑来继续推理,他们是怎么灭绝的呢?

首先,排除是被非洲智人灭绝的可能。理由太简单不过了,以现代的科技手段都无法找到某些藏在深山老林里面的野人,又何况是远古时期的智人呢?人都找不到,怎么去灭呢?

排除人为,还有可能是天灾。也许在某个时间段,地球发生了巨大的地质、气候灾害,导致绝大多数智人死亡,而只有非洲智人这一支活了下来。

对于这种可能笔者也有疑问,灾害那么合适就把其它人种灭得一个不剩吗?难道他们不会像非洲智人那样长途迁徙、躲避灾害吗?难道这次灾害是瞬间发生?如果用一次巧合去解释一个疑问似乎可以碰下运气,但巧合多了就是附会了。

其实,还有一种可能,就是生殖隔离。也许有人还不懂这是什么意思,简单说,就是卵子和精子不能融合形成受精卵。

那么,就有可能非洲智人和各地的智人是共存的,比如欧洲的尼安德特人、克罗马农人,亚洲的山顶洞人和柳江人等,他们共同生存,却不能融合。到后来,随着优胜劣汰,他们的基因和族群也随之淘汰。

事实上,并不是每支人科动物都能进化成人的,比如大猩猩、黑猩猩就和我们分道扬镳了,至今,他们还在动物园里呢?

以上两种解释看似合理,却又十分牵强,特别是中国人的铲形门齿问题更是非洲起源说无法逾越的一道难题。

据体质人类学分析,中国人铲形门齿所占比例相当高,而白人和黑人只占10%左右,但在我国出土的元谋人、蓝田人化石里,都具有铲形门齿这一特征,这又怎么解释呢?难道又是非洲智人过来后马上进化的?

科技还在进步,还有很多的东西需要我们去探索,就像“地球是圆的”这一理论才出来的时候那样,我们需要更多的依据去证明,哪怕每次前进一小步。



【109、从地球表面的水的来源来看,地球生命其实是整个太阳系的创造】


2019-04-04 科普大世界 

地球是太阳系中唯一表面拥有液态水的星球,而且海洋等水域的面积占到了地表的71%,陆地面积只有29%,海洋的平均深度约4500米,从太平洋上方的位置看,地球完全就是一个水球。再反观太阳系其他和地球一样的岩质星球,水星,金星,火星表面上却没有一滴水水,那么地球上如此之多的水是从哪里来的呢?

这个问题其实要从地球的形成说起,其他天体一样,地球也并非凭空就存在的,而是很多小星体集合撞击融汇而成的,开始的时候地球也也只是个小行星,但是不断的有小天体跟它撞击融合,使得它的体积和质量的越来越大,那个时候,地球上其实就已经有水了。

这是因为水这种东西本来就是宇宙中一种普遍的存在,水分子是由两个氢原子和一个氧原子组成,是很容易形成的化合物,因此在早期太阳系中其实很多小行星上都有大量的水存在,只是它们存在的形式是水冰,当它们撞击到原始地球上的时候,一部分会保存下来,另一部分会蒸发到空气中,但更多的是散逸到太空中,所以水在地球上其实一直存在,比如今天的水星和火星上一些比较寒冷的地方,仍然能够看到水冰存在。

所以在地球开始形成时,上面就有一部分的水,但是在地球特别热的时候,表面大都是熔岩的时候,水在地球上只能以水蒸气的状态存在于空气中,而且这些水蒸气很容易逃逸到太空中,所以地球开始形成时水是很少的。

在距今约45亿年前,地球基本就大致形成了,然后表面开始降温,一直降到了水能以液态存在于地球的表面,这个时候地球大气层中的水蒸气会以降雨的方式降落到地面上,但地球表面的水更多的来自于小行星和彗星对地球的撞击,由于地球温度适宜,它们产生的水就会留存在地球表面上,几十亿年来,地球也没少经受彗星和小行星的撞击,它们带来的水就在地球上汇聚成了海洋,又由于水蒸气在地球大气层中的循环作用,所以水又在大气层中飘散到地球各处形成降雨落到地面上,产生了陆地上的河流湖泊等,营造出了地球上可供生命物种存在的生态环境。

所以,地球表面的水大部分都是来自于撞击地球的小行星和彗星,那这些小行星和彗星都来自于哪里呢?一般认为它们来自于小行星带的外围,以及柯伊伯带和奥尔特星云中,因为太阳系的冰点大致在小行星带中间位置,也就是说小行星带中间位置向内,由于水无法形成冰晶,这里的小行星上面水都很少,但是在外围由于水可以形成冰晶,所以说外围的小行星可以接收大量冰晶,而形成富含水的小天体。特别是一些彗星,它们常被称为“脏雪球”,这是因为它们含有大量的水,有些彗星的水含量甚至在50%以上。

小行星带的中心位置距离地球轨道最近也在3亿公里外,柯伊伯带和奥尔特星云就更远了,所以地球表面上的水大部分都是从几亿甚至几十亿公里外来到地球上的,它们带来的水是地球生态环境的必需品,并且也催生了地球生命的出现与繁荣发展,因此我们也可以说,地球上的生态环境以及生命物种,其实是整个太阳系的创造。



【110、从泰坦星看地球上的生命起源】


2017-09-04 国家空间科学中心

科学上的最大问题之一是,漂浮在冰冷黑暗宇宙中的死气沉沉星球上的化学反应是如何突然催生出生命有机体的。我们甚至不知道地球上生命的分子构成要素是在这里形成的还是被彗星和陨星带来的。

根据NASA/ESA卡西尼任务的数据,我们现在在土星最大的卫星——泰坦星上发现了一些分子,我们认为这些分子驱动了复杂有机化合物的产生。我们的太阳系中此前从未发现过这些分子。这一发现不仅使泰坦星成为存有某种原始生命的有力竞争者,也使其成为研究地球上生命如何从化学反应中产生的理想地点。

生命的分子构成要素是有机化合物,包括可以组合成蛋白质的氨基酸、RNA以及DNA。至今为止,科学家已经在陨星、彗星以及星尘中发现了这些化合物。但问题在于这些材料是数百万年前形成的,无从得知它们是如何生成的。

令人激动的是,似乎今天的泰坦星上正在形成这些化合物。来自土星磁层的阳光和高能粒子驱动了泰坦星上层大气中的化学反应,其中大部分是氮气、甲烷以及氧气。这就产生了更大的有机化合物,这些化合物向下漂流,形成泰坦星特色的“雾霾”和大量沙丘,并最终抵达地表。

为了实现这一发表在天体物理杂志快报上的惊人发现,卡西尼号扎入了泰坦星的上层大气。利用传回地球的数据,我们鉴定了名为碳链阴离子的带负电分子,这种分子似乎是该卫星上发现的更大有机化合物的“种子”,比如多环芳烃,而这些化合物可作为早期生命形式的关键组成部分。实验室实验表明那里可能存在氨基酸,但卡西尼号上的仪器并不是为此配备的。

像这种带负电的分子很容易与其他分子相结合,很快就流失了,因此在太空环境中很少见。但一旦出现就可能是简单分子与复杂有机化合物之间“缺失的一环”。

所以泰坦星上目前可能存在生命吗?并非不可能。土卫二恩克拉多斯上喷发出了烟云,提供了关键的氧气源,落入了泰坦星的上层大气。在行星宜居性索引中,泰坦星甚至被认定为地球之外最可能存有生命的星球。但由于太冷,那里的生命可能十分原始。液态甲烷和乙烷海洋的存在也意味着潜在的生命体的机能可能与地球上的很不相同。

追溯地球上的生命

值得注意的是,在太阳系之外诞生恒星的茫茫分子云中也观察到了类似的过程。宇宙中第一颗恒星进入垂死挣扎,将重元素熔凝一体之后,大量的有机化学就发生了。在这些环境中,带负电的粒子被证实成为更大有机物形成的催化剂,这些有机物随后被转移到太阳系和形成的彗星中。

复杂的星际化学反应引出了这样一个理论:生命的构成要素可能是被这些分子云中形成的彗星带到地球上来的。欧洲航天局的罗塞塔任务在访问彗星67P/Churymov-Gerasimenko时检测到了甘氨酸。但现在这个新发现使得在地球上发生从简单分子形成生命这一过程成为可能。

泰坦星稠密的氮气和甲烷大气十分类似于地球早期大气,即25亿到40亿年前。那时候氧气还没有积聚起来,大部分都还是甲烷,正如今天所看到的泰坦星。这一卫星也因此成为搜寻生命之始的高优先级目标。

通过对泰坦星的长期详细观察,我们可能某一天能够追踪化学形式从小到大的演变历程,理解复杂有机分子如何产生的。也许我们甚至能捕捉从复杂有机分子到活体生命的那一瞬变。利用地基望远镜跟踪观察泰坦星的大气层的工作已经在进行了,比如阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜。进一步探索泰坦星的任务也提上了日程,关键是要装备检测生命迹象的仪器。

宇宙通用驱动

一个很迷人的事情是我们现在在泰坦星上看到的化学反应与分子云中的一样,都表征了这些过程的通用本质。现在问题是这是否也可能发生在其他富含氮气和甲烷的大气层中,比如冥王星或者海王星的卫星特里同?近些年发现的环绕恒星运行的数千个外星球呢?

通往宇宙构成要素的通用路径这一概念蕴含了我们接下来在宇宙中搜寻生命所需要寻找的东西。如果我们在其他环境中发现了在泰坦星上看到的分子,我们就知道那里可能存在更大的有机物和氨基酸。

未来的一些任务,比如NASA的James Webb太空望远镜和ESA的Plato外星球任务,将准备进一步研究太阳系和邻近恒星周围行星中的这些过程。英国甚至也在准备自己的外星球任务,Twinkle,也将寻找有机分子的迹象。

虽然我们还没有检测到生命,但泰坦、彗星以及星际介质中复杂有机分子的存在意味着我们肯定接近于找到其初始形式了。这也多亏了卡西尼近20年来的外星球探索。卡西尼号将在9月结束其任务,向着土星大气最后发出信仰之跃,让我们向其致敬。

本文译自 conversation,由译者 CliffBao 基于创作共用协议(BY-NC)发布。Ravi Desai(伦敦大学学院)



【111、大气中飘浮的微塑料:在全球范围内循环】


2021年04月23日 新浪科技

微塑料可通过大气在全球范围内传播!

了解微塑料在全球生态系统中的输送机制对解决其污染问题至关重要了解微塑料在全球生态系统中的输送机制对解决其污染问题至关重要

一项新的研究称,地球的大气层中飘浮着大量的微塑料碎片,随着空气流动甚至能穿越整个大陆。研究人员表示,未来这一环境问题可能会变得更加严重,并可能对人类健康产生严重影响。

目前学术界对微塑料尚未有准确的定义,但通常认为尺寸小于5毫米的塑料纤维、颗粒或薄膜都可以视为微塑料。此前的研究显示,海洋、瓶装水甚至我们的粪便中都可以找到微塑料颗粒,但截至目前,科学家对所谓“微塑料循环”的大气部分仍知之甚少。

这项新研究指出,地球大气中已经存在数千吨微塑料,其最显著的来源是道路。计算机模型还揭示了微塑料颗粒如何在全球范围内远距离输送,没有任何地方可以免受污染。研究人员表示,这一发现再次表明微塑料是我们这个时代最紧迫的环境问题之一。

“微塑料几乎会破坏所有生态系统,更不用说人类健康了,”该研究的第一作者、美国犹他州立大学的环境科学家詹尼丝·巴拉尼说:“我们才刚开始了解微塑料污染的范围,对其所产生的影响还一无所知。”

就重要性而言,微塑料问题可以与气候变化相当,并且在某种程度上与之交织在一起。“因为塑料正是化石燃料的产物,”詹尼丝说。

进入大气层

为了弄清楚微塑料如何进入和穿过大气层,詹尼丝及其同事在14个月的时间里,在美国西部的多个地点测量了空气颗粒沉降物。根据测量结果,他们估计美国西部上空的大气中大约有1000吨的微塑料!

詹尼丝表示,研究小组对他们所发现的微塑料含量感到“非常震惊”。此前研究人员预计城市将是大气中微塑料污染的最大来源,但对这些沉降物颗粒的分析表明,道路是最大的源头:大气中84%的微塑料来自道路。

“考虑到塑料和灰尘一样,需要通过某种物理作用才能进入大气,这就说得通了,”詹尼丝说,“道路以及道路上行驶的汽车——这可能更加重要——提供了将微塑料颗粒输送到大气中的机械能。”

大气中微塑料的其他来源还包括海洋(11%)和农业土壤灰尘(5%),二者都与强风的作用有关。然而,研究人员怀疑,这三种来源在世界其他地区所导致的污染水平很可能并不相同。

在全球循环

利用收集到的数据,研究人员建立了计算机模型,试图弄清楚微塑料如何在全球各地运输,以及哪些地区可能是微塑料含量最高的热点地区,如欧洲、东亚、中东、印度和美国等。“大气是微塑料如此普遍的原因之一,”詹尼丝说,“大气可以将微塑料运输到不同的地方,跨越大洲,去到非常偏远、一般不会受到人类污染的地方。”

研究人员还发现,微塑料颗粒可以在空气中的停留时间为1小时到6.5天,这一上限对于跨大陆运输而言已经足够了。这也意味着,即使像南极洲这样没有直接微塑料来源的偏远地方,也面临着污染的风险。“没有人能免受这种污染源的影响,”詹尼丝说,“我们可以把垃圾运到其他国家,但这些(微塑料)仍然会回来困扰我们。”

此前已有研究指出,海洋已经成为微塑料污染的重灾区,从近海到大洋,从两极到赤道,从海洋表层到海底沉积物,甚至最偏远的极地冰川都检出了微塑料。可以说,微塑料已经遍布了整个海洋系统。在我们日常食用的贝类、鱼类等食物,以及饮用水当中,也发现了微塑料的存在。

接下来的研究

大气中的微塑料问题可能会变得更加严重。“塑料需要一定时间才能分解成我们在大气中看到的微小碎片,”詹尼丝说,“由于我们缺乏有效的方法来处理塑料垃圾,这一问题会越来越复杂,未来可能会有更多的微塑料进入环境当中,然后进入大气。”

詹尼丝指出,了解微塑料的全球移动模式和过程的研究才刚刚开始,接下来一个重要的研究方向是弄清楚空气中的微塑料会如何影响人类健康。“吸入任何颗粒物都可能对健康产生负面影响,”她说,“但截至目前,我们并不知道微塑料的危害是否会大于其他天然气溶胶。”

这项研究于4月12日在线发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。(任天)



【112、大新闻!丹尼索瓦人长啥样知道了!】


古生物学话题下的优秀答主

丹尼索瓦人,一类神秘的古人类,可以和我们进行基因交流的近亲,2008年人类首次发现了丹尼索瓦人的化石,是一块小拇指的指骨,也许当时科学家们会觉得以后也会发现先丹尼索瓦人完整的骨骼吧,但在此之后的11年内,出土的丹尼索瓦人化石寥寥无几,已报道的化石只有三颗单独出土的牙齿、一块残缺的下颌骨以及一些不知道是属于腿还是胳膊的骨骼碎片,想要像其他古生物一样依靠骨骼来重建他们的样貌简直是天方夜谭。

但是幸运地是,从第一块丹尼索瓦人化石发现开始,我们就在另一个方向上产生了巨大的突破——古DNA领域,其实丹尼索瓦人本身也是通过古DNA研究确定的。几乎每块丹尼索瓦人化石中都提取出了古DNA,除了我国甘肃夏河发现的下颌骨化石,但研究人员依然在其中找到了古蛋白质,并通过古蛋白质确定了这块化石属于丹尼索瓦人。

好,现在我们知道,我们只有很少的丹尼索瓦人化石,但是我们有几乎完整的丹尼索瓦人基因序列,想要恢复丹尼索瓦人的样貌可不可以依靠他们的遗传物质呢?

我的想法:以前我也想过这个问题,但感觉很难办,也有过一些邪恶的想法,比如按照丹尼索瓦人的基因序列对一个人类细胞核中的遗传物质进行基因编辑,然后放入一个取出核的细胞中,激活它让它拥有胚胎一样发育成个体的能力,然后再移植到一个代孕妈妈的体内,最后生出一个丹尼索瓦人宝宝,把他养大我们就知道丹尼索瓦人长什么样子了。先不说这个想法的可行性和难度,单从道德伦理上讲就是不可取的。

要不然我们开发出强大的软件,把一个人的DNA信息输入进去就可以计算出这个人的样貌,毕竟我们的样貌是取决于我们的骨骼、肌肉以及其他软组织的特征,而这些组织的生长很大一部分都是基因决定的,当然后天环境也有影响,但是遗传信息决定的这一部分能不能算出来呢?好像人类目前还没有相关的技术,如果这种技术很廉价的话,只要提取到犯罪分子的DNA我们是不是就可以算出犯罪分子的样貌了。如果有这种技术,警察肯定会很高兴。

复原方法:但是总有科学家可以另辟蹊径,想到大部分人想不到的方法。人类的DNA上存在着很普遍的DNA甲基化现象,大家可能多少都听说过DNA的甲基化。甲基化可以在不改变DNA序列的情况下做到对DNA表达的调控,控制基因表达从而控制形状,并且甲基化是可以遗传的,表观遗传学最典型的例子就是甲基化,环境会影响DNA的甲基化,包括生殖细胞的DNA,通过生殖细胞父母可以把环境对于它们的影响遗传给下一代。

那DNA甲基化和丹尼索瓦人的样貌又有什么关系呢?在2014年,以色列耶路撒冷希伯来大学的David Gokhman博士与他的同事构建了尼安德特人和丹尼索瓦人的DNA甲基化图谱,并与现代人进行了比较,发现这两类古人类大约有2000个甲基化区域与现代人存在差异。有些区域可能会和人体的某些疾病有关,但同时也会影响人类骨骼的形态。其实我们骨骼的形态可能并不仅仅取决于基因序列,基因的甲基化调控也会对骨骼形态产生影响。如果研究出一些甲基化区域究竟能对骨骼产生怎样的影响,并将这种模型应用于丹尼索瓦人的甲基化图谱上,我们就可以大致了解丹尼索瓦人的骨骼特征,从而知道他们的样貌。

于是在多年的研究中,Gokhman和他的同事对这些甲基化差异区域所蕴含的遗传信息进行了研究,但是他们考察的是另一类数据库。首先,甲基化区域的基因发生突变也导致某些遗传疾病,或者遗传异常,当然这种异常是和基因突变本身相关的,他们考察了基因突变导致人类身体变化的数据库,这种身体变化包括骨骼的变化,而这种方法最核心的观点是:由DNA甲基化引起的基因表达减少的影响大致类似于基因突变引起的疾病的影响。

大家明白了吧,其实你想要知道基因甲基化到底产生什么影响,还是要看甲基化的基因本身的突变造成的影响,尤其是对骨骼结构造成的影响。现在我们知道丹尼索瓦人、尼安德特人以及现代人DNA甲基化区域的差异,也知道了这些区域的基因可能会对解剖结构有什么样的影响,看来重建丹尼索瓦人样貌的重任很快就要大功告成了!

验证:且慢!我们怎么知道我们重建的结果是不是正确的?肯定要先检测啊,但问题是我们本来就没有丹尼索瓦人的骨骼,我们拿什么检测。于是Gokhman等人先将这种方法用于重建尼安德特人以及黑猩猩的骨骼解剖结构,对于这两种生物的解剖结构我们有大量的数据,结果发现,在预测这两种生物的骨骼形态上,85%的甲基化特征重建准确预测了解剖学特征,但是要注意,这种预测是定性的,不是定量的,比如你可以预测股骨相对于现代健康人是偏长还是偏短,但是你无法预测是长了2mm还是短了1mm,对于这种解剖学差异趋势上的研究,准确率达到85%,其中对尼安德特人进行了33个特征的预测,29个都是准确的。

之后,Gokhman等人开始将这种方法用于重建丹尼索瓦人的解剖学特征,并最终总结出了56处丹尼索瓦人和现代人与尼安德特人在解剖学上的不同之处,其中34处在头骨上,也是最关键的样貌复原上。

就在文章处于审稿的阶段,今年5月我国科学家在Nature上发表了在甘肃省夏河县发现的丹尼索瓦人下颌骨的化石碎片,于是Gokhman等人将他们的预测成果与这块化石进行对比,发现其中与这块化石解剖结构相关的4个特征预测有3个都是准确的。但本月另一篇关于丹尼索瓦人解剖学的文章描述了丹尼索瓦人一节完整的指骨化石,发现它的形态和现代人的指骨形态更像,比较细长,而不像尼安德特人那样粗大,但这次预测丹尼索瓦人的手指应该和尼安德特人类似,偏粗一些。

对于其他已知的解剖学特征,比如丹尼索瓦人特有的巨大的臼齿,这次预测无法直接给出相对应的结论,但是这次预测认为丹尼索瓦人会拥有相对比较长的牙弓,而这个特征可能与大臼齿是相对应的,不过这次预测丹尼索瓦人相比于现代人有更厚的牙釉质,但实际上化石并没有体现出这一点。还有一块未发表的丹尼索瓦人的部分头骨化石,显示出了丹尼索瓦人具有扁平而宽阔的头盖骨,这次预测结果在这项预测上也是准确的。

具体解剖特征:总而言之,基于现有的化石材料来看,这篇研究对于丹尼索瓦人骨骼解剖结构的预测基本是准确的,那么丹尼索瓦人和现代人以及尼安德特人究竟有什么不同呢?下面这张图便对丹尼索瓦人与人类和尼安德特人的解剖学不同之处加以说明:

丹尼索瓦人与现代人和尼安德特人的不同之处,图片翻译自:https://www.nationalgeographic.com/science/2019/09/dna-reveals-first-look-enigmatic-human-relative/

文章中的英文原版,MH代表和现代人之间的区别,N代表和尼安德特人之间的区别,头骨特征区别,图片来源:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867419309547?via%3Dihub#undfig1

文章中的英文原版,MH代表和现代人之间的区别,N代表和尼安德特人之间的区别,颅后骨骼特征区别,图片来源:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867419309547?via%3Dihub#undfig1

总体上看,丹尼索瓦人和尼安德特人的样貌更接近一些,其实过去的DNA研究也确实证明了这一点,丹尼索瓦人和尼安德特人的关系更近。他们和尼安德特人有许多相似的且不同于智人的特征,包括粗壮的颌部、更平的头盖骨、更低的前额、更宽的骨盆、更粗的手指以及更大的胸腔,但丹尼索瓦人也有其独特的不同于尼安德特人和智人的特征,比如牙弓很大(这与它们具有巨大的臼齿这一特征相符)、顶骨间距更大。

关于许昌人:其实这篇研究还有一个隐藏的大新闻,关于我们国家的古人类化石——许昌人。在许昌人的文章与2017年发表之后,国外有专家认为,许昌人可能是丹尼索瓦人,但是这篇文章没有进行古DNA研究,而且也没有其他的丹尼索瓦人头骨予以比较。这次对丹尼索瓦人头骨形态的预测中,有8个可以在许昌人头骨化石中体现的特征7个与此次预测的特征相吻合,最主要的一个就是顶骨的宽度较大,这是丹尼索瓦人独有的特征,也在许昌人化石中发现,这说明该许昌人很有可能就是丹尼索瓦人,这也让人们进一步猜想,其他的中国的古人类化石,会不会也存在是丹尼索人化石的可能性。

许昌人头骨顶面观及其与直立人、早期现代人对比,图片来源:http://www.ivpp.ac.cn/xwdt/kyjz/201811/t20181103_5155493.html

存在问题:当然,这项研究也不是没有问题,关于甲基化和解剖表型之间的相关关系,还需要更进一步的研究。人类也需要发现更多的丹尼索人化石,来验证这项研究的正确性。最后还是要强调,这项研究给出的解剖特征都是趋向性的,就是偏大还是偏小,偏长还是偏短,而不是量化的,所以我们只能大概知道解剖特征的情况,这和从化石获得的直接的解剖学数据还是没法比的。

使用化石:此次研究所采用的遗传数据来自人们发现的第一块丹尼索瓦人化石,是一块属于丹尼索瓦人青少年女性的小拇指指骨化石,距3-5万年。



【113、丹尼索瓦人DNA告诉你 人类占据青藏高原的时间比想象中早】


2020年11月11日 科技日报

丹尼索瓦人DNA告诉你 人类占据青藏高原的时间比想象中早

“我是谁?”“从哪里来?”当哲学家在进行形而上的苦思冥想时,科学家们则忙着在现实世界中寻找证据。

丹尼索瓦人与曾广泛分布在欧洲的尼安德特人是姐妹群,对现代大洋洲、东亚、南亚和美洲原住人群有遗传贡献,是国际广泛关注的研究热点。

10月30日,在国家文物局召开的“考古中国”重大项目重要进展工作会上,兰州大学资源环境学院教授张东菊介绍了甘肃夏河白石崖溶洞遗址项目对丹尼索瓦人研究的最新进展。

“借助多种科技手段,项目团队为该遗址建立了距今约19万至3万年的可靠年代框架,利用新兴的沉积物DNA分析技术成功获取大量丹尼索瓦人线粒体DNA,揭示丹尼索瓦人在晚更新世广泛分布在欧亚大陆东侧,长期生活在青藏高原上。”张东菊介绍。兰州大学、中科院青藏高原研究所和中科院古脊椎动物与古人类研究所等机构主导的这项研究于北京时间10月30日在线发表于《科学》上,张东菊为该论文第一通讯作者。

从距今4万年推前至距今19万年

青藏高原被称为“世界第三极”“世界屋脊”。人类何时登上这一高寒地区并在此生活一直是个谜。

此前,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员高星课题组曾八上青藏高原,在藏北羌塘高原发现一处具有原生地层的旧石器时代遗址——尼阿底(Nwya Devu)。

高星等人对尼阿底遗址的发掘和研究表明,人类大约在4万到3万年前尝试征服青藏高原这一高海拔极端环境。

“我们对白石崖溶洞遗址的研究,则将人类占据青藏高原的最早时间从距今4万年推早至距今19万年,并证明迄今发现最早占据青藏高原的是丹尼索瓦人,这是青藏高原人类活动历史研究的重大突破。”张东菊指出。

白石崖溶洞遗址位于甘肃省甘南藏族自治州夏河县甘加乡。该遗址早年出土一枚古人类下颌骨化石,经体质人类学、古蛋白和铀系测年技术分析,研究人员确认其为距今至少16万年前的丹尼索瓦人化石。

为全面了解夏河人下颌骨所代表人群在青藏高原的生活情况,在前期相关考古调查和研究工作基础上,联合甘肃省文物考古研究所,由陈发虎院士带领的兰州大学环境考古团队对白石崖溶洞遗址进行首次考古发掘,并邀请中外多个研究团队进行多学科综合研究。

“遗址内,根据沉积物特征的不同,我们划分了10个地层,从这些地层里共收集到1310件石制品和579件动物骨骼标本。对采集到的样品进行碳十四和光释光测年后,我们发现古人类在该遗址生活的时间为距今约19万至3万年。”张东菊说。

系我国首次从土中提取古人类DNA

利用沉积物DNA分析技术成功获取大量丹尼索瓦人线粒体DNA,是白石崖溶洞遗址考古研究工作的一大亮点。“这是国内首次成功从沉积物中提取到古人类的DNA,也是西伯利亚丹尼索瓦洞以外获得的首个丹尼索瓦人DNA序列。”该论文的最后通讯作者、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员付巧妹介绍。

沉积物DNA分析是一种新兴的古DNA分析技术,考古遗址现场的沉积物可追踪相关遗址DNA保存状况及可能存在的远古人类,弥补了人类化石一般可遇而不可求的缺憾,为研究旧石器考古遗址人群演化打开了一扇新窗口。

遗址发掘前,张东菊与付巧妹一起制定了古DNA分析沉积物样品的采样计划,确保样品采集和运送过程中不会受到现代人类的污染。采集样品只是第一步,从中提取到古人类DNA并非易事。沉积物中混杂着各种来源的古DNA,大部分是土壤里微生物的,也有动植物的,偶尔会有人的。即使找到古人类的DNA,还要区分出属于哪一种类型的古人类。

为了将目标DNA从海量环境微生物DNA中识别、分离出来,付巧妹团队借助高效的古DNA捕获技术,从35个沉积物样品中,尝试一次性钓取了242种哺乳动物和人类的线粒体DNA,并使远古人类的DNA得以富集。

想要进一步锁定捕获的DNA到底属于哪一种类型的古人类,需要找到不同支系人类的“标记物”。付巧妹团队对54个不同现代人、23个尼安德特人、4个丹尼索瓦人和一个40万年前古人类Sima个体的线粒体基因组进行分析,甄别出分属于现代人、尼安德特人及丹尼索瓦人等各自支系特有的突变。

“在此基础上,我们明确了白石崖溶洞的四个地层里有已灭绝的丹尼索瓦人的线粒体DNA。”付巧妹介绍,通过分析,除了极少数样品,大部分地层取样都没有受到当今现代人DNA的污染,这显示研究团队在发掘之前制定的严格且完备的取样计划避免了污染。

白石崖溶洞遗址发现的古人类DNA如同一把钥匙,打开了通往远古世界的大门。分析显示,该遗址发现的丹尼索瓦人DNA主要出现于距今10万年和距今6万年前后,其中距今6万年左右的丹尼索瓦人DNA与南西伯利亚丹尼索瓦洞的晚期丹尼索瓦人有最紧密的遗传联系,距今10万年左右的丹尼索瓦人DNA则较早地与晚期丹尼索瓦人分离开来,揭示丹尼索瓦人在晚更新世广泛分布在欧亚大陆东侧,长期生活在青藏高原上。

对厘清现代人起源问题意义重大

近30年来,现代人类起源问题成为学界炙手可热的关注焦点,围绕“出自非洲”和“多地区进化”假说形成两派针锋相对的学术阵营,进行着激烈的学术论辩。

“出自非洲”假说认为,现代人在约20万至10万年前起源于非洲;非洲是现代人唯一的起源地,其他地区的现代人都是从非洲起源后迁徙扩散的结果,而且这种扩散是一个完全替代的过程。

“多地区进化”假说则认为,早期智人甚至是晚期直立人以来,人类就是一个生物种群,没有发生新的分化。东亚地区从直立人以来演化是连续的,不存在演化链条的中断,其间没有发生大规模移民替代事件。

较长时间里,“出自非洲”假说在学术界占据了相对主流的位置。而近年来,遗传学领域对人类古DNA的提取和破译,带来一些以往不知道的认识,即现代人并非完全取代了包括尼安德特人和丹尼索瓦人在内的古老型人类,而是和他们有融合。

“‘出自非洲’假说认为,末次冰期最寒冷的时候,世界各地的古老人类基本都灭绝了,只有非洲少部分地区有古老人类存活下来,然后扩散到世界各地。白石崖溶洞遗址研究表明,末次冰期前后,青藏地区有丹尼索瓦人存在,因此认为末次冰期除非洲以外其他地区古老人类都灭绝的说法值得重新考虑。”北京大学考古文博学院教授王幼平指出。

在王幼平看来,白石崖溶洞丹尼索瓦人的发现,填补了东亚地区直立人和现代人之间古老人群具体种属鉴定的空白,为同期古老型人类化石的种属鉴定提供了关键对比材料,对厘清东亚古人类演化历史和现代人起源问题有重要意义,是近年来旧石器考古的重大突破。



【114、地球仅是宇宙生命模式的一种,寻找外星人不一定只关注宜居星球】


2018-03-12 宇宙探秘之旅

在寻找外星生命的过程中,宜居带的星球一直是科学家的目标。由于宇宙的大部分空间对于生命来说是险恶之地,只有很少的地方能成为生命的绿洲,而这些地方就被称之为宜居带。这个范围是在一颗恒星周围的一定距离内,在这一范围内水可以以液态形式存在,由于液态水被科学家们认为是生命生存所不可缺少的元素,因此如果一颗行星恰好落在这一范围内,那么它就被认为有更大的机会拥有生命或至少拥有生命可以生存的环境。

不过,至今在这些宜居带的行星上仍未发现外星生命的存在。

而在今年SXSW展会上,美国航空航天局喷气推进实验室的行星地质学家辛西亚·菲利普斯及其多名同事,讨论了在太阳系内外搜索外星生命的主题。他们的谈话表明,他们未必要寻找另外一个地球。

菲利普斯认为,一种很大的可能性是,宜居带将不局限于我们目前的认识,即要么与地球相似,否则就是不宜居的。也就是说,宇宙中的生命或许与地球存在着明显的差异性,人类尚不能理解。在探索外星生命的道路上,仅将目光瞄准在这些宜居星球上是狭隘的,有些生命或许与人类完全不同,它们并不需要氧气等。

菲利普斯目前在从事一项研究木卫二的任务,虽然木卫二远离所谓的“宜居带”,但根据菲利普斯的看法,不在宜居带内,并不意味着卫星或行星上一定不存在生命。木卫二地表覆盖有厚达100公里的冰层,其下存在液态水,或许有生命存在着。



【115、丹尼索瓦人】


网文《丹尼索瓦人》报道:

丹尼索瓦人(Denisova hominin),是生活在上一个冰河时代的人类种群,她属于一个全新的人类种群。通过对古代遗留的牙齿和指骨化石提取的DNA进行分析,科学家证明了丹尼索瓦人的存在,该研究被《科学》杂志(Science)评为2012年度十大科学突破之一。虽然是依据俄罗斯的化石样本命名,其实这一人种主要分布在中国。

2020年11月,国家文物局召开“考古中国”重大项目重要进展工作会,科学家研究揭示,丹尼索瓦人曾长期生活在青藏高原。

探索发现

科学家发现,一个神秘的人类种群曾在3万年前与我们的祖先共同生活在这个世界上。科学家将这个生活在上一个冰河时代的人类种群被称之为“丹尼索瓦人(Denisovans)”。通过对在西伯利亚一个洞穴内发现的牙齿和指骨化石提取的DNA进行分析,科学家证明了丹尼索瓦人的存在。2012年12月21日,该研究被《科学》杂志(Science)评为年度十大科学突破之一。

“X女孩”的DNA检测结果显示,她既不是早期人类,也不是穴居人,而是一个此前未知的人类种群在上一个冰河时代,他们曾与现代人共同生活在地球上,当时现代人在制造石制工具、珠宝和艺术创作方面不断向前迈进。这一发现意味着人类族谱至少有3个截然不同的成员,分别是现代人、丹尼索瓦人和穴居人。据悉,西伯利亚洞穴内发现的骨骼化石来自于一名小姑娘,昵称“X女孩”。根据2010年初公布的检测结果,她属于一个全新的人类种群。当前,一次全面的DNA分析证实了她在越发混乱的人类族谱中的地位。

丹尼索瓦人虽然与尼人和智人同源,但和两者又存在着一定差异,其牙齿结构与后两者相比更接近共同祖先海德堡人。丹尼索瓦人的线粒体基因显示和尼人、智人隔开100万年,但核基因显示其为尼人的兄弟群,因此其母系可能来自先驱人。其实这一人种对中国人来说并不陌生,从28万年前的金牛山文化,20万年前大荔文化、13万年前的马坝文化以及10万年前的许家窑文化等所谓的“早期智人”文化都由他们所创造,只是没有及时命名。丹尼索瓦人遗址以石球众多著称,他们可能是最早使用飞石索的人群。

综合化石证据,我们可以大致理清丹尼索瓦人的演化史。30万年前,丹尼索瓦人从原始尼人中分化出来,28万年前,他们到达辽宁金牛山地区。经过8万年的生存斗争,他们淘汰了本土的北京直立人,成为了东北亚地区的人类居民。之后他们在中华大地上反复迁徙,最终在2-3万年前消失在西伯利亚平原。

丹尼索瓦人灭亡的原因可能和表亲尼安德特人一样,是在与智人的竞争中衰败所致。5万年前开始,当丹尼索瓦人返回华北之后,更高级的第二批智人(新亚洲人)来到中国,凭借着更为先进的工具,打得已成为“土著”的丹尼索瓦人节节败退。在智人的压力下,丹尼索瓦人被迫迁徙到西伯利亚一带,最终在那里消亡。

2019年5月,发现于青藏高原东北部甘肃省甘南藏族自治州夏河县的古人类下颌骨化石,最新分析研究确认其为距今16万年的青藏高原丹尼索瓦人。当今藏族带有少量的丹尼索瓦人基因片段,从而大多具有适应高原的先天能力。

2019年12月19日,美国《科学》杂志19日公布了其评选的2019年十大科学突破。其中包括:青藏高原的古人类。中国、德国等研究人员发现,在青藏高原一处洞穴内发现的人类下颌骨化石属于丹尼索瓦人,表明早在16万年前,这种早期智人已出现在青藏高原并适应了那里的高海拔环境。

2020年11月,国家文物局召开“考古中国”重大项目重要进展工作会,通报了位于甘肃省甘南藏族自治州夏河县甘加乡的白石崖溶洞遗址,是目前东亚第一个发现丹尼索瓦人化石和丹尼索瓦人DNA的旧石器时代考古遗址,是青藏高原史前考古的重大进展,更是国际上丹尼索瓦人研究的重大突破。中国研究团队成功获取了丹尼索瓦洞以外的首个丹尼索瓦人线粒体基因序列,最终揭示丹尼索瓦人成功适应了高寒缺氧的环境,在晚更新世就长期生活在青藏高原,也是支撑丹尼索瓦人在亚洲地区广泛分布的一个有力证据。这一研究成果日前在线发表在《科学》杂志上。

相关研究/女孩化石

这一次的指骨化石是2008年在西伯利亚南部阿尔泰山脉的丹尼索瓦洞发现的,一同发现的还有一些装饰品和珠宝。指骨的主人是一名5到7岁的小女孩。丹尼索瓦人在身体结构上与穴居人和现代人存在差异,但他们也是用两条腿直立行走。他们的牙齿与100多万年前灭绝的直立人等生存年代更为久远的人类祖先类似。

遗传信息

在现代美拉尼西亚居民身上,研究人员发现了丹尼索瓦人DNA的痕迹。说明丹尼索瓦人曾与美拉尼西亚人的祖先通婚,可能曾广泛分布在亚洲地区。美拉尼西亚岛群位于澳大利亚北部和东部,其中包括新几内亚岛。

过去十万年的历史曾经被看得很简单:人类在非洲崛起,然后横扫欧亚,替代了尼安德特人和其他遇到的古人类品种。化石、石器、还有线粒体DNA的佐证支持,都表明非洲来的人类没有与其他古人类通婚。然而在2011年,古人和现代人的细胞核DNA的重新分析表明,大多数活着的现代人携带了当地古人类的古代DNA的痕迹(基因组之中占的比例小)。2010年12月末,研究者发表了西伯利亚(阿尔泰山脉)的丹尼索瓦洞的一种新型的古人类的全基因组序列。之后的研究发现了生活在东南亚的部分人群的基因组DNA中从丹尼索瓦人继承了5%的遗传信息,同时从尼安德特人继承了4%到6%的遗传信息。两个研究小组在澳洲原住民中发现了丹尼索瓦人的遗传信息。一个研究在菲律宾的小黑人中和一些东南亚的海岛以及亚美尼亚人中发现了丹尼索瓦人的遗传信息。2001年秋天,研究者发现非洲的三种相对独立的人群也携带了不寻常的DNA变种,是从三万五千年前的非洲古人类遗传来的,这远远晚于现代人类的兴起。

美拉尼西亚人保留丹尼索瓦人DNA

据一项新的研究提示,尽管在所有非非洲现代人群中都能找到尼安德特人的DNA,但美拉尼西亚人体内还含有明显的从丹尼索瓦人传下来的基因成分。在过去,许多现代人群的祖先曾经与其他原始人种进行杂交,而那些原始人种——如尼安德特人和丹尼索瓦人——后来灭绝了。绘制出来自这些物种以及其他可能的原始人物种尚存的基因序列的基因流动,可帮助阐明人类遗传学模式,以及过去发生的这一物种杂交是如何影响人类进化的。

为了更多地了解尼安德特人和丹尼索瓦人遗传学在现代人类中的影响力和突出性,Benjamin Vernot等人对全球各地1523个人的基因组进行了分析。他们的结果显示,所有非非洲人群的基因组中有大约1.5%~4%的基因来自尼安德特人,但美拉尼西亚人是他们所检查的人群中还带有显著丹尼索瓦人血统的人群,因为美拉尼西亚人的基因组中有1.9%至3.4%的基因来自丹尼索瓦人。研究人员接着对尼安德特人和丹尼索瓦人基因序列的基因流动进行了绘制;他们发现,在现代人的历史中,他们与尼安德特人的杂交混合至少发生在3个不同的时期。相反,现代人与丹尼索瓦人的杂交混合可能只发生了一次。进一步的分析揭示,现代人基因组的某些区域——包括那些在发育皮层和成人纹状体内发挥作用的基因组区域——尤其缺乏这些远古的遗传谱系。这些发现对人类演化和基因流动提供了新的了解。

重建面部

耶路撒冷希伯来大学经过对丹尼索瓦人的DNA进行甲基化研究分析,重建了丹尼索瓦人的面部。丹尼索瓦人的许多特征与尼安德特人相似,包括一个倾斜的前额,长脸和大的骨盆,以及在人类中独特的一些特征,比如一个大的牙弓。丹尼索瓦人、尼安德特人和人类的DNA分析表明,丹尼索瓦人的头骨可能比我们或尼安德特人的头骨宽,他们似乎也没有下巴。 

科学争议

科学家曾公布一项具有争议的发现,声称发现又一个“新”人类种群。这一结论源于2004年在一个印度尼西亚岛屿上的发现,当时人们发现了一个3英尺(约合0.91米)高的古人化石,被称之为“霍比特矮人”。但很多研究人员拒不接受存在霍比特矮人的结论,他们认为所发现的骨骼应该属于患有发育障碍的现代人。

研究意义

新发现的人类种群似乎是穴居人的“姊妹群”,它的发现为我们描绘出一幅更为复杂的人类进化和走出非洲的图画。

这项研究帮助我们掌握了一些细节。通过进一步的研究,我们将加深对丹尼索瓦人以及他们与其他人类种群交往的了解。

美国《考古学》杂志评选出2019年度的世界十大考古发现。其中,由中国科学院青藏高原研究所、兰州大学和德国马普进化人类学研究所学者领衔、多家境内外科研院所参与的青藏高原丹尼索瓦人研究入选。

重组基因

据悉,这次排序工作是利用从化石指骨里提取的10毫克DNA样本进行的。研究者马提亚·梅耶博士说:“这个基因组的质量非常高。我们给它多次排序,结果存在的误差比大部分给现代人的基因组排序产生的误差更少。”

尼安德特人和“丹尼索瓦人”都是与现代人亲缘关系最近的已经灭绝的远古人类,这种清晰度的基因组已经能够帮助科学家确定“丹尼索瓦人”、尼安德特人和现代人之间的关系。

德国马普研究所的斯文特·帕玻博士说:“我们希望科学家利用这个基因组,能够发现对现代人类文化和科技发展至关重要的遗传变化。这些变化促使现代人从大约10万年前开始离开非洲,迅速分散到世界各地。”

高质量基因组 有助现代基因研究

通常研究人员无法通过基因排序研究基因组特殊部位的进化,而他们利用这个最新完成的高质量基因组版本,甚至能够分辨出这个个体从母亲和父亲那里遗传来的基因存在的细微差别。这个完整的“丹尼索瓦人”基因序列,科学界已经可以通过网络查阅。这个基因组还有望揭开有关“丹尼索瓦人”和尼安德特人的历史的新篇章。

帕玻说:“我们想让每个人都能自由使用它。我们认为,很多科学家会发现这对他们的研究非常有帮助。”

是已灭绝人类基因研究的巨大飞跃

这个基因组代表着我们祖先中的一个分支的首个高覆盖、完整基因序列。负责汇编该序列的人称其为“已灭绝人种研究取得的一次巨大飞跃”。

科学家利用较早的基因序列发现,生活在新几内亚岛的居民拥有4.8%的“丹尼索瓦人”DNA。据发表在《公共科学图书馆-综合》杂志上的一篇论文说,新技术帮助科学家给“丹尼索瓦人”基因组的每一个部位排序超过30次,这是更加详细的扫描结果。

这一次的指骨化石是2008年在西伯利亚南部阿尔泰山脉的丹尼索瓦洞发现的,一同发现的还有一些装饰品和珠宝。指骨的主人是一名5到7岁的小女孩。丹尼索瓦人在身体结构上与穴居人和现代人存在差异,但他们也是用两条腿直立行走。他们的牙齿与100多万年前灭绝的直立人等生存年代更为久远的人类祖先类似。

在丹尼索瓦人生存的年代,我们的祖先以及穴居人已开始捕鱼、打猎、佩戴珠宝、在洞穴上作画并利用动物的骨头制作雕刻品。研究人员在发表于《自然》杂志的报告中指出,DNA检测结果显示,牙齿和指骨属于一个不同的人类种群。10年前,科学家才开始具备从化石中提取DNA的能力。在此之前,他们只 能根据外形和尺寸对骨骼进行鉴定。

基因测序

一项新的研究描述了丹尼索瓦人基因组的完整序列,从而为这些古老的人类——他们与尼安德特人密切相关——与现代人之间的关系提供了线索。 丹尼索瓦人的化石证据稀缺;这个组群的存在是在2010年时才为人所知,而其唯一已知的化石是在南西伯利亚阿尔泰山中的丹尼索瓦洞穴中挖掘出的某根指骨中的碎块和2颗磨牙。因为他们只有来自该指骨的极小的材料样品,Svante Paabo及其研究团队研发出了一种解开DNA链使得其2股中的每1股都能用来产生测序用分子的处理方法。这种方法使得该团队得到了极其完整的基因组序列(30X),它类似于研究人员能够从现代人基因组中所获得的序列。

研究人员将该丹尼索瓦人基因组与全世界各地的几种现代人的基因组进行了比较。丹尼索瓦人似乎对现代人类的基因组有某种程度的贡献,但其程度各不相同。例如,丹尼索瓦人与巴布亚新几内亚人有着比任何其他研究过的现有人群更多的相同基因。此外,在亚洲和南美洲所发现的丹尼索瓦人的等位基因要多于在欧洲人群中发现的等位基因,但这可能反映了现代人与丹尼索瓦人的近亲尼安德特人之间的杂种繁殖,而不是来自丹尼索瓦人本身的基因流动。

该研究报告了其它几个发现。例如,该基因组被测序的丹尼索瓦人携带有当今人类的与黝黑皮肤、棕色头发和棕色眼睛相关的等位基因。研究人员还制作了一个发生在与丹尼索瓦人分叉之后的人类基因组新近变化的一览表,即现代人所特有的变化。研究人员说,丹尼索瓦人本身的基因多元性极低,但这可能并非由近亲交配所致。鉴于随着时间的推移丹尼索瓦人呈现的广泛的地理范围,有可能他们的种群在开始时相当小但却成长很快,且没有时间令基因的多元性增加。文章的作者说,如果进一步的研究显示尼安德特人的种群大小随着时间流逝而以某种方式改变,这可能提示某一从非洲分散出来的单一人群产生了丹尼索瓦人和尼安德特人。



【116、地球上曾经有十几种人,为何最后只剩下了我们智人?】


第一财经2019-03-22 2

作者:孙行之  责编:李刚

《尼安德特人》的翻译夏志认为,智人能够占领世界并不是历史的必然,只是因为我们恰好处于某个“风口”,且“没有遇到更幸运的物种”。

当斯万特·帕博(Svante Pabo)成功测序尼安德特人基因组,并通过《科学》杂志公布成果时,全世界为之震惊。这是历史上第一次,一个幸存的“人种”弄清了一个已灭绝“人种”的基因。更有趣的是,这位科学家证明了,我们智人曾经距离尼安德特人如此之近:今天,非洲以外的人依然继承了1%~4%的尼安德特人基因。这意味着现代人的祖先与尼安德特人有过杂交。而且,尼安德特人的基因至今对我们人类有小而明显的影响。从这个意义上说,尼安德特人并没有完全灭绝。他们搭上了智人的顺风车,将一部分基因保留到了今天。

2010年4月论文发表后,这位古DNA领域的开创者接连受到宗教激进主义者的威胁,同行的赞美或批评,以及各国记者蜂拥而至的采访,其中还包括《花花公子》杂志。“我接受了他们的采访,因为这可能是我唯一一次出现在《花花公子》上的机会。”这份杂志最后将报道写成一个4页的故事,名为《尼安德特人之爱:你愿意与这样的女人睡觉吗?》。

既往对尼安德特人化石的研究,让人们对这位“亲属”形成了这样的印象:骨骼粗壮、肌肉发达、毛发浓密。他们脑容量虽大,但头脑简单,性情粗野,还可能有同类相食的不光彩历史。这种颇为野性的形象的确不怎么讨喜,尤其是将之与女人放在一起想象的时候。帕博曾收到12名女性寄来的信,说自己的丈夫是尼安德特人。46位写信给他的男士却没有这么谈论妻子,他们反倒觉得,自己是尼安德特人。

向《花花公子》谈尼安德特人,对这个不时冒出奇思妙想、充满幽默细胞的科学家来说,并不令人意外。毕竟,当他还是一名博士生的时候,就为了要证明“DNA分子能够在木乃伊中留存下来”而在实验室偷偷烤牛肝,还详细描述了一下他切割木乃伊的“手感”,引来同事侧目。他的学术生涯自传《尼安德特人》也是妙趣横生,令人捧腹。不过,他接受《花花公子》的采访可不是心血来潮。这不仅因为现代人类的祖先的确与尼安德特人有过基因交流,同时,这位科学家也希望尽可能让更多人了解这项成果。

除《尼安德特人》外,最近还出版了另两本围绕人类起源的著作:《人类起源的故事》和《进击的智人》。前者的作者大卫·赖克(David Reich)是哈佛大学教授,与帕博同属顶尖的古DNA专家。在书里,他从古DNA的角度,讲述了人类从南方古猿进化至今的过程。《进击的智人》则是国家博物馆讲解员河森堡所写的科普书。三本书的侧重点不同,但都指向一个始终吸引着人类的根本问题:我们从哪里来?我们何以成为人类?“其实,关于人类起源的书也出了很多,只是《人类简史》火了以后,这方面的图书更容易被提起了。”河森堡说。

时间越向前推,人与猿的边界、人类种群与种群的边界就越是模糊。正如大卫·赖克所说:“今日的人类是过去的人群混血的结果,而过去的人类同样也是混血的结果。所以,人群的大融合才是主线。”然而迄今为止,即便是对帕博这样掌握了基因密码的科学家而言,人类种群的交融“仍然很神秘”。

吵吵闹闹的人属家族,和孤零零的智人

在国家博物馆展厅做讲解时,河森堡通常会以这样一个问题作引子:“大家凭什么说自己是人呢?”他得到的回答五花八门。有人说,人能用火,也有人说,人会使用工具和语言。可他觉得,这些回答都不确切。因为朝鲜动物园里的黑猩猩也会用打火机给自己点烟,那样子熟练得就像一个“老炮儿”。而语言,更不是人类的专属,黑猩猩也会使用语言,鲸鱼声音信息的传播范围更是比人类大得多。

更何况“人属”大家族里,还有许多“远亲近邻”。目前,人们所知的比较有名的人种,就包括尼安德特人、匠人、海德堡人、丹尼索瓦人、鲁道夫人等。只不过,在距今约1万年的时候,这些“表兄弟”已经全部离我们远去。智人,成了人属大家族中孤零零的一支。

“如果要说我们‘智人’和其他‘人种’有什么差别的话,我并不认为必定存在,只要一个人提出一个宏观的区分原则,必定会有反例可以证伪这个观点,”河森堡说,“当然,从基因上看,差别或许是明显的。”

帕博的古DNA测序技术,为理解“人类的本质”提供了全新的工具。但基因差异究竟会对人的行为产生怎样的影响?又是哪部分差异使得智人挣脱而出,在演化之路上与其他灵长类动物分道扬镳?

帕博曾就此求教于莱比锡研究所的心理学家迈克·托马塞洛(Michael Tomasello,著有《人类思维的自然史:从人猿到社会人的心智进化之路》《人类道德自然史》等书)。托马塞洛发现,10个月大的幼儿和幼猿之间几乎没有任何认知差异,但到了大约1岁的时候,人会指向自己感兴趣的东西,并引起别人的注意。帕博相信,这种强制吸引他人注意的行为是人特有的,也是有遗传基础的。正是由于这种能力,人群之间才有了教与学。这对人类社会的影响是根本性的。“幼猿必须通过反复试验才能学会每一个技能,因为没有父母或其他成员主动教它们,而人类的行为是建立在上一代积累的知识基础上,所以更为有效。”

并不是智人最强,只是没有遇到更幸运的物种

刚刚得知《尼安德特人》出版,夏志就十分高兴地打算把这本书介绍到中国。“我们搞生命科学的,都知道尼安德特人的重要性。”多方打听以后,这位中国科普作家协会副秘书长才被告知,后浪出版公司已经买下版权,正在找合适的译者。双方一拍即合,夏志成了这本书的翻译。

对斯万特·帕博的大名,夏志也是如雷贯耳。“帕博的最大贡献是有效地剔除污染干扰等问题,开发了更准确的古DNA提取流程,可谓是进化遗传学的奠基者。”帕博的这项发明,掀起了人类学领域的DNA技术革命,这对人类演化路径的研究至关重要。同为古DNA科学家的赖克毫不吝惜对自己所在研究领域的赞美:“如今,人类基因组变异分析在研究远古时期人口变迁中起到的作用早已超越了传统的考古学领域——对文物的研究。”

帕博的另一项重要贡献,是测出了尼安德特人与丹尼索瓦人的基因组。这两种人都对我们现代人的遗传有贡献。今天的巴布亚人身上就带有4.8%的丹尼索瓦人基因。而且,我们现在还能明显感受到这两种古人类带来的影响:他们的基因与我们身上的糖尿病、心脏病和抑郁症等疾病有关。同时,今天西藏本地人能很好地适应高海拔环境,这也是得益于丹尼索瓦人的遗传基因——他们能适应高海拔的基因进入智人体内后,很快在西藏地区扩散开来。

2010年,首批5个人类基因组公布后,古DNA研究就进入了一个突飞猛进的阶段。2015年,赖克在哈佛大学的实验室就发布了全世界一半以上的古人类全基因组。两年以后,他的实验室就已经独立生产了超过3000个全基因组数据。

但要具体了解古人类生活图景,还得依靠考古学家和人类学家。比如,正是通过考古学研究,我们知道了尼安德特人与智人的差别。河森堡在书中提到,尼安德特人虽然也可能穿衣服,但只是裹在身上——他们不会像智人那样缝制衣服。尼安德特人在地球上存在了30万~40万年,生产工具却并没多大革新。他们不会制造复杂的工具,比如需要几个部件配合的弓箭,也不会制造精巧的、需要反复打磨的骨针之类器具。他们有埋葬同伴的习俗,却似乎没有“尊老”的传统。人类学家曾对克罗地亚的一个旧石器时代遗址进行考察,在70个尼安德特人的骸骨中,他们没有发现一个超过30岁的“老人”。这意味着上一代人的知识与经验,很难在群体中传承下去。智人则不同,复杂的语言系统让老人能够传播知识,也让他们继续在族群中占有一席之地。

《人类简史》的作者尤瓦尔·赫拉利认为,尼安德特人不具备抽象思维。但河森堡在《进击的智人》中引用了一个最新发现:2018年2月的《科学》杂志介绍了一幅西班牙洞穴壁画,描述的东西类似梯子,还装饰着一些凌乱的手印。研究者称,壁画的创作者很有可能是6.4万年前的尼安德特人。这样的图案虽然很令人费解,远不像旧石器时代的阿尔塔米拉壁画那样能令我们感同身受,但河森堡认为,这还是能够说明,尼安德特人比之前科学家们所认为的更先进,甚至可能有了复杂的文化行为。

两万年前,存在了30多万年的尼安德特人彻底被埋入历史的尘埃,智人则迈开了占领整个星球的步伐。当同样穿着衣服、说着“人话”、举着火把的智人与来自欧洲的尼安德特人在中东相遇,他们之间发生了什么?是否有过你死我活的厮杀?这依然是个谜。

哈佛大学的遗传学家、基因工程先驱乔治·丘奇(George Church,著有《再创世纪:合成生物学将如何重新创造自然和我们人类》)就曾提出,科学家们应该想办法去“克隆”尼安德特人,让他们与我们重新相遇。这样的实验花费约为3000万美元。在夏志看来,“这个提议比较科幻,大的方向倒是不令人感到意外,但具体实施起来,难度还是不小”。即便技术允许,伦理上也难以过关。“科学界肯定是倾向于把他们当成‘人’看待,如果真有那么一天,尼安德特人降生所引起的争议,肯定不比贺建奎的基因编辑婴儿小。”

夏志一直持有这样的看法:智人能够占领世界并不是历史的必然,只是因为我们恰好处于某个“风口”。“并不是因为我们最强,只是在那个当口,我们没有遇到更幸运的物种。”



【117、地球上存在生命的五大保障条件,也是寻找“超级地球”的重要依据 】


2018-11-29

地球是人类唯一的家园,也是所有地球生命体的唯一家园,到目前为止,人类尚未在地球以外发现生命。当然,人类是十分渴望探索地外生命的,因为这关系到人类的起源和未来,为此,我们依旧孜孜不倦的在茫茫宇宙中探索,当前我们探索地外文明的主要方法就是以地球的条件为蓝本,来寻找宇宙中和地球状况相似的行星,那么那些行星上也有可能孕育有生命,我们可以把这类行星称为“地球的兄弟”,其中个头比地球大的可以称为“超级地球”。

地球生命的保障条件

太阳系内有八大行星,只有地球上孕育有生命,银河系内的行星数量更是众多,理论上应该存在和地球状况相似的行星,从而孕育有生命,那么保障地球生命出现的条件有哪些呢?保障地球上有生命的条件主要有五大方面,我们称为“金锁链条件”,包括外部条件和内部条件两方面。外部条件有两个,一个是稳定的光照,也就是太阳系内的中心天体太阳,太阳源源不断的向外释放太阳辐射,虽然只有二十二亿分之一到达地球,但是对于地球生命的演化是极其重要的,而且数十亿年以来,太阳辐射十分稳定,这非常重要。

人类发现的超级地球集合

第二个外部条件是安全的运行环境,所谓安全的运行环境是指地球在太阳系内绕太阳公转的轨道十分安全,八大行星各行其道,轨道互补相交,避免了彼此之间的碰撞,太阳系内除了八大行星外,虽然还有矮行星、小行星、彗星等天体,虽然也有与地球相撞的可能性,据研究恐龙的灭绝可能就是由于小行星的撞击,虽然恐龙灭绝了,但是地球生命还在进化延续,所以总体来说地球的运行轨道是安全的。

太阳系八大行星示意图

保障地球上生命存在的地球内部(自身)条件有三个,第一个是适宜的温度范围,地球的平均温度为15℃,处在0℃至100℃之间,这是保障水能够以液态存在的温度条件,这是生命演化十分重要的条件。地球适宜的温度范围,首先是由于日地距离适中,地球距离太阳大约1.5亿千米,地球获得的太阳辐射能量刚好,比地球近的如水星、金星则温度过高,比地球远的火星、木星等则温度过低。

太阳磁场动态图

其次是由于地球的自转,地球的自转产生了昼夜交替,地球的自转周期为23小时56分钟4秒,保证了地球白天升温不会很高,夜晚降温也不会很低,比如水星自转周期约为58个地球日,经历长时间的白天和黑夜,升温和降温都十分剧烈。再次是由于地球大气层的保障,地球大气层对于白天太阳辐射有削弱作用,而对于夜晚又有保温作用,进一步降低了地球表面的温差。地球15℃的平均温度和较小的昼夜温差是生命演化的重要条件。

多彩森林

第二个内部条件是液态水的存在,地球15℃的平均温度是液态水存在的保障条件,地球表面覆盖了大量的水,它们组成了地球的“水圈”,地球表面有71%的面积是被海洋覆盖的,地球水体的总水量超过13.8亿立方千米,水是生命的源泉,地球最初的生命就是在海洋中孕育出来的,地球生命的演化就是由海洋往陆地进化的,水是地球所有生命体所必须的物质保证。

海洋

第三个内部条件是恰到好处的大气厚度和大气成分,虽然很多行星都有大气,但是有的行星大气层稀薄,有的行星大气层稠密,地球大气层厚度适中,形成了适中的大气压,比如金星的大气层就比地球稠密的多,金星表面的大气压强是地球的92倍。另一方面是大气的成分,地球大气组成中78.1%是氮气,20.9%是氧气,剩下的部分包括二氧化碳、氩气、氦气、甲烷等气体,很多行星中的大气并不适宜地球生命生存,比如金星大气的主要成分是二氧化碳。

地球大气层

综上,我们得到了地球生命的保障条件有五个,分别是稳定的光照、安全的运行环境、适宜的温度、液态水的存在和恰到好处的大气厚度和大气成分。地球要集齐所有这些条件,绝对是上天的眷顾了,虽然我们发现了不少“超级地球”,但是这都是初步判断的,实际上可能绝大多数都不宜居。当然,我们是基于地球生命生存为前提分析的,并未讨论宇宙中可能存在与人类不同的硅基生命体,甚至还有变形金刚的可能性。



【118、地球上之所以能够有生命存在,全赖木星处在合适的位置】


2018-01-17 宇宙小百科 

木星:天空中较亮的物体之一,早在史前它就已被人类所知晓。木星在1973年被“先锋10”号首次拜访。 

作为一个气态行星,它没有实体表面,它的气态物质密度只是由深度的变大而不断加大。我们所看到的通常是大气中云层的顶端,压强比1个大气压略高。木星由90%的氢和10%的氦及微量的甲烷、水、氨水和二氧化硅组成。这与形成整个太阳系的原始的太阳系星云的组成十分相似。

长久以来,天文学家一直在争论这样一个问题:要成为一个人类和生物可居住的星球,究竟需要哪些条件?众所周知,对生命而言,水是首先必备的条件。

这意味着行星必须具有合适的温度,也就是说,距离恒星的位置既不能过远也不能太近。在我们身处的太阳系中,

可居住的地带分布在从地球轨道向内延伸至金星,向外延伸至火星的广阔区域。如果要使生命延续,行星的环境条件还必须在长时间里保持稳定。即是说,行星的运行轨道必须基本上为圆形,这样才能终年保持行星与恒星之间的距离基本相同。此外,行星还不能遭遇来自其他天体的剧烈碰撞,因为这种碰撞会影响行星的气候,并毁灭行星上的生物体。天文学家相信,在使地球成为生命家园的过程中,木星扮演了一个重要的角色。

太空交警

凝望夜空,木星只是一个针眼般大小的亮点,很难让人相信,它对地球的影响会如此之大。毕竟,这颗庞大的行星距离地球6.28亿千米,是地球与太阳之间距离的4倍。天文学家认为。人类应当将自身的存在归功于这个由氢和氦组成的庞大“气球”。在把水送到地球和把小行星及彗星对地球的撞击减轻到最低程度方面,木星功不可没。它的强大引力将诸如彗星这样的太空碎片清除得干干净净,为生命在地球L的演化创造了一个安全的环境。

纵观太阳系的历史,木星曾经扰乱了无数天体的运行轨道:由于木星的质量是地球的318倍,所以木星会对环绕它运行的天体产生巨大的引力。1994年7月,“舒马克一列维9”号彗星被木星的引力所牵引,从而偏离轨道进入木星的大气层,最终同木星发生了一连串猛烈的大碰撞,撞击升起的乌云有如地球般大小,释放的能量相当于每秒引爆一颗广岛原子弹。

巨大的爆炸力将彗星撕成了碎片,这些碎片在太空中绵延数百万千米。这颗彗星最后在木星大气层中留下了半个地球大小的痕迹,一年之后才渐渐消失。当时,很多天文学家和天文爱好者观察到了这壮观的一幕。

长久以来,木星强大的引力将许多天体朝太阳所在的方向抛去,使它们就此毁灭。这个过程同科学家利用行星引力,将宇宙飞船弹往目的地的快捷轨道相似。不仅如此,木星还会把一些天体弹出太阳系。木星就像一个太空交通警察一样,指挥着那些四处乱飞的太空碎片。天文学家认为,木星至少为地球做了两件好事:当地球需要时,它将天体送人地球轨道;而一旦天体威胁到地球的安全时,则将它们清除干净。

锅中汤勺

木星对地球的保护开始于将近50亿年前的早期太阳系。随着太阳系星云中的气体、尘埃和冰粒围绕着初期的太阳不停地旋转,这些微粒逐渐堆积结合,慢慢增大,形成由岩石和冰组成的球体,并最终变成行星。这个时期,天体之间的碰撞时有发生,太阳系因此充满了各种各样的碎片。在地球刚刚形成后的最初5亿年中,无数大大小小的冰块和岩石频繁地撞向地球。天文学家把这一时期称为“轰炸年代”。

许多天体之所以撞向地球,完全是拜木星所赐。木星的巨大引力扰乱了地球远方的彗星和附近小行星的轨道。美国亚利桑纳大学的天文学家乔纳森·卢恩说,在木星和火星之间那片挤满了小行星的区域,“木星忙碌得就像是锅里不停搅动的汤勺”。

这口“大锅”里如此繁忙,对人类来说却很可能是一件幸运的事——许多天体因此将水带到了早期干涸的地球。因为当时的地球仍然非常炽热,自身的水被蒸发得无影无踪。从遥远的外太空飞来的天体把大量的水(水在这些天体上以冰的形态存在)带到了地球,正是这些天体对地球的猛烈撞击,使地球表面形成了海洋。因为撞击产生的极高热量使地球大气温度急剧升高,整个大气层有如一间巨大的桑拿浴室。水蒸气逐渐冷却后凝结成雨,回到地球表面。

卢恩和他的同事们用电脑对这一过程进行了模拟,结果表明,如果没有木星,就不可能有足够的水来填满地球的海洋。电脑模拟还表明,那些曾经存在于小行星带里的巨大的超级小行星(或称“行星胚胎”),就是地球之水的主要源头。有证据显示,地球海洋里所含氢的同位素比例和来自小行星带的陨星是一样的,而来自太阳系外围的天体(比如海尔一波普彗星和百武彗星)所含氢的同位素比例却和地球大不相同。

不过,这种经常性的撞击对于一个可居住的行星来说,却是承受不起的。不少科学家相信,正是6500万年前的一次彗星撞地球使恐龙灭绝了。地球早期大部分物种的灭绝可能也是由于天地大冲撞所致。从太阳系的早期开始,忙碌的木星一方面随心所欲地把靠近自己的一些天体拖向地球,一方面又把另一些天体抛出太阳系,从而有效地清除了太阳系中绝大部分的太空碎片。“轰炸年代”渐渐平息之后,从大约40亿年前开始,地球和其他行星一直处于相对安宁的环境。据估计,像直径达到10千米的天体撞击地球并使恐龙灭绝的事件,如今每1亿年才可能发生1次。据天文学家乔治·韦斯里的计算,如果没有木星,地球遭到其他天体撞击的频率将是现在的1万倍。也就是说,每1万年我们就要遭受一次足以让恐龙灭绝那样严重的撞击。顽强的微生物或许还能幸免于难,但是像哺乳动物一样庞大而复杂的生物体却难以存活。

地球福星

可以想象,如果没有木星,整个太阳系大概都会是另一番模样。首先,太阳系中将会增加至少一颗行星,因为在木星和火星之间的小行星将会相互结合,而不是像现在那样被木星的引力驱散;火星的体积大概会比现在要大得多;太阳系中可能出现三个可以居住的行星,而不是只有地球这么一个;因为有了强大的引力,火星也可能拥有大气层,而不是像现在这样没有什么大气层;更大的火星内核会产生更强大的磁场,从而保护火星表面不像现在这样受宇宙射线的伤害;更大的质量还能产生足够的内热来驱动板块构造的进行,从而有助于稳定行星的气候和生成各种不同的地形;那颗假想的行星甚至可以长大到足以支持生命的成长。所以具有讽刺意味的是.当木星对地球上的生命起着促进作用的同时,却阻碍了生命在其他行星上的成长。

天文学家说,如果木星距离太阳的位置比现在更近或更远,

所带来的后果都将非常可怕。如果木星距离太阳更近,将会使地球偏离轨道,可能朝着太阳的方向飞去,或者跑出太阳系;如果木星位于小行星带的中央,则可能会迅速驱散小行星,使它们的水分过早到达地球,而当时仍然非常炽热的地球会很快将水分蒸发掉;如果木星距离太阳更远,它对小行星带就不会产生多大影响,甚至可能允许在小行星带里形成新的行星,但同时它还可能从更遥远的地方引来彗星,从而给内行星提供水分。

木星形成的速度同样具有深远的意义。如果木星变得像现在这么大所用的时间比实际少得多,那么它对其他行星所产生的影响会开始得更早,而且更富戏剧性。传统理论认为,木星是在长达1000万年的时间内形成的,首先形成一个岩质的内核,然后逐渐长大到地球质量的10倍~15倍,接着吸引气体使体积增大到现在的大小。但是在1997年,行星科学家阿伦·波士提出了不同看法。他认为,木星是由太阳系星云气体中的不规则物质直接聚合而成的,其形成过程仅需几百万年。如果像木星和土星一样的气态大行星果真是在如此短时间里形成的,那么它们就应该对像地球那样的邻居产生更大的影响。

最后,木星轨道的形状也至关重要:幸运的是,它大致是一个圆形。如果一颗庞大行星的轨道呈非正圆形状,就必然会扰乱其他行星的运行轨道,甚至打乱整个星系。这些行星或许最终能在非正圆轨道中达到平衡,但也有可能被抛出太阳系。对地球来说,哪怕运行轨道只比现在的轨道偏离一点点,地球上的生命都将遭遇到难以想象的酷暑和严冬。

生命施主

地球上之所以能够有生命存在,全赖木星处在合适的位置,并且在合适的时间发挥了,恰到好处的作用。这一事实表明,要想在宇宙的其他地方找到生命并不容易,因为像木星这样的“生命施主”可能在其他星系里非常罕见。这种观点发表在《稀罕的地球》一书中,作者是华盛顿大学的古生物学家彼得·沃德和天文学家唐纳德-布朗利。他们认为,在宇宙中可能到处都能发现微生物的踪迹,但是更复杂的生物,特别是有智慧的生物却可能非常罕见。布朗利说:“大概所有的行星系统都存在生命,也许在我们身处的太阳系中,就有多达六七颗星球存在或者曾经存在生命。当然我指的是微生物而非动植物。”即便是在地球这样一个看上去对生命极为友好的地方,也花了近40亿年的时间,才出现了能够用肉眼看到的动物。要使一颗行星成为复杂生物的栖息地,沃德和布朗利列出了许多条件:同恒星保持合适的距离,要有适当的质量,必须有板块地质构造,有卫星,自转轴具有适当的倾斜度,大气物质的化学组成必须适当,该行星所处的恒星系统必须位于整个星系中最适宜生命存在的位置。此外,存在像木星那样的“生命施主”是最为重要的条件之一。

当然,并不是所有的天文学家都同意这样的观点。美国夏威夷大学的多比亚斯·欧文就认为下这样的结论为时过早,特别是在对星系的探索飞跃发展的今天。“从太阳系推断到外太空应该慎之又慎,”他说,“仅凭个别例子就妄下论断是十分危险的,我们应该学会保持谦逊的态度。这就是为什么寻找并研究太阳系外的星系会如此重要的原因。”

寻找新的世界——太阳系以外的行星系统,正是天文学家们现在正在进行的上作。在1994年,我们对太阳系以外是否存在行星还一无所知。可是随着观测技术的发展,例如哈勃太空望远镜的问世,如今科学家们已经发现了超过70颗太阳系外的行星,而且肯定还会有更多这样的行星将被发现。在这场寻找行星的革命当中,每个人都想知道,究竟能不能找到像地球一样有生命存在的行星。由于太阳系以外的空间是如此广大,为了让这种寻找更加卓有成效,许多人建议集中观测那些其中存在像木星那样的大行星的恒星系统。

然而直到最近,寻找地外生命的前景仍不令人乐观。科学家们仅仅发现了一些“坏木星”——体积庞大,转速高得可怕。不过,迄今为止所找到的太阳系外的行星或许并不能代表外太空的真实面目,因为日前所运用的方法只能找到那些轨道为非正圆的大行星和轨道长度较短的行星。

有人预言,要想知道木星在宇宙中究竟是普普通通还是独一无二,只是一个时间问题。事实上,在大熊星座北斗七星的下方已经发现了另一颗“好木星”的存在。

木星有一个巨型磁场,比地球的大得多。但是木星的磁场并非球状,它只是朝太阳的方向延伸。这样一来木星的卫星便始终处在木星的磁层中,由此产生的一些情况在木卫一上有了部分解释。不幸的是,对于未来太空行走者及全身心投入“旅行者”号和“伽利略”号设计的专家来说,木星的磁场在附近的环境捕获的高能量粒子将是一个大障碍。这类辐射大大强烈于地球的电离层带的情况,它将立刻对未受保护的人类产生致命的影响。“伽利略”号飞行器对木星大气的探测发现,在木星光环和最外层大气层之间另存在了一个强辐射带,大致相当于地球电离层辐射带的10倍。惊人的是,新发现的辐射带中含有来自不知何方的高能量氦离子。



【119、地球生命来自星际冰】


2015-01-17 IT之家 

地球生命的原料来自哪里?不少科学家认为,生物的基本化学成分是由彗星带到地球上来的。然而,生命的成分以及形成过程仍然是个谜。

据美国《洛杉矶时报》网站报道,现在,一个由法国研究人员组成的研究小组称,他们或许已找到了实验室证据,证明形成恒星的云雾中的冰能够孕育一系列复杂的有机分子,而这可能会催生有机物,从而在地球上演化出生命形态。

美国《国家科学院学报》月刊刊登的这一发现,也可能给欧洲航天局开展的“罗塞塔”彗星探测任务提供一份化学物清单,以提示其应该着重寻找那些物质。

科学家们对所谓的“演化的星际冰”很感兴趣。这些冰处在能够孕育恒星及其周围行星系统的高密度分子云中。随着恒星的形成,行星、彗星和小行星从碎屑中聚合而成,而原始的星际冰就蕴含在它们内部。

这些星际冰包含很多人们所熟悉的分子——水、一氧化碳、二氧化碳、甲醇、氨、甲烷。其中有很多能在地球上的生物体内找到。满含这些星际冰的彗星和小行星或将这些能够孕育生命的分子带到了地球上。

这样看来,很多化学反应或许就在宇宙据认为是死寂的空无中上演了。乍一听上去,这里似乎不太适合将复杂的有机分子融合起来,因为它不像想象中地球早期那一锅冒着泡的“原始汤”,但其实太空也能成为充满化学生机的地方。紫外线辐射、宇宙射线以及热量能够让星际冰中的原子粘在一起,慢慢融合成越来越复杂的分子。

因此,星际冰中发生的化学反应或许在星际冰触及行星之前就已经进行了大量铺垫工作,以演化出对生命形成至关重要的复杂有机化合物。鉴于宇宙中的星体一般都是由这些充满星际冰的分子云形成的,宇宙中可能到处都在上演类似的情节。有机分子或许也会通过相同的方式被送到其他适宜生物繁衍的星球上去。



【120、地球生命起源于小行星?科学家发现了一个坚实的证据】


2017-09-27 宇宙印象

深度科普栏目第515期 

地球生命起源于哪儿,这个问题一直困扰这科学家,这里说的科学家不仅是人类学家、生命科学家甚至是天体生物学专家。因为地球上的生命有可能来自外太空,那么太空中哪里是我们的起源,这个问题就变得非常有趣和耐人寻味。根据最新的研究成果,小行星可能是生命起源地之一,以太阳系的年龄来说,小行星带内的小行星表面的冰不可能保存下来,但通过仅几米厚的尘埃覆盖却可以保存数十亿年,科学家发现288P小行星有些非常与众不同的形成方式,快速旋转而导致分解。之后,两块碎片可能因为升华转矩而进一步分开,这个发现意味着小行星表面上的物质可以保留很久,同时可以进入其他天体的表面。

当然,关于小行星还有许多未解决的问题,其中大部分源于其独特的行为,由于小行星家族中还有双小行星的情况,显然如此不同,科学家们不得不怀疑小行星在太阳系中传播生命的种子。

在对小行星的研究过程中,科学家发现有些小行星来自其他天体表面,比如火星,这个说法得到了一定证据支持,比如大质量小行星撞击地球表面,溅射出来的陨石就带着地球生命的种子。欧洲空间局就在格拉希门克彗星上发现了有机物,小行星带上也有有机物,呈现出如此独特的分布规律是否只是巧合?

这说明太阳系中的生命种子遍地都是,当然科学家依然需要更多的理论和观测支持,以及发现更多类似于格拉希门克彗星上的有机物,从而找到问题的答案。小行星带肯定会为天文学家提供许多研究对象,这个位于在火星和木星之间碎片带是调查小行星的起源和进化的天然实验室。特别是,研究那些具有类似彗星活动的小行星(又称小行星带彗星)对于我们理解太阳系如何形成和演化至关重要。根据小行星带形成理论,小行星带要么是由未能成为行星的小行星构成,要么是随时间积累,逐渐充满天体碎片的区间。

任何一种情况下,研究现有的天体观测研究都可以告诉我们,数十亿年前的行星等天体如何形成,以及之后太阳系中水是如何分配。反过来,这对于确定生命是如何在地球上开始,甚至其他任何可能的天体出现显得至关重要。



【121、东亚人尼格罗人高加索人各自进化进程是什么样的?】


知乎用户

常染色体基因决定人类基因量98%,直接决定人的外貌体质,也决定人种,所以看人种的进化历程要看常染色体。

从常染色体基因上看走出非洲的人群都混入了尼安德特人基因,撒哈拉以南没有走出非洲的则没有尼安德特人基因,所以最开始是黄棕白代表的东亚人种、大洋洲人种、高加索人种和非洲人种之间进行分化,不过高加索人种的形成很复杂,有一群没有混入尼人基因的人群也对现代高加索人种有基因贡献,这个等一下再讲。

7万年前离开非洲的智人人群分成西欧亚和东欧亚EE两支,东欧亚人包括东亚人种和大洋洲土著人种,西欧亚人包括高加索人种。还有一支智人是第三支欧亚人种包括西伯利亚的Ust-ishim古人和罗马尼亚的Oase1古人,不过都已经灭绝了。

东欧亚人EE除了混入了尼人基因,还混入了少量丹尼索瓦人基因,然后分成北支EE和南支EE,北支EE演化成东亚人种EA,也就是黄种人,南支EE演化成大洋洲土著和东南亚印度小黑人,大洋洲土著后来混入了较多丹尼索瓦人基因,还混入了少量14万年前走出非洲的XOOA智人基因,和东亚人种拉开很大差距。

早期的西欧亚人从中亚和中东入侵到印度和中南半岛,与当地的南支EE混血形成南欧亚人群,也和东亚人群拉开很大距离,现代南欧亚主要在印度土著人中高频。中南半岛的土著小黑人是属于EE南支和南欧亚混血。后来在晚期中国南方的东亚人群大规模南下,从台湾和云贵高原分别出发,取代了绝大部分中南半岛的土著人和岛屿东南亚的土著人。

在早期西伯利亚和欧洲东部有一支东西欧亚混血的人群叫北欧亚ANE,ANE的西欧亚基因占70%,东欧亚基因占30%左右。后来早期东亚人种EA大规模北上西伯利亚,与当地ANE混血形成类印第安人,一支类印第安人迁徙到美洲成为美洲印第安人。印第安人的EA占70%左右,ANE占30%左右。再后来又一支东亚人北上西伯利亚和当地类印第安混血演化形成现代西伯利亚土著。

高加索人种的形成远比东亚人种更复杂,东亚人种是纯粹的EE人群,高加索人种则是由三种血缘差异很大的人群混血形成的。分别是WHG、ANE、Basal Eurasian。

最早的西欧亚人是西欧亚狩猎采集者WHG,后来欧亚大陆北部的东西欧亚混血人群ANE大规模入侵欧洲,可能和印欧人有关,现代欧洲人普遍有20%左右的ANE基因。ANE除了对美洲土著、西伯利亚土著、欧洲人有基因影响,后来还对伊朗、土耳其、印度人有很大基因影响。ANE对绝大部分高加索人种有基因影响,没有ANE基因的高加索人种只有欧洲的撒丁岛人,和阿拉伯半岛人与北非人。

Basal Eurasian更准确来说应该叫原始亚非人,是一支没有尼人基因的人群,血缘很接近撒哈拉以南的非洲人,后来Basal Eurasian在中东地区与西欧亚人混血形成早期中东农民,这支中东农民因为农业发展人口猛增,大规模迁徙到欧洲,对现代欧洲人,尤其是南欧人有非常大的基因影响,也对所有现代高加索人种有基因影响。中东农民基因在现代阿拉伯半岛人占比例最高,占85%以上。

ANE和Basal Eurasian在中亚混血形成中亚狩猎采集者CHG,之后再混入类WHG基因形成早期印欧人Yamna,而非洲人后来又分离成黑人和科伊桑人,卑格米人是两者的混血。曾经科伊桑人广泛分布在东非和南非,后来西非班图人入侵了他们的地盘,现在只剩西南非沙漠还有少量科伊桑人。

离开非洲的人类大致的分化路线,可以看出高加索人种形成的复杂,高加索人种由WHG、ANE、Basal Eurasian三种成分混合形成。

2万年前欧亚大陆的7种主要成分分布估计,其中ANE和ASE都是由东欧亚与西欧亚混血形成。

现代世界各族的基础常染,但没有分出ANE、Basal Eurasian、ASE,不过ANE可以根据美洲基因的频率来判断,而ASE主要分布在南亚人群,中南半岛人群也有少量分布,可以看作是蓝色和紫色的混合。黄色东亚成分可以看作纯粹的EE北支EA,蓝色高加索是WHG加Basl Eursian和少量ANE部分,绿色美洲成分可以看作EA和ANE的混合,紫色大洋洲成分可以看出南支EE,剩下是两种非洲成分。

人类历史很漫长,从智人时期开始说起。

早期智人50w-30w年前从非洲出发,前往欧洲中东 后面演化成尼安德特人。尼安德特人又分出丹尼索瓦人 丹尼索瓦人生活在中亚北亚。

留在非洲的早期智人 演化成了晚期智人(也就是现代人 大约时间20-15w年)。之后又无数批次的走出非洲 其中有两批人贼猛。

第一大批:大约七万年前沿海岸线走中东印度路线前往亚洲澳洲 甚至横跨太平洋去了南美。 中途和尼人丹人杂交。这个批次的直系后裔占了现代人基因库的15%以上。

第二大批:大约五万年前从东非出发 一批去了非洲南部 一批北上到了中东。

在中东这批人和尼安德特人相遇也杂交了。进一步分化 一部分人去了亚洲 驱赶了早一批来这的智人并杂交,这其中就有东亚祖先。

留在中东的人有一批前往欧洲和尼人混居 这批人是现在南欧人祖先,一批前往雅利安山脉修炼 也就是元首口中的雅利安人(中亚,东北西欧,印度高种姓 的祖先),留在中东没走的也就是阿拉伯地区的祖先。

美洲原住民1.5w年前来自亚洲 母系接近东亚人 父系接近中亚人。

至此,人类占据除南极以外的所有地区。(编辑于 2018-11-18)

根据最新的常染色体测距显示,白种人和黄种人可能并不是人们想象中的在中东分别进化的。而是45000年左右时候,走出非洲的人群和neandethal混合后,先是形成了最早的type 1 亚洲人,目前只出土了一例头骨,复原后看得出是亚洲人的模样,但颧骨和下颌都很强壮粗壮,像neandethal的特征,这个最早走出非洲的人群叫type 1亚洲人,因为长相非常亚裔。可以看一下这个出土的type 1亚洲人(这个头骨居然是在欧洲发现的,可见当年type 1的亚洲人遍布了全世界):

然后41000年的时候,由这支type 1的亚洲人模样的人群率先分化出了最早的高加索人种,目前也只有一例出土的头骨,模样是高鼻,但眼窝不是太深,但头颅南北长颅趋势已经形成。请看图片,当然这例是在俄罗斯发现的,年代也近一些,是38000多年前,所以更早一点真正和上面type 1分化时候的高加索长相是未知的。

然后30000年前(后),type 1的亚洲人向亚洲迁移(当然也有留在中东的,但都被后来的高加索人种取代了)并继续进化成type 2的亚洲人,也就是现代的亚洲人。

而早期高加索人种继续在中东和黑海分化成3个不同的种群,然后互相之间又有了混合形成了现在高加索人种。

这些都是常染色体测距的,也就是说,走出非洲的人最先都是变成亚洲人,而高加索人种只是亚洲人的一个分支而已。但因为中东气候关系,以及时间太久远的关系,人类的遗骸很难保留,目前都无法确切找出分化的具体地理位置,以及分化过程中的模样渐变……至于为什么会有高加索人种这种亚洲人的“变异”,目前还不清楚,有可能是当时特定的中东气候环境和生活环境……但一切都是猜测。

编辑于 2019-03-29

七万年前智人祖先从东非出发去征服整个地球,花了不到一万年到达了欧洲南极洲美洲外的每个角落,那些占领非洲的演化到现在就是非洲的各种黑人。三万多年前,又有一批肤色白的智人从中东出发,一支往西灭了尼安德特人占领了欧洲,也就成为了白人;另一支往东去了亚洲,也就成了黄种人,但是黄种人淘汰黑人的进程没结束,新几内亚和澳大利亚还是矮黑人的地盘,印度也是白人去占领的。简单来说就是这样,其实非洲各地基因差异远比黄人和白人要大,只是太黑,都把他们归到一类,俾格米人和班图人,你去看看图片,不会认为他们亲缘关系近的。

发布于 2018-11-16

论身体素质,白人不如黑人;论智力,白人不如黄种人;所以,白人发明了种族歧视。

人类的进化程度绝对取决于智力,而不是蛮力,所以黄>白>黑

编辑于 2019-03-24

虽然不是这方面的学者。但是可以肯定重进化文明角度来说,黄种人(东亚人)进化程度高于白种人。而白种人进化程度又高于黑人。

发布于 2019-03-17



【122、东亚人为何有“更多”尼安德特血统】


2020-02-05 中国科学报 沙森

科学家澄清古人类DNA交流模式

10年来,遗传学家一直在讲述尼安德特人或他们的DNA序列如何在今天的欧洲人、亚洲人及其后代中存在的故事。他们试图说明,现代人和我们已灭绝的近亲只是在非洲以外的地方繁衍。然而一项新研究推翻了这一观点,揭示了非洲现代人有大量的尼安德特人祖先。这表明,其中大部分DNA来自于过去两万年中移居回非洲的欧洲人。这项日前发表于《细胞》杂志的研究,同时有助于澄清一个令人费解的差异:为什么东亚人的尼安德特人血统似乎比欧洲人多。

据《科学》杂志报道,“尼安德特人的基因留存于所有现代人身上,无论在非洲内外,这都是一个新颖而巧妙的发现。”德国马克斯·普朗克人类历史科学研究所人类学家Michael Petraglia表示。

大约7万年前,当智人从非洲扩散到欧亚大陆时,他们与尼安德特人相遇并融合在一起。研究人员知道,后来欧洲人的回移将少量尼安德特人DNA引入了非洲,但之前的研究表明,这只是很小一部分。相比之下,现代欧洲人和东亚人显然从尼安德特人那里继承了大约2%的DNA。

之前的研究只是简单地假设非洲人基本上缺乏尼安德特人DNA。为了得到更可靠的数字,美国普林斯顿大学进化生物学家Joshua Akey,将2013年测序的一个采集自俄罗斯西伯利亚阿尔泰地区的尼安德特人基因组,与上传到“1000人基因组计划”的2504个现代基因组进行了对比,该计划是一个包含5个非洲亚群的全球基因组目录。然后,研究人员计算了从尼安德特人祖先那里继承每一段DNA的可能性。

研究人员发现,非洲人平均拥有的尼安德特人DNA比之前认为的要多得多——约17兆碱基(Mb),或占其基因组的0.3%。他们还发现,少数尼安德特人基因可能是在进入非洲人基因组后被选中的,包括增强免疫功能和抵御紫外线辐射的基因。

非洲人获取尼安德特人DNA的最佳模型表明,其中大约一半基因是在过去两万年中,与拥有尼安德特人DNA的迁回非洲的欧洲人繁衍而获得的。

“Akey的研究可能有助于解释另一个‘令人挠头的问题’。”西雅图华盛顿大学计算机生物学家Kelley Harris表示。她指出,研究表明,东亚人的尼安德特人DNA比欧洲人多20%。“欧洲是发现尼安德特人遗迹的地方,那么为什么欧洲人的尼安德特人血统没有比其他人种更多呢?”

在提出欧洲人将尼安德特人的基因序列引入非洲的同时,这项新研究给出了一种解释:研究人员之前假设的欧洲人和非洲人共享的尼安德特人基因序列其实是现代人的,并且被错误地减去了。在纠正了这一偏差后,新研究发现欧洲人和亚洲人的尼安德特人DNA数量相似——分别为51Mb和55Mb。Harris说,这是一个“令人信服和巧妙的”解释。



【123、古DNA测序带来的突破和限制】


最近一些年来,古DNA开始成为考古学、遗传学研究中的大热门。每当发掘出远古时期的古人类和动物化石,古DNA测序都成为一些研究人员的重要备选研究方案。

研究古人类的新钥匙

古DNA的研究历史始自1984 年,当年英国 《自然》杂志上首次报道了从19世纪末已经灭绝的一种斑马标本中抽提出了DNA。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员付巧妹的博士导师德国马克斯·普朗克进化人类学研究所所长斯文特·帕玻是人类古DNA研究的先驱者和奠基人,1985年时他就成功从距今约2400多年的埃及木乃伊中克隆出古DNA分子,并通过DNA杂交和测序检测出了一个克隆分子含有人类DNA重复序列。

1984-1989年,从事古DNA研究的科学家并不多,所采用的方法主要是利用当时的克隆技术,但是克隆的效率十分低下,可靠性常常也难以保证。

美国著名生物化学家凯利·穆利斯1985年发明的PCR技术(聚合酶链式反应)后来带来了革命性的进步。PCR的最大特点,是能将微量的DNA大幅增加,可以解决克隆效率低的问题。另外,由于PCR扩增是在体外进行, 不会出现修饰或修补这个问题。1993年,凯利·穆利斯因为这项技术与另外一位化学家迈克尔·史密斯分享了当年的诺贝尔化学奖。

在了解到PCR技术的好处之后,斯文特·帕玻等人1989年就开始应用这一技术代替常规克隆进行古DNA 的研究。上个世纪90年代前期,古DNA研究就掀起高潮,但是1994年以后,许多科学家开始考虑古DNA的真实性问题,并且验证出许多原来报道的古DNA其实是DNA污染的结果。

不过后来斯文特·帕玻等人对尼安德特人的研究证实了古DNA的存在,1997 年斯文特·帕玻实验室从尼安德特人中提取的线粒体DNA,通过与现代人基因的对比,显示其与现代人的祖先相距甚远。2000年,奥夫钦尼科夫(Ovchinnikov )等人又报道了第二例来自尼安德特人的线粒体DNA,他们的研究标本来自北高加索,放射性测年时代是在29000年前,该DNA序列与1997年斯文特·帕玻等报道的第一例尼安德特人的DNA序列只有3.48%的差异,通过谱系研究表明,这两者的遗传关系十分接近,并在分支树上明显地与现代人分开,而且这次实验分别在苏格兰格拉斯哥大学和瑞典斯德哥尔摩大学同时进行,得到了相同的结果。这项成果不仅在人类起源上具有重大意义,更重要的是它证明了古DNA存在的可靠性。

此后,随着古DNA技术的不断完善,越来越多的考古学、古生物学等研究领域的研究人员开始应用古DNA技术,其开始成为研究远古人类的新钥匙。

古DNA测序的障碍和难题

古DNA的提取并不是一件容易的事情。在自然条件下,古生物DNA完好地保存下来并不容易。DNA储存在细胞核内,生物体在死亡过程中,细胞就会逐渐发生自溶,随着大量酶类如蛋白酶、DNA酶等的释放,细胞的DNA很快会被降解。另外,在高温和潮湿的条件下,DNA自身也容易发生水解、断裂。即便是还有部分细胞没来得及自溶或者水解、断裂,但是天长日久,其它微生物就会进驻组织或细胞,它们就像寄居虫一样,在那里吃喝拉撒、生老病死,所产生的酶类也会把原细胞内的DNA破坏掉;因此,一般死亡的动物和人的遗体,DNA很难完整保存下来。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员吴秀杰对北京科技报记者表示,付巧妹也曾经尝试从生存在距今10.5万年至12.5万年之间的“许昌人”化石中提取DNA,但是没有成功。

“‘许昌人’遗址属于河湖相沉积,也就是在河流或者湖泊环境中形成的沉积,在这种潮湿的环境中,古人类和其它动物的DNA都很难保存下来。” 吴秀杰说。

就是得到保存完好的古生物DNA,实验室污染也是一个问题。德国马克斯·普朗克进化人类学研究所古进化遗传学家斯文特·帕玻教授说,为了得到可靠的古DNA样本,对分析的样本就必须在极其清洁的环境中进行,从而避免实验室中引入DNA的污染。

付巧妹表示,运用古DNA技术需要非常谨慎地判断和细致地操作,如何分辨并尽量避免污染是非常重要的步骤。在获取古DNA时,她往往选择在遗骨内部、受环境影响较小的部分提取DNA,实验操作也需要在超净室、超净台,以及其他消除表面污染的环境下进行。另外,由于全部来自母亲遗传的线粒体比来自父母遗传配对的常染色体数量多且容易抓取,因此常用来评估污染情况。



【124、硅基生命可能探出了一点头】


2016年03月23日

科幻作品中经常出现的硅基生命,可能在面世的道路上探出了一点头。科研人员首次培养出了一种可以生成含硅碳氢化合物的细菌。

地球上迄今已知的生命都是碳基的,碳元素是构成人类身体的基石。在元素周期表中,硅元素与碳元素同族,许多性质相似,因此科幻作品中常有对硅基生命的畅想。但尽管地壳中的硅元素含量高达28%,远超出碳元素的0.03%,地球上还是没有演化出硅基生命。

现在科学家向这个方向迈进了一小步。据美国《科学》杂志网站报道,在最近美国化学学会举行的会议上,加州理工学院的弗朗西斯·阿诺德等人报告说,他们培养出了一种可以生成含硅碳氢化合物的细菌。

这是一种嗜热细菌,通常生活在温泉等处。研究人员发现,它们偶尔会将硅元素加入到碳氢化合物中,即用硅原子替换某些地方的碳原子。由于这种情况天然出现的几率很低,研究人员对它们进行了有选择性的人工培养,最后得到的细菌生成含硅的碳氢化合物的产率提高了2000倍。

工业上其实早已能用化学方法合成含硅的碳氢化合物,它们被称作有机硅,用于生产粘合剂、防漏剂等领域。这些有机硅产品中的分子链很长,而相关细菌生成的含硅的碳氢化合物的分子链还很短,尚不能用于上述领域。但研究人员表示,如果进一步改进后的细菌产物能达到相关标准,那么将有望使用这种生物方法大幅降低相关工业产品的成本。

另外,这也说明生命体可以生成含硅的复杂材料,可能是一条通向硅基生命的道路。虽然一些科研人员不同意有硅基生命存在的可能性,本次研究也还只是很小的一步,但阿诺德仍然表示:“现在,我们有了赋予硅生命的机会。”

关于硅基生命的另一条道路是人工智能,因为计算机使用硅芯片,许多人认为建立在此基础上的人工智能可说是硅基智能,像科幻作品中那样发展到某种程度后便可称之为硅基生命。最近人工智能程序“阿尔法围棋”战胜韩国棋手李世石,引发大量对人工智能的讨论。硅基智能和从细菌起步的硅基生物体在遥远的未来能以某种方式融合吗?新成果引发人们的遐想。

《硅基生命就在太阳系,存在方式比人类高级,不用呼吸寿命超百万年》(2021-03-02 科学的纠缠态)报道:

碳是地球上最不缺乏的元素之一,无论是植物还是动物,亦或是在人体内都含有大量的碳元素,它也被认为是构成生命的基本元素之一。

而科学家通常将地球上的生命称为碳基生命,但在最近的一项研究中,一些学者发现,除了碳基生命以外,太阳系中或许还存在着硅基生命。

在寻找地外生命的时候,科学家一般会以地球为蓝图,认为外星人也属于碳基生命,但实际上,某些以简单或者高级形式存在的生命,或许是硅基生命。

那么,到底什么才是硅基生命呢?我们都知道,碳基生命是以碳元素为主导的,那么相对而言,硅基生命就是以硅为骨架。

它们的核心元素是硅、硼、磷等等,体内不需要蛋白质和DNA,而这种生命的特殊之处在于,它们不需要像地球生物那样需要大量的氧气,这样一来,环境对于生物的限制就大大减小了,生命能够以更加自由的形式存在。

在地球上,过高的温度或者低温缺氧的环境都不适宜生物生存,但硅基生命就不会那么“娇气”了,即使是在高温环境中,硅基生命也能摄入足够的营养来维持生命,而如果是在低温环境下,这些生命还会进化出冬眠的能力,以确保自己度过漫长的冬季。

更重要的是,硅基生命的外在形态以及年龄也不是地球的碳基生命可以媲美的,不同于地球上的任何一种生物,硅基生命的外表和人类相差甚远,它们很有可能是有着玻璃晶体一样外壳的机械生命。

此外,高级硅基生命的存在形式很有可能已经脱离了肉体的限制,它们将自身的意识和记忆转化成数据并储存起来,并可以在任何设备中代入自身的意识,也正因为如此,它们的寿命可能长达数百年以上。

而一直被科学家认为存在生命的木卫二,就极有可能存在硅基生命,据报道,这颗星球的外层分布着厚达100公里的冰层,且内部或是由液体组成的水下世界。

据计算,木卫二所拥有的海洋是太阳系内最为丰富的,就连海洋覆盖率高达百分之七十的地球也自愧不如,而如果木卫二真的存在硅基生命,其数量可能在100万吨以上。

网文《人类想走向宇宙要进化到硅基?人类将进化到硅基?》报道:

由于人类活动对自然环境的破坏,从飞鸟到走兽再到游鱼,一个又一个的物种接连灭绝,终于,到了2050年,地球上的人口也已经锐减到了1000万左右,地球已经成为了名副其实的死星,再也不适合生物的生存了。幸而科学家们经过不懈地努力,发明出了能够在宇宙中长距离航行的星际飞船,最后的人类乘坐飞船,希望能够在茫茫宇宙中找到一个新的家园。

然而,在广袤无垠的太空之中,想找到一个像地球这般适宜人类生存的星球实在是太难了,最终,由于燃料耗尽,人类不得不迫降在一个类似火星的星球上。这个星球上不存在液态水,也没有大气层,白天的温度高达200℃,傍晚的温度又会骤然降到零下80℃,而且也没有空气存在,人类只能依靠科技的力量,人工制造出氧气、水分和适宜的温度来维持自己的生存。

然而,人类的生命还是太过于脆弱,随着时间的推移,地球移民们因为无法适应如此恶劣的环境,开始成批死亡。最后,经过地球联合议会以及最高生命科学院投票,通过了一个看似疯狂的决议——将人类由脆弱的碳基生命,改造成更能适应恶劣宇宙环境的硅基生命,并建立与之跨时代的机甲文明。

——这是很多以机甲文明为背景的科幻小说,在阐述人类从地球迁移到宇宙之时最常用的桥段。而在危险四伏的宇宙中,在到处泛着金属光泽的机甲时代,硅基生命的出现频率远比碳基生命要高得多,这是为什么呢?

碳元素的化学特性

想要回答这个问题,我们先要对碳基和硅基的生命体有个基本的了解。在地球上,我们已知的所有生物都是碳基生物,也就是说,地球上所有生物都是以碳元素为有机物质基础的生物,因为在构成生物的氨基酸中,碳元素起到了连接氨基与羧基的关键作用。地球上的生物干什么偏偏要选择碳基的形式存在呢?或者说,为什么是碳元素,而不是其他什么元素来充当地球生物的有机物质基础呢?

简单来说,这是由于碳具有相当特殊而优越的化学特性。我们都知道,碳原子外有四个自由电子,因此其失电子能力(还原性)和得电子能力(氧化性)都很强,这就可以形成复杂多样的高分子有机物,比如DNA分子,为生命提供物质基础。若外层电子太多,则会主要呈氧化性,反之则会主要呈还原性,二者均无法形成复杂的分子。

另外,两个碳原子在一起,能够比其他原子在一起时多形成一个电子的双键,即每个键由两个(每个原子出一个)重叠轨道的电子组成,由于这个轨道重叠,两个电子可以运动的空间就翻倍了,而由碳构成的碳基分子的活性也就增加了。这种活性有什么用呢?要知道,地球生物的所有生命特征,比如新陈代谢、繁衍后代、刺激反应等等都是要依靠生物体内的化学反应来实现的。比如光照强烈时,猫咪的瞳孔会立刻收缩成一条线,从而起到保护眼睛不受强光刺激的作用。如果化学反应慢了,光照进眼睛过了五分钟,瞳孔才开始收缩,猫咪敏感的眼睛肯定已经受到了严重的伤害。而碳基分子的高活性就保证了生物的化学反应能够及时进行。

除此之外,碳还具有一个独特的优势,那就是它的两种氧化物在常温下都是气体:一氧化碳是火的主要能量来源,而二氧化碳则是参与生命循环的关键物质。如果它们变成了固体,生命或许就要遭到大麻烦了,这也是为什么地球上还未发现我们所谓的硅基生命。

硅元素的利与弊

我们知道,在元素周期表中,硅刚好位于碳元素的正下方,因此它的很多化学性质都和碳基本相似。比如碳和四个氢原子化合后会形成甲烷(CH4),而硅和四个氢原子化合也能形成硅烷(SiH4);再比如硅酸盐和碳酸盐也有着很多的相似之处。同时,碳和硅都能组成长链或聚合物,比如它们以最简单的形式与氧交替排列,前者会由碳—氧链形成聚缩醛,而后者则由硅和氧搭成骨架产生出聚合硅酮。

正是由于二者化学性质的相似性,因此科学家才会猜想,宇宙中应该会有硅基生命存在,但是为什么硅基生命却不存在于地球之上呢?一部科幻小说里写道:“一只徜徉在硅基植物丛中的硅基动物,这种生物体的结构件可能是被类似玻璃纤维的丝线串在一起,由灵活精巧、薄而透明的结构连接起来。看上去这些结晶体似的生物非常漂亮,如果它们可以在常温下生存的话,大概许多地球人都愿意在家里养几只作为装饰,养这种宠物的一个明显好处是不会传播细菌和寄生虫,因为作为碳基生命的细菌和寄生虫对这种完全不同的生命是无能为力的。”

这段话中透露了两个信息:硅基生物看起来像是一个结晶体;硅基生物不能在常温下生存,而这也正是地球上没有硅基生物的原因。因为硅和碳一样,与氧结合的能力都很强,但与碳不同的是,它与氧结合后会形成固体,如二氧化硅这样的晶体,因此会给硅基生命的呼吸过程带来很大的困难。与此同时,由于大多数硅基化合物比起碳基化合物要更加稳定,比如硅-氧键可以承受大约326℃的温度,而硅-铝键更是能承受约626℃的高温,因此硅基化合物在高温下活性才更好,而对硅基生物来说,或许200~400℃的高温才能让它们感到舒适自在。因此它们更适合在高温的环境中生存。

除此之外,还有很重要的一点,那就是硅链在水中无法保持稳定性,很容易就会断裂,不像碳链一样无论在干湿的环境下都可以保持稳定。所以对于那些存在大量液态水的星球,比如地球,虽然不能完全否认硅基生命存在的可能,但它们能在此生息繁衍的机率也小得可怜。

说来说去,似乎碳基生命全是优点而硅基生命则全是缺点,二者完全是云泥之别。但是别忘了,上面的对比全是建立在“地球”的背景之上的,如果将比较换在环境恶劣的宇宙当中,结果可就会截然不同了。

硅基生命喜欢极端环境

我们在学习地理知识时,老师总爱将地球比作“上帝创造的奇迹”,它离太阳不远不近的位置造就了这个适应碳基生命生长的星球。但是,想要在无边无际的太空中再找到一个像地球这样的奇迹,其难度不言而喻。

宇宙中更多的,是那些对人类而言充满了危险的恶劣环境:强烈的宇宙射线、稀缺的氧气、极致的高温,火山爆发生成的有毒气体……这一切的一切,对于没有了地球庇护的人类来讲,简直就是一个噩梦。因为无论上述哪一样,都可以轻易地致人于死地。而在这样的条件下,我们突然发现,硅基的生命或许能够活得相当滋润。

高温就不提了,几百摄氏度的高温或许能将碳基生物烧成灰,但是对硅基生物来说,高温就像是冬天里的一把火,夏天里的一块冰,只会让它们感到无比舒坦。而缺氧也没关系,无论是什么样的星球,总是不缺火山的,火山一爆发,会生成大量的硫,而硫和氧气的化学性质同样极为相似,完全有可能成为氧的替代物。有人说了,硫不是一种固体吗?怎么能替代氧气呢?别忘了,我们所说的星球可不是地球,而是表面温度高达四五百摄氏度的行星,在这个温度下,硫已经无法保持固态而气化了,或许硅基生物真能靠它进行呼吸呢。再说说没有水,这对硅基生物而言,可实在是件天大的好事,或许没有水碳基生物会很快死去,但没有水硅基生物只能活得更长久。因为液体水对于硅基化合物来说,可以说是致命的。而宇宙射线呢?问出这个问题可是有点可笑了,你听说过害怕射线的玻璃吗?

这样想来,那些艰苦的条件简直就是为硅基生物量身定做的,如果比拼在宇宙的艰苦环境中的生存能力,硅基生命必然大获全胜。如果真的是这样,人类是否有能力让自己由碳基向硅基转化呢?

给我来个硅基脑

说到硅基人,大多数人都没有什么概念,不过如果说起变形金刚,你一定就不会感到陌生了。按照作家的设定,变形金刚和人类一样,都是由简单生命进化而成的高等生命体,只不过变形金刚是硅基生命,而人类则是碳基生命。所以千万不要将变形金刚与机器人混为一谈,前者可以说是一种具有硅基智能和生命,而后者只是人类制造出来的一种机械。

可以看出,其实硅基人与碳基人并没有什么明显的不同,都同样具有情感,同样懂得思考,同样具有智慧,只不过构成二者身体的“材料”不同,硅基人的身体更加适应恶劣的宇宙环境罢了。

在科幻小说当中,随便打一针神奇的药剂、被虫子咬中或是沉睡千万年经过一次又一次的“脱壳”,人类就能自然由碳基向硅基转变。但是在科学家看来,这些方法已经脱离了“科幻”的范畴,而向着“玄幻”的方向发展了。其实想要将碳基人变成硅基人,最简单也最直接的方法莫过于直接换零件了。如果我们能全身上下都换成硅基材料,自然也就能成为所谓的硅基人了。

而想要更换人身上的零件,最困难似乎就是大脑了。如果说人的身体是一个军团,那么大脑就是运筹帷幄的司令,我们身体的所有活动都依靠于大脑的指挥。这个指挥官的能力强不强,很大程度上决定了整个人的实力。幸运的是,经过多年努力,科学家已经制造出了与人脑类似的硅脑。研究人员首先在计算机上编制了一种能够多次复制的人工神经网络,最初时,他们能够运行的虚拟回路连小鼠皮层神经数的40%都达不到,严重限制了人工神经网络学习、记忆和创造性智力的能力。后来研究者发现,人的大脑在并非所有神经元都在不停地运转,只有那些被激活的神经元才会开始运转,其他闲置的神经元仅会耗费很少的能量。以此为鉴,他们对人工神经网络进行了改造,最终将系统扩充到了5300亿个神经元和100万亿个突触,这和人脑的神经网络已经基本一致了。

接下来,把计算机里模拟的神经网络用硅制造出来,一个“硅脑”诞生了,虽然新生的硅脑还未真正成型,而且也只能进行比较简单的“思考”,但是相信随着时间的推移和技术的成熟,与人脑功能越来越相似的硅脑也终将被制造出来。

未来,当地球面临毁灭或不再宜居时,人类必将要向太空迁徙。只要我们能够把自己变成硅基生命,我再也不会害怕太空中的各种极端环境了。



【125、彗星撞地球:我们能否预先发现带来毁灭的小行星?】


Chris Baraniuk 2019年7月11日

我们的任务是在小行星撞击地球之前发现它。

一队陨石猎人在博茨瓦纳(Botswana)中部灌木林和茂密草丛中跋涉了整整五天。他们知道大概的搜索范围是方圆200平方公里,但碎片可能极小,谁知道是不是被埋在地下了或是被风吹走了。

最后,他们真的找到了这颗小石头。这颗落满灰尘的黑色石头来自外太空。大约一个月前,一组天文学家曾预测,来自特定小行星的陨石将坠落到地球某处。人们观测到这颗名为“2018 LA”的小行星正冲向地球。数小时后,它便在博茨瓦纳的夜空中爆炸。

陨石碎片证明了天文学家的预测是正确的,这也是人类历史上第二次找到被观测到的小行星陨石碎片。

天文学家们希望通过望远镜能发现更严重、有可能致命的陨石撞击,并在事先发出警告。但他们怎么做到这一点?

如何阻止'末日'小行星撞击地球

NASA资助的“卡特琳娜天空调查”项目(Catalina Sky Survey)首次发现了当时还在太空中的“2018 LA”。随后夏威夷大学的“阿特拉斯小行星撞击陆地最后预警系统”(Asteroid Terrestrial-Impact Last Alert System, Atlas)也观测到了这一现象。阿特拉斯(Atlas)是一套望远镜系统,终极目标是避免地球遭到巨大的太空岩石的撞击。

它由天文学家托尼(John Tonry)建立。几年前,他总是听说小行星撞击地球的几率非常低,大约每千年才会发生一次。托尼因此有了这个想法。他解释说:“人们总是提到这个概率,既没有证据支持,也不可靠,这让我很困扰,而且最近发生的这类事件也不过是100年前的事。”

托尼指的是1908年西伯利亚的通古斯卡事件(Tunguska)。当时一颗小行星在大气中爆炸,形成了一个50至100米宽的火球,压倒了大约8000万棵树。据报道,有一人在事故中死亡。如果撞击地点是人口更密集的地区,后果将不可设想。

阿特拉斯望远镜系统由夏威夷的两台望远镜组成,不过托尼目前正与同事们在南非建立第三台望远镜,用于观察南半球的天空。第四架望远镜也得到了资助。一旦整个系统启动,托尼希望它帮助我们预测主要的撞击,如果需要的话,它还可以发布通知以疏散受影响区域的人员。

通过今年夏天在博茨瓦纳发现的碎片,我们确认阿特拉斯确实是准确的。“2018 LA”是一颗直径不到2米的小行星,能够确定其落地点很了不起。

“阿特拉斯系统是一个非常好的方案,”南安普敦大学专门研究小行星的访问研究员拉姆夫(Clemens Rumpf)说。

“即使在今天,我们仍然对很多有潜在威胁的小行星一无所知。”

地球周围的空间遍布岩石。阿特拉斯的工作是找出那些可能威胁我们的岩石。托尼解释说,他和他的团队一晚上可能会探测到大约100万个。其中许多将变成恒星或是正在爆炸的恒星(超新星),又或是已知的在安全轨道上运行的小行星。对我们来说,可能只有10到20个是新的,而不一定是危险的。

如果有什么东西突然朝地球飞过来,阿特拉斯会在其网站上发布更新。美国国家航空航天局和国际天文学联合会(International Astronomical Union)下属的小行星中心(Minor Planet Center)等机构的天文学家已经编写了自动程序脚本,可以在这些网页上发布新的信息。凭借这种方式,他们可以及时了解新进展,然后就可以开始绘制轨道和预测撞击地球的地点。

拉姆夫指出,一些较大的小行星正处于围绕太阳的正常轨道上。这些轨道通常是一个椭圆形,并且在未来某一时刻可能与地球相交,也可能不相交。这些小行星未来潜在的影响更容易预测,但并非所有的太空岩石都是这样。

“有一些处于不规则轨道上,因为它们不受太阳引力的约束,”拉姆夫解释说。“这些就不知会从哪里冒出来。”

坑洞

从理论上讲,像阿特拉斯这样的系统在及时发现这些岩石方面可能特别有用。

亚利桑那大学的行星雷达天文学家斯普林曼(Alessondra Springmann)说,通过研究光在不同种类岩石上的反射情况,比如那些金属含量更高的岩石等等,科学家就可以根据小行星反射的光来预测小行星飞向地球的情况。

“如果小行星离得足够近,你可以使用雷达,如果了解了行星的形状、体积和组成等数据,那么也许可以计算出密度,”她补充说。

这有助于预测一颗大型行星进入地球大气层时可能会发生什么样的爆炸。对人类来说,行星越结实、越沉重,结果越糟糕。

如果我们发现了一颗可能会威胁到成千上万甚至上百万人生命的大型行星,该怎么办?或者由于撞击地球产生大量烟尘,地球气候受到长时间破坏,该怎么办?

理想情况下,我们应该在这种怪物到来之前很久就发现它,这样我们就有足够的时间来保护自己。斯普林曼指出,有几个解决方案,包括发射一个“引力牵引器”,比如向小行星发射一艘宇宙飞船,并将其定位在足够靠近小行星的位置,使飞船的引力(尽管很小)能够引导小行星偏离轨道。

她说:“如果没有足够的预警,使用动能冲击是最后一道防线。”其实就是一颗“炸弹”,她解释道。

如果我们有机会粉碎危及生命的大石头,前提一定是因为科学家们能够准确预测到它的大小、移动速度以及毁灭人类的可能性。



【126、加密数字币挖矿冲击全球环境 不只是中国的挑战】


2021年6月13日 BBC

比特币问世十多年后,加密数字币挖矿逐渐变成耗电几十万千瓦时规模的产业,散户的家庭作坊被大型矿场取代,除了冲击金融投资圈,挖矿的环境代价也从微乎其微到无法忽略。

有学者建议在联合国第二次全球气候峰会召开之年,应该推动取缔加密数码币交易、禁止挖矿、禁止挖矿机进出口。

挖矿系统包括数以百万计的挖矿机,其中七成在中国,大部分属于不同规模的矿场。

中国近年来在推动数字货币的同时推出遏制比特币的多项政策,包括金融和支付机构不得接受加密货币作为支付结算工具;不得提供与加密货币相关的服务和产品;打击比特币挖矿和交易行为等,重创比特币,也使得加密数字币挖矿的流动性更大。

英国诺桑比亚大学(Northumbria University)国际发展学高级讲师彼得·豪森(Peter Howson)认为,比特币等加密数码币对环境的破坏以及社会冲击,是一个全球问题,需要全球共同解决。

比特币挖矿是什么意思?

简单说,就是用安装了特定芯片和软件的电脑做函数题,哈希函数,计算出正确答案,就可以获得比特币。这个过程有点像在金矿淘金,所以借用了挖矿、挖矿机和矿工之类标签。

解题需要电脑不分昼夜运转。一般来说,软硬件配置越先进,挖矿收获比特币的效益就越高。普通电脑也可以用来挖矿,但“中彩”几率很低,成本高,不划算。

家庭作坊式的挖矿,就是自己在家用电脑解题找币,即使挖矿卡耗电量大,也还在可以承受范围之内。

比特币自动取款机

比特币2008年问世,比特币支付系统2009年问世,其总市值目前已达1万亿美元。

从2009年中本聪推出“创世区块”,宣告比特币问世,早期是家庭作坊式散户操作,自己在家给电脑装上特制芯片软件就可以开挖。

随着挖矿机多次更新迭代,加密数码币被赋予的财富价值膨胀,家庭作坊被大规模矿场取代,挖矿找比特币(还有以太币等其他加密数码币)逐渐成为一个规模庞大的产业。

所谓矿场是指以商业模式运作许多挖矿机的公司,现在还包括利用提供云计算服务出租挖矿能力的业务。

矿场可以理解为互联网数据中心(IDC)的低配版。除了矿主用自己的设备挖矿,也提供托管服务,专区电费差价。

虽然中国政府2017年就关闭了加密数码币交易市场,但全球对比特币、以太坊等虚拟币的需求旺盛,而大部分挖矿机和矿工位于中国。

21世纪经济网报道说,目前中国挖矿业主流是大型矿场,耗电几万、几十万千瓦时的规模。

比特币总量和黄金总储量一样是有限的,而挖币活动规模化、产业化之后,现在全世界至少二百多万台矿机同时挖矿,挖到加密币的机率减小,拼效益变成拼硬件,设备更新迭代好比失控的军备竞赛。

挖矿业对电力和其他资源的消耗随之膨胀,对环境的冲击便难以忽视。

资源

挖矿对一些重要而稀缺资源的需求,会导致市场供需关系失衡,比如电脑芯片短缺,价格上涨。2021年上半年,英特尔和苹果之类品牌专利芯片价格上涨了约70%,间接加大了对环境和资源的压力。

由于硬件更新不受控制,类似于军备竞赛,每年损毁淘汰、废弃大量挖矿机/电器垃圾。

另一个更隐蔽的后果是刺激网络黑客袭击勒索加剧。豪森援引保险公司Hiscox的数据指出,2018年,英国每天有4500个机构遭到网络黑客攻击,其中98%的勒索金额是用比特币支付。

电费

大型矿场最主要的挖矿成本不是硬件购置更新,而是电费,这也是矿场选址的一个重要考量。

为了利润最大化,一些矿主采取流动作业方式,把挖矿机安装在集装箱或大货车车厢里,一旦发现电费更低的地方,随时迁移。

比如中国西南地区夏季多雨,水力发电充沛,剩余电力较多,比特币挖矿可以轻易消化这些剩余的电力。到了冬季枯水期,则迁往华北和西北煤炭大省,利用那里的火力发电网。

业内称之为寻找电费洼地。

一些设备陈旧、效率低下的矿工无法跟财大气粗的矿场、矿池争夺,甚至开始启动废弃、闲置的煤电厂。

全球加密数码币挖矿耗电量很难准确统计,一种估计是目前达到125兆瓦,碳足迹相当于波兰全国的碳足迹。

跨境流动

中国各地对加密币挖矿的政策松紧不一,比如四川省鼓励高用电行业在丰水期帮助消化多余水电,就被币圈矿工视为鼓励。

内蒙古自治区政府则下令“全面清理关停虚拟货币挖矿项目,2021年4月底前全部退出”,目的是“加快淘汰化解落后和过剩产能”,还设了举报热线。

但有些大型矿场事先已经转移到其他地区或境外。据21世纪经济报道,中国一些大型挖币矿考虑全球化布局和转移,比较看好中亚和北美。

不过,这些国家已有应对准备。

电器垃圾

硬件迭代更新对比特币、以太坊等加密数码币挖矿的效益至关重要

比如,阿塞拜疆已开始对来自境外的比特币矿工/矿场采取限制措施。

该国的黑海沿岸地区电力短缺问题严重到必须轮流停电的程度。当地政府认为电网负荷过重、供电系统受损,应归咎于比特币挖矿。

伊朗电费相对较低,主要用燃油发电。伊朗2021年春夏季节出现电力供应紧张,电力部门认为主要原因是加密数码币非法挖矿。

该国电力官员引述剑桥大学一项研究称,自2020年10月以来,伊朗虚拟货币矿工用电量增加了4.5倍,估计这些挖矿机耗电量至少为2000兆瓦。

英国虽然还没有发现中国矿工迁入,也无法置身事外。2021年5月,英格兰中西部一次警方突袭一处用电量异常大的农庄,原以为是非法种植大麻,结果出乎所有人意料,竟缴获了百余台比特币挖矿机,通过一个改装线路接驳到当地电网偷电。

有何对策?

国际社会对加密数码币行业的态度各不相同。

由联合国支持的加密币气候协议和比特币矿工理事会诞生,目的就是清理乱像,规范行业。

这类自我监管组织只能敦促,建议 - 呼吁美国的加密币矿工只用剩余的可再生能源,但现实中这么做有损利润;如果矿场所在地没有可再生能源,那只好增加挖矿机,同样会增加碳排放。

豪森则认为,庞大的虚拟币挖矿产业的存在,意味着中国在2030年前达到减少65%碳排放的目标几乎不可能。

他提出的政策建议是打击加密币交易,或者禁止进口、使用挖矿设备。

以太坊

2021年6月,美国诺顿杀毒软件公司宣布将以太坊挖矿纳入产品清单。以太坊是目前世界主要加密数字币之一

不过,币圈、网络科技和能源业不乏支持挖矿的力量。

中国比特币挖矿业内人士认为,能耗大是事实,但在电力系统能源合理利用方面还有很大提升空间,包括利用目前被浪费的电力。

在一些经济较落后地区,这意味着创造就业机会。

同时,新能源科技也提供了另一项选择。

英国威尔士一个农庄正在尝试用牛粪沼气为以太坊挖矿供电。

农庄的牛群提供牛粪,通过厌氧分解产生沼气用来火力发电,三分之二用来补充农庄本身和农庄经营的休假房车营地的供电,剩下三分之一为加密数字币挖矿供电。

设在一辆货运卡车车厢内的矿场目前只挖以太币,农场主/矿主将来准备扩大挖矿币种。

互联网和金融科技业对加密数字币的态度直接影响到挖矿活动。

世界主要网络杀毒软件公司诺顿(Norton)2021年6月宣布准备将以太坊挖矿加入诺顿360软件功能清单。



【127、假如恐龙没有灭绝,世界将会怎样?】


John Pickrell 2017年10月5日

那是我们几乎很难想象的灾难。6600万年前,一颗直径15公里的小行星撞上地球,其威力相当于100亿颗广岛核弹。充满放射性的火球将方圆数百英里内的一切化为焦土,撞击还造成了席卷半个地球的海啸。甚至大气都可能发生燃烧,陆地上超过25公斤的动物无一幸免。事实上,大约75%的物种都灭绝了。所谓的"非鸟类"的恐龙毫无希望,只有小型的、身披羽毛的飞行恐龙幸免于难,它们就是我们现在所知的鸟类。

但是如果历史朝着另一方向发展呢?如果小行星错过了地球,或者提早几分钟来到又会怎样?在BBC近期播放的一部纪录片《恐龙灭绝之日》(The Day the Dinosaurs Died)中,研究人员提出了这一假设的情形。得克萨斯大学(University of Texas)的地质学家肖恩·古立克(Sean Gulick)等科学家认为,假如小行星提早或者推迟一会儿来到地球,它就不会落到墨西哥尤卡坦半岛(Yucatan Peninsula)的浅水地带,而是撞进太平洋或大西洋的深处。这会吸收一部分能量,并限制含硫颗粒的扩散。而正是这些含硫颗粒在后面的数月或数年里造成了令人窒息的大气层。

如果是那样的话,地球仍然会遭遇灾难和物种灭绝,但是一些体型较大的恐龙有可能生存下来。这条不同的时间线成为了一个有趣的思维实验。恐龙学家对此感到非常兴奋。恐龙会延续至今?会出现新的品种吗?恐龙会进化出像人类一样的智慧吗?哺乳类会继续生活在恐龙的阴影中吗?人类能否进化——正如2015年迪士尼动画片《恐龙当家》(The Good Dinosaur)所描绘的那样——并找到与恐龙共存的方式吗?

不过有一些研究者认为,即使没有小行星撞击,恐龙家族早已开始走向灭亡的路上。英国布里斯托大学(University of Bristol)的麦克·本顿(Mike Benton)说,"我的观点有些不太符合传统。由于气候变冷,恐龙仍然会灭绝。它们能维持到了白垩纪(Cretaceous)的末期,但是据我们所知,哺乳类动物当时正在向多样化方向发展……而在之前的4000万年里,恐龙的力量一直在衰落。"本顿认为,即使没有小行星撞击,哺乳类仍然会取代恐龙。他2016年的一篇论文认为恐龙更替灭绝物种的速度比哺乳类动物慢。

其他专家的看法很不一样。美国马里兰大学(University of Maryland)肉食恐龙的研究者汤姆·霍尔茨(Tom Holtz)也认为,不论怎样,6600万年前,由于印度德干暗色岩(Deccan Traps)的火山喷发和流出的大量岩浆,也会造成地球上的一些物种灭绝——但是他说:"除此之外,在进入古新世(Palaeocene)和始新世(Eocene)之后,没有什么会影响到恐龙的整体生存。那将会是一个来自白垩纪的恐龙能够舒适生存的世界。"

爱丁堡大学(University of Edinburgh)的史蒂芬·布鲁赛特(Stephen Brusatte)补充说,恐龙在1.6亿年的时间里经历了气候的变化,进行了多样化的发展。"直到白垩纪末期,恐龙的适应力仍然非常强,没有出现走向灭绝的征兆,它们就是被小行星击溃的。这表明这个物种仍然有很强的进化潜力。"

假如恐龙存活下来,会有哪些因素影响它们的进化?气候变化可能是首要的阻碍。在5500万年前的古新世-始新世最暖期(Palaeocene-Eocene Thermal Maximum),全球平均气温比现在高8摄氏度,地球上很多地方都为热带雨林所覆盖。

三角龙本来可能进化成行动快速的草食恐龙,就像在草原上出现的哺乳类动物一样——在这样一个温室般植被繁茂的世界里,长颈的蜥脚类恐龙可能会较快生长,提早生育,并导致体型缩小。科学家已经得知在白垩纪晚期欧洲的岛屿上曾经存在过一些"矮小的"蜥脚类恐龙。白垩纪中期,南美洲最大的暴龙——身长40米,重达两架喷气式飞机——早就已经灭绝。

白垩纪晚期的另一个趋势是开花植物或被子植物的兴起。在侏罗纪,大多数植物是蕨类植物和裸子植物(包括银杏、苏铁和松柏)。这些蕨类植物的营养水平往往较低,在消化时间和消化效率所需的肠道空间的驱动下,蜥脚类恐龙的体型增大。

"假如植物继续朝着现代世界的方向进化,那么食草恐龙基本上会以开花植物为主要食物来源,"新泽西斯托克顿大学(Stockton University)的古生物学家马特·博南(Matt Bonnan)提到,"由于开花植物较容易消化,恐龙的体型可能会普遍减小……中生代的大型恐龙可能会灭绝。"

开花植物随之而来的是果实,它与哺乳类和鸟类共同进化,帮助植物散播种子。像猴子一样的恐龙是否可能利用这一资源进化,就像灵长类动物的进化过程一样?"很多鸟类也食用果实。所以,非鸟类恐龙也可能进化出以果实为主的饮食结构,"博南说。

布鲁赛特持相同看法:"一些小型的、身披羽毛的恐龙本来有可能朝着与灵长类相同的方向进化",其中一些恐龙已经在树枝上蹦跳了。另外一些恐龙可能会开始食用蜂蜜,并在此过程中在花朵之间传递花粉。

暴龙原本可以延续到现在,只要它所在的野生动物保护区和国家公园足够大,能够满足其对生存空间的需要。

另一个重大事件是3400万年前,在始新世和渐新世(Oligocene)之交,南美洲和南极洲的分离。这导致了环南极洋流的形成,进而形成了南极冰盖和全球气候的降温和干燥。在渐新世和后来的中新世,地球上出现了大片的草原。

"奔跑快速的细腿草食哺乳类动物开始变得较为常见——过去它们能够缓慢前行,跳进树丛里躲起来,但是在空旷的草原上,它们无处可藏。"霍尔茨说。当历史进行到这个时候,有蹄的食草动物和捕猎它们的肉食动物突然变得丰富多样起来。

英国南安普敦(Southampton)的脊椎动物古生物学家达伦·奈什(Darren Naish)称,在另一条时间线上,行动快速的食草类恐龙会成为三角龙有角的相近物种或者与棱齿龙相近的两足有喙食草恐龙的后代。

"恐龙已具备巨大的进化优势,而哺乳类动物要花很长时间才能完成进化。"他补充说。哺乳类动物在适应草原环境时具有先发优势。鸭嘴龙有多达1000颗牙齿作为进攻武器,而马只有40颗牙齿,因而前者可以轻松咀嚼青草。

恐龙的视力也胜过哺乳类动物,它们对颜色的观察力更强,发现危险的能力更强。马和牛的嘴很平,有助于啃食靠近地面的较硬的植被,所以鸭嘴龙和蜥脚类恐龙也可能进化出平嘴,鸭嘴龙的脖子也可能会变短,以辅助啃食脚边的青草。

即使恐龙能延续到现代,它们也必须应对过去260万年里的多次冰河时代。但是据我们所知,白垩纪曾有恐龙在北极圈内生活。"或许在较寒冷的地方会见到从头到脚覆盖着厚实毛皮的恐龙,"奈什说。

"对于和伶盗龙有亲缘关系的多毛的暴龙或驰龙来说,这并不困难,"加拿大皇家安大略博物馆(Royal Ontario Museum)的甲龙专家维多利亚·阿尔布尔(Victoria Arbour)说,"也许还会有毛茸茸的角龙、甲龙和鸭嘴龙。"

如今常见的一些适应能力在恐龙中非常少见。一个例子是刨坑,伦敦自然历史博物馆(Natural History Museum)的古生物学家保罗·巴雷特(Paul Barrett)说:"很奇怪恐龙不会刨坑,因为这是蜥蜴和蛇常见的一种生存方式。"如果恐龙能存活更长时间,它们可能会成为地下环境专家——相当于哺乳动物中的鼹鼠,只是多了鳞片或羽毛。

海洋是又一个恐龙几乎没有探索过的领域。棘龙等会涉足河口和河流环境,甲龙的化石常常出现在海洋的沉积物里,它们曾生活在海岸线上。棘龙或甲龙是否可能沿着哺乳类鲸鱼的路线,进化出在海洋中生存的能力?它们可能还是会回到陆地产卵,或者也可能像鱼龙和蛇颈龙一样在海洋里产下幼崽。

假如这个世界还有恐龙行走在陆地上,有翼龙飞翔在天空,有鱼龙和沧龙在海洋中,那么鸟类和哺乳类的命运将会如何?

在白垩纪晚期,鸟类已经种类繁多。"翼龙的多样性已经下降,"霍尔茨说,原因可能就在这里。存活下来的翼龙包括巨大、无齿的神龙翼龙,有些神龙翼龙展翼宽度达到12米,相当于一架双翼机。对于神龙翼龙是否有飞行能力仍有争论——你可以想象这样一个世界,马达加斯加、毛里求斯、新西兰这样的岛屿被奇怪的陆地生物翼龙所主宰,在我们的时间线里,这些地方曾经是不具备飞行能力的象鸟、渡渡鸟和南方巨恐鸟等的领地。

奈什称,如果恐龙存活下来,其多样性可能并不亚于现代鸟类。不过,哺乳类动物就是另一回事了。虽然当小行星撞击地球时,哺乳动物已经在地球上生存了1.6亿年,但是它们一直都是"边缘的、躲藏在暗中的小动物,"布鲁赛特说。它们种类多样,但是通常体型较小,而且局限在特定的区域。"小行星毁灭了主宰地球的恐龙后,它们才获得自由。"他说道。

有一些人表示反对,虽然大型动物可能没有机会,但是蝙蝠、啮齿类动物、小型食肉动物、能够攀缘的灵长类和袋貂的数量都可能很大。假如狨、长尾猴、长臂猿在恐龙的视线内在树枝间攀援,与人有亲缘关系的动物是否也可能已经开始进化?

"在大灭绝事件之前,一些哺乳类动物已经开始进化。"奈什说,"鉴于这一点,灵长类和类似人的动物很可能已经出现。既然我们是在充满大型哺乳类动物的世界里进化的,这就有可能发生。"

霍尔茨也同意这一可能性:"当时可能会有一些栖息在树上的灵长类动物,随着草原的扩大,它们转移到栖息地,成为平行宇宙中类似于人类的动物。正如我们的祖先必须应对剑齿虎和羚羊一样,这些动物也必须应对驰龙和阿贝力龙。"

如果恐龙没有毁灭,人类可能必须建立保护区,奈什承认人类在公元前的100万年里可能都要这样生存。但是他指出,我们的祖先曾与危险的大型动物共存过,并找到了生存的策略。"人们认为中生代一直都是生灵涂炭,在数秒钟内人就可能会被动物撕个粉碎,但是在很长的时间里,大型捕猎动物的分布非常稀疏,如果你远离它们,你就是相对安全的。"

考虑到一些哺乳类动物已经具有智慧,有感知力的恐龙是否也可能进化?1982年,戴尔·罗素(Dale Russell)——当时他在渥太华的加拿大自然博物馆——发表了一篇论文,提出恐龙有可能进化出智力。他委托人制作了真实大小的模型,它看起来就像是过时的科幻片里的外星人,长着绿色的皮肤和巨大的眼睛。他的理论是食肉的锯齿龙具有体积非同寻常的大脑,有可能从它开始进化出具有智力的恐龙。

"恐龙和乌鸦、鹦鹉、灵长类一样,具有非常复杂的大脑和解决问题的能力,它们有可能会进化。"霍尔茨表示同意。但是他认为恐龙可能不会长得像人类一样。"通往人类的进化之路非常奇怪,涉及到在树上攀援等等……恐龙会通过更合理的方式学会两足站立,并获得灵活的双手。"

"我认为恐龙不可能获得人类水平的智力,"奈什说,"恐龙有可能进化出智力,但是它们仍然会像恐龙一样……认为动物能够进化出像人一样的智力是把人的特性强加给动物。"

假设恐龙活到了数十万年前,与人类共存,它们是否有可能存活至今?答案也许是肯定的。但是在人类的捕猎活动下,猛犸象和其他一些大型动物遭遇灭绝,同样道理,随着人口的增长和捕猎技术的进步,在人类遍布全球的过程中,恐龙也会不可避免的遭遇沉重打击。"可能会出现更新世恐龙灭绝的事件,与此同时人类从世界的一个角落向外迁徙。"霍尔茨说。

如今,在这条假设的时间线上,像鸭嘴龙这样的大型食草恐龙,甚至像暴龙这样的食肉恐龙都可能在受保护的荒野和国家公园生存下来,只要这些地方足以满足其生存空间。那可能会是真正的荒野,基本上没有人类的开发,比如澳大利亚和阿拉斯加的内地。可能一些小型的非鸟类恐龙能够适应城市环境,像鸽子、老鼠、海鸥一样与人类共存。

虽然过去我们几乎灭绝了大型哺乳类动物,但也有一些动物存活下来,比如大象和犀牛,所以不用太费力气,你也能够想象在平行世界里展开一场侏罗纪公园式的旅行,准备好相机和望远镜,观赏恐龙。



【128、揭秘丹尼索瓦人:体型高大、能在极端环境中生存】


参考消息网2月1日报道 英国《新科学家》周刊1月30日发表一期文章,题为《另一种人类:神秘的丹尼索瓦人渐露真容》,全文摘编如下:

如今,生存在地球上的人类只有智人这一种。但情况并非向来如此。千百万年来,“人属”一直分为很多种,而且延续至出乎我们意料的晚近时期。不同人种不仅共同生存,而且可能相互争斗或混种繁殖。了解其他人种如何生活会很有趣,但要想知道他们是谁、是什么样子也极具挑战。

意外发现“X女孩”

在已灭绝人种里,有一种构成尤为严峻的挑战,这就是丹尼索瓦人。丹尼索瓦人在10年前才刚被发现,实物证据稀缺。我们对丹尼索瓦人的认识几乎完全来自他们保留下来的脱氧核糖核酸(DNA)。已有信息显示,丹尼索瓦人是尼安德特人的近亲,在亚洲生存了数十万年,曾与智人混种繁殖。但我们当时不知道丹尼索瓦人长什么样,怎么走路,会不会说话。

这种情况正在发生变化。近几年来,人类学者发现了一些似乎属于丹尼索瓦人的化石,还挖掘到一些珍贵文物,包括工具、饰品,甚至艺术品。相关解读可能是爆炸性的,所以想必会有人提出质疑。但我们正着手拼凑丹尼索瓦人的样貌,这是和我们最亲近的物种之一,至今仍有很多人携带丹尼索瓦人基因。

发现丹尼索瓦人完全是个意外。事情要从俄罗斯西伯利亚南部的阿尔泰山脉说起。几十年来人类学者一直在挖掘当地的丹尼索瓦洞穴,洞穴因18世纪居住在那里的隐士丹尼斯而得名。人属在那里断断续续生活了几十万年,其中大多是尼安德特人。

2008年,俄罗斯科学院米哈伊尔·顺科夫团队在丹尼索瓦洞穴中发现了指骨残片。顺科夫猜想残片属于尼安德特人,就将其交给德国马克斯·普朗克进化人类学研究所的斯万特·帕博。帕博团队从骨头中提取出DNA,发现与尼安德特人以及现代人的DNA并不相符。这是前所未见的发现。顺科夫和帕博一开始将这一个体称为“X女孩”,最终确定用“丹尼索瓦人”指代整个人种。

曾与智人生育后代

这一发现成果于2010年发表。此前从没有哪个人种仅靠基因认定。但很快又有令人吃惊的发现。丹尼索瓦人的部分DNA序列与美拉尼西亚群岛,特别是巴布亚新几内亚的居民相符。这意味着,丹尼索瓦人曾和智人生育后代。今天,美拉尼西亚居民携带5%左右的丹尼索瓦人基因。

人属的混种繁殖并不太让人震惊。帕博团队在2010年早些时候公布了尼安德特人的基因组,由此显示智人曾和尼安德特人混种繁殖,而且今天的人类,只要其祖先是在非洲以外进化而来,其身上多少携带尼安德特人的DNA。但和丹尼索瓦人混种繁殖的奇怪之处在于,他们的DNA是在距巴布亚新几内亚成千上万公里之遥的丹尼索瓦洞穴发现的。这意味着丹尼索瓦人曾广泛分布。德国马克斯·普朗克进化人类学研究所的让-雅克·于布兰说,丹尼索瓦人的“人口和进化核心区”很可能在南亚。

以上都是根据一块指骨的DNA得出的信息。当时既没发现头骨,也没发现文物。丹尼索瓦人完全是个谜团。2019年公布的一项研究试图解开这个谜团,利用丹尼索瓦人的基因组反推他们的长相。但这项研究受到普遍质疑。

如果基因组不能告诉我们丹尼索瓦人长什么样,我们就必须遵循传统方式:挖掘丹尼索瓦人的遗骸遗物。为此,人们一直在探寻中国及其周边国家的遗址,盘点博物馆的古老藏品。

加拿大多伦多大学古人类学者本斯·维奥拉在丹尼索瓦洞穴中找到几块头骨残片。相关细节尚未公布,但其厚度异乎寻常。在维奥拉看来,这说明丹尼索瓦人体型高大,可能超过100公斤。

中国出现关键证据

这些头骨残片是迄今为止在那个洞穴中找到的关于丹尼索瓦人最明确的化石证据。但人类学者扩大了搜寻范围,2014年出现一个关键线索。目前在美国布朗大学的埃米莉娅·休尔塔-桑切斯当时和同事正研究名为EPAS1的基因。这个基因关乎人体对低氧水平的反应。青藏高原海拔超过4000米,生活在那里的人EPAS1基因发生突变,有助于那些人应对空气稀薄。休尔塔-桑切斯发现,这一基因突变源自4.3万年前与丹尼索瓦人的混种繁殖。

丹尼索瓦洞穴的海拔只有700米,所以不太可能在那里出现基因突变。但如果丹尼索瓦人也生活在高海拔地区,这个突变就会是有益的适应方式。相关的初步证据出现在2018年。研究团队在青藏高原的尼阿底发现了距今4万至3万年前、数以千计的石制工具,它们或许是丹尼索瓦人留下的。

更引人注目的证据来自中国甘肃省甘南藏族自治州夏河县白石崖溶洞。1980年,一位在洞中打坐的僧人发现了一块下颌骨。下颌骨中没有保留下来任何DNA。但2019年于布兰及其同事透露,他们从一颗牙齿中提取到蛋白质,而且与丹尼索瓦人身上发现的蛋白质相符。他们还得出结论,这块下颌骨至少有16万年历史。

很多人觉得难以设想丹尼索瓦人16万年前生活在地球上环境最艰苦的地区之一。但2020年10月,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的付巧妹率领的研究人员宣布,在白石崖溶洞的沉积物中发现了丹尼索瓦人的DNA。发现的DNA样品距今10万年至6万年,也有可能是4.5万年前。当地不仅发现了丹尼索瓦人,而且丹尼索瓦人似乎还在那里生活了11.5万年,因此有足够时间进化出EPAS1基因突变。

现在我们又有了一件丹尼索瓦人样品,能提供更多信息。这块下颌骨的整体形状正是当时人属的典型模样,一些特征很像尼安德特人。而作为丹尼索瓦人的鲜明标志是巨大的牙齿。纵观人类进化史,一般来说牙齿都是在缩小,而丹尼索瓦人打破了这一趋势。一个很有可能的解释是,丹尼索瓦人不得不咀嚼坚硬食物。

“他们和我们没有差别”

学者认为,生活在丹尼索瓦洞穴中的丹尼索瓦人和尼安德特人食物几乎没什么不同,这说明他们的能力不相上下。顺科夫及其同事在洞中挖出的文物似乎支持这一看法。在超过15万年的时间里堆积了约8万件物品,能看出从扁平的石片逐步发展到尖窄的石刀和石凿。这恰恰是同时期尼安德特人和智人制造技术的发展进程。但研究人员认为所有这些工具都是丹尼索瓦人制造的。

与此同时,顺科夫还有个更大胆的说法:大约6万年前,丹尼索瓦人开始制作饰品。他的团队在丹尼索瓦洞穴发现的文物包括骨珠、大理石戒指、猛犸象牙制成的纽扣以及经过抛光的墨绿石镯。这种说法引发激烈争议,很多研究人员甚至不愿谈论。但维奥拉强调,尼安德特人曾用羽毛和鹰爪制作饰品。他愿意接受丹尼索瓦人能制作类似物品的观点,但他也表示,发现的文物有些看起来太先进了。

丹尼索瓦人技术发达、捕猎能力强,还能在极端环境中生存,这些都给人留下深刻印象。如果他们遇到其他人种,显然也能和睦共处。维奥拉说:“从认知上讲,他们和我们没有差别。如果尼安德特人没那么大差别,丹尼索瓦人也没有。”



【129、距今有8000万年之久 中国发现“恐龙舞池”】


2021-04-11 诗华日报

中国福建省上杭县去年11月发现了白垩纪恐龙足迹群化石,引发网友热议。

当地持续探查,近日又发现一处约100平方米(约30坪)的面积中,竟有200多枚同时期的恐龙足迹化石,被专家称为“恐龙舞池”。

综合报道,发现恐龙足迹的地方叫龙翔村,当时考古学者发现了白垩纪的一群恐龙足迹化石,认为距今有8000万年之久。

当时学者搜查范围约1600平方米(约484坪),分属于植食性蜥脚类、两趾型恐爪龙类等至少八种不同的恐龙。

如今又有最新消息传出,在一个不到100平方米的清理现场发现了超过200枚的恐龙足迹化石,加上邻近的共有364枚,让专家称其为“恐龙舞池”。

专家表示,这个区块极有可能是恐龙日常活动的通道,或者是水源地附近。

报道指出,“恐龙舞池”名词早就有了,美国曾在一个17400平方米的遗迹上发现至少有1000只恐龙的足迹,当时美国学者就已以“恐龙舞池”来形容。



【130、科研人员揭开海鸟吃塑料垃圾的谜底】


2016年11月10日

大约有90%的海鸟都吃过塑料垃圾图像来源,PA

图像加注文字,

大约有90%的海鸟都吃过塑料垃圾

每年都有许多海鸟由于吞食了塑料垃圾导致受伤和死亡,海鸟为什么会吃塑料垃圾呢?

据科学研究显示,塑料垃圾表面的浮游生物分解后发出的气味和腐烂的海藻类似,因此,像信天翁等的海鸟就会误以为它们是食物而吞食。

据悉,大约有90%的海鸟都吃过塑料垃圾,这些垃圾在它们体内给它们的健康带来危害。

全球的塑料污染正在呈上升趋势。仅2014年,就有两亿五千万吨的垃圾漂浮到海洋里。

科学家认为海鸟闻到塑料的味道时还以为是食物,因此就会吞食进去。因为海鸟是靠嗅觉来寻找食物的。

加利福尼亚大学的科研人员解释说,塑料垃圾在海洋中漂浮了一段时期之后会发出一种特殊的化学味道。

这种二甲硫醚含有硫气味道,有点像腐烂的海藻和煮过的白菜味道。

随着微观藻类或是浮游植物在海洋中的分解,它们附着在塑料的表面,因此就很容易被海鸟误以为食物吃进去。

研究人员呼吁对其他海洋的动物例如鱼、企鹅以及海龟等进行更多的研究,因为这些海洋生物也受塑料中的化学物的吸引。

他们说,也许可能生产出分解慢或是不容易吸引海藻附着的塑料制品。

与此同时,对那些风险最高的海鸟进行监视跟踪和保护。



【131、克隆人(通过克隆技术繁育的人类)】


克隆人(human cloning)已经不是科幻小说里的梦想,而是呼之欲出的现实。目前,已有三个国外组织正式宣布他们将进行克隆人的实验,美国肯塔基大学的扎沃斯教授正在与一位名叫安提诺利的意大利专家合作,计划在两年内克隆出一个人来。由于克隆人可能带来复杂的后果,一些生物技术发达的国家,现在大都对此采取明令禁止或者严加限制的态度。中国也明确表示反对进行克隆人的研究,而且主张把克隆技术和克隆人区分开来。科学从来都是一把双刃剑。克隆技术确实可能和原子技术一样,既能造福人类,也可以祸害无穷。但“技术恐惧”的实质,是对错误运用技术的恐惧,而不是对技术本身的恐惧。克隆人被复制的只能是遗传特征。

克隆背景

上世纪初,韦伯(H. J. Webber)创造了“克隆”这一词,其含义指由单个祖先个体经过无性繁殖而产生的其他个体。1938年,德国科学家首次提出了哺乳动物克隆的思想。1963 年J.B.S.Haldane在题为“人类种族在未来二万年的生物可能性”的演讲上采用“克隆(Clone)”的术语。1978年,美国科幻小说家罗维克(D.Rorvick)写了一本名叫《克隆人》(The Cloning of a man,该书中文译名为《复制人》)的书,内容是一位富商将自己体细胞核移植到一枚去核卵中,然后将其在体外卵裂成的胚胎移植到母体子宫中,经过足月的怀孕,最后生下了一个健康的男婴,这个男婴就是那位提供体细胞核商人的克隆人。1996年,体细胞克隆羊“多利”出世后,克隆迅速成为世人关注的焦点,人们不禁疑问:我们会不会跟在羊的后面?这种疑问让所有人惶惑不安。然而,反对克隆的喧嚣声没有抵过科学家的执着追求,伴随着牛、鼠、猪乃至猴这种与人类生物特征最为相近的灵长类动物陆续被克隆成功,总有一天,科学家会用人类的更多细胞复制出与提供细胞者一模一样的人来。

与一个相信外太空生命创造了人类的组织有关的公司周五宣布已经创造出了第一个克隆人。这家名为Clonaid的公司声称克隆了一名31岁的美国女子,克隆胚胎被移植到了这名女子的子宫内,但是却还是无法证实这一消息。

Clonaid公司负责人布里吉特-布瓦瑟利耶在迈阿密以北好莱坞举行的新闻发布会上表示:“我很高兴地宣布第一个克隆婴儿已经诞生了。”她同时还是“Raelians”宗教组织的主教。她表示女孩是在周四上午11:55出生的,由独立专家进行的基因测试将在八九天内得出结果。绝大多数科学家对于Clonaid都表示怀疑,他们怀疑该公司是否具有克隆人的技术。

密苏里大学生育生物科技教授普拉瑟表示,Clonaid所说的这名没有宣布姓名的独立专家将进行重要的DNA测试和比较,决定婴儿是否是克隆人。他说:“克隆人可能吗?有可能。我们在克隆动物时遇到问题了吗?是的。我们了解是什么原因导致这些问题吗?不。因此,我们不应该克隆人。”

Clonaid一直在与意大利不育专家安蒂诺里比赛,安蒂诺里上月宣称,克隆婴儿将在2003年1月出生,这引起了轩然大波。

克隆人的降生

位于芝加哥的“生物伦理中心”负责人谴责了Clonaid的行为,他说:“不管他们所说的是否真实,这表明一些堕落的科学家正在努力克隆人,他们不顾在哺乳动物实验中已经证明的危险。美国和世界其它国家应该尽快全面禁止这种危险的、不道德的行为。”梵蒂冈首席道德神学家也谴责了克隆人行为。

布瓦瑟利耶在新闻发布会上佩戴了“Raelian”银色徽章,这代表了无限的时间和空间。克隆人在“Raelian”的神学理论中具有重要地位,他们认为人是通过“科学创造”产生的,这不同于达尔文的生物进化论,也不同于主要宗教的造人理论。

“Raelians”的创始人克劳德-雷尔表示:“克隆是人类永生的关键。”他和一些投资者创建了位于巴哈马的Valiant风险投资公司,由该公司管理Clonaid研究项目,目标就是首先实现克隆人。

Clonaid在网站上表示,由于巴哈马政府的压力(担心在自己的岛上做试验),Valiant已经解散了。雷尔在2000年将Clonaid交给了布瓦瑟利耶。42岁的布瓦瑟利耶曾表示,自己24岁的女儿也将加入克隆胚胎携带者的行列。

科学家们认为,由于布瓦瑟利耶没有克隆动物和人类生育方面的经历,她的研究不可能成功,但是布瓦瑟利耶说:“别忘了我们谈的是孩子。”这个名叫“夏娃”的女婴体重为3.2公斤。雷尔说:“什么都阻止不了科学。”

意义

理论上,克隆人的好处第一是可以让那些得不到孩子而非常痛苦的不育患者有自己的孩子。其二,这样的克隆是只用丈夫妻子自己的精子卵子,这就避免了伦理上和心理上的阴影。还有,克隆还可以挽救濒危动物,保持人群性别的合理平衡,保护少数民族遗传基因。更重要的是,克隆人可被用来研究,以比较和证明环境与遗传对人成长究竟哪一个更重要。

但是关于克隆的部分推论并没有完全从科学上得到证实,而且有些科学实验还得出了相反的结论。比如,美国康涅狄格州的华裔科学家杨向中用一头13岁的老母牛的体细胞成功地克隆了10头牛犊,从DNA分析发现,克隆牛的端粒远远比其供体母牛的长,而且与自然生育的同龄小牛的端粒没有差别。这说明克隆牛的生物年龄与自然有性生育的牛的年龄完全一致,证明克隆后代没有早衰现象。

有人认为,克隆人是人类繁衍的一种方式和权利。全世界共有7000万男子没有任何形式的生育能力,克隆人是人类最后的繁衍方式,要攻克男性不育症,克隆技术可能是最后一柄利剑。而且也有很多不育的人因不能产生成熟精子主动要求科学家用克隆技术帮助他们孕育孩子。他们也有养育孩子、获得天伦之乐的权利。克隆人还有一个好处的,那就是可以增加人类的一种生存方式。在未来,克隆人将可能是人类求生的其中一种手段。

不良后果

克林顿说:“通过这种技术来复制人类,是危险的,应该被杜绝!”全国政协委员、中国科学院国家基因研究中心主任洪国藩也明确表示反对进行克隆人的研究,而主张把克隆技术和克隆人区别开来。

模拟克隆人

实际上,人们不能接受克隆人实验的最主要原因,在于传统伦理道德观念的阻碍。千百年来,人类一直遵循着有性繁殖方式,而克隆人却是实验室里的产物,是在人为操纵下制造出来的生命。尤其在西方,“抛弃了上帝,拆离了亚当与夏娃”的克隆,更是遭到了许多宗教组织的反对。而且,克隆人与被克隆人之间的关系也有悖于传统的由血缘确定亲缘的伦理方式。所有这些,都使得克隆人无法在人类传统伦理道德里找到合适的安身之地。但是,正如中科院院士何祚庥所言:“克隆人出现的伦理问题应该正视,但没有理由因此而反对科技的进步”。人类社会自身的发展告诉我们,科技带动人们的观念更新是历史的进步,而以陈旧的观念来束缚科技发展,则是僵化。历史上输血技术、器官移植等,都曾经带来极大的伦理争论,而当首位试管婴儿于1978年出生时,更是掀起了轩然大波,如今人们已经能够正确地对待这一切了。这表明,在科技发展面前不断更新的思想观念并没有给人类带来灾难,相反地,它造福了人类。就克隆技术而言,“治疗性克隆”将会在生产移植器官和攻克疾病等方面获得突破,给生物技术和医学技术带来革命性的变化。比如,当你的女儿需要骨髓移植而没有人能为她提供;当你不幸失去5岁的孩子而无法摆脱痛苦;当你想养育自己的孩子又无法生育……也许你就能够体会到克隆的巨大科学价值和现实意义。治疗性克隆的研究和完整克隆人的实验之间是相辅相成、互为促进的,治疗性克隆所指向的终点就是完整克隆人的出现,如果加以正确的利用,它们都可以而且应该为人类社会带来福音。

科学从来都是一把双刃剑。但是,某项科技进步是否真正有益于人类,关键在于人类如何对待和应用它,而不能因为暂时不合情理就因噎废食。克隆技术确实可能和原子能技术一样,既能造福人类,也可祸害无穷。但“技术恐惧”的实质,是对错误运用技术的恐惧,而不是对技术本身的恐惧。如今,世界各国对克隆人的态度多有“暧昧”,英国去年以超过三分之二的多数票通过了允许克隆人类早期胚胎的法案,而在美国、德国、澳大利亚,也逐渐听到了要求放松对治疗性克隆限制的声音。可以说,哪一个国家首先掌握了克隆人的技术,就意味着这个国家拥有了优势和主动,而起步晚的国家可能因此而遭受现在还无法预测的损失。如同当年美国首先掌握了原子能技术,虽然这项技术从一开始便展现着它罪恶的一面,但后来各国又不得不加紧这方面的研究和实验。单从这个角度上讲,对克隆人实验采取简单否定的态度也是值得探讨的。

至于人们担忧克隆技术一旦成熟,会有用心不良者克隆出千百个“希特勒”,或者克隆出另一个名人来混淆视听,则是对克隆的误解。克隆人被复制的只是遗传特征,而受后天环境里诸多因素影响的思维、性格等社会属性不可能完全一样,即克隆技术无论怎样发展,也只能克隆人的肉体,而不能克隆人的灵魂,而且,克隆人与被克隆人之间有着年龄上的差距。因此,所谓克隆人并不是人的完全复制,历史人物不会复生,现实人物也不必担心多出一个“自我”来。其实有学者指出,克隆人与被克隆人存在双胞胎效应,甚至两者可能共享同一思维与灵魂,如果存在这种情况,将会是一个巨大的发现。但是即使克隆人“希特勒”即使具有希特勒的灵魂,根据社会学的研究,在现今的环境下克隆人“希特勒”也不能有过去的作为,大众的争论其实更显示出其无知。而且克隆人“希特勒”也不会具有希特勒的灵魂,因为根据当今超心理学的研究 [1-3]  ,希特勒的灵魂早已投胎或者在地狱里,因此克隆人“希特勒”不会具有希特勒的灵魂。

如此说来,克隆人并不是潘多拉盒子里的魔鬼,它的所谓“可怕”不过是人们基于传统伦理道德观念之上的偏见和误解。也许,现在人们迫切需要做的,是以严肃的科学态度理性地看待克隆人,通过讨论达成共识,加快有关克隆人的立法,将其纳入严格的规范化管理之中。

然而,允许克隆人带来的不良影响真的可以禁止吗?规范化管理就能够杜绝坏事发生的可能吗?科技的发展给我们的生活带来了便利,比如,互联网和手机让通讯变得更快捷,但是现在人们的个人隐私也越来越容易被泄露。现在的人们害怕手机丢失带来的个人损失,如果克隆人已经被普及,那以后的人们不是连一根头发,一块皮屑也害怕丢失?因为你永远也不知道会不会有人拿了带有你基因的片段去复制出很多个你,如果走在路上碰见另外一个自己,会是多么惊悚的一件事啊!如果克隆人的技术得以成熟,面对基因一样的两个人,警察又该怎么分辨犯罪分子呢?克隆人能够带来的危害,我们必须预见到并使自己有能力解决,要不然这项技术就不应该轻易允许。

伦理问题

现在克隆技术还只能克隆出克隆羊,克隆牛等动物。虽然有某些科学家宣称已经成功克隆人,但目前由于技术、道德和法律等因素,应该还没有真正的克隆人出现,即使有可能也是处于秘密状态或是不被主流媒体所承认。

尽管基因被认为影响人类的行为和认识,但是相同的基因并不意味着所有的东西都相同;基本上没有人会否认,尽管一对双胞胎是通过相同的DNA自然“克隆”出来的,但是他们并非同一个人,他们有各自的经历和不完全重合的人格。但是看起来和正常的是,被克隆人和克隆人之间的关系就像双胞胎在不同的地方长大,尽管他们有相同的DNA,但是却有不同的成长环境。

如果一个人通过克隆的手段来复制一个和自己基因相同的人,作为自己的“孩子”,以使自己能“血脉相传”。这在伦理上的“传宗接代”的意义和传统的意义是不一致的,因为这样实际上是创造出了自己的双胞胎兄弟或姐妹。

但是目前的克隆技术还不是很发达,可能产生有严重生理缺陷的克隆人,且克隆人也会引起舆论的很大反对

是人是物

人们愿意乐观的看待克隆人研究,很大的因素是因为有些人会把克隆人研究的基因提取对象,以及把制造产生的个体当成物的客体或是说无人权的实验体。当每一个从事克隆人研究的人对克隆人主体性质的认识轻松略过不加理会时,这种项目的研究就会显得如同在动物身上研究鼠疫疫苗一样积极。克隆人是不是人呢?我想克隆人当然是人。因为,克隆人研究只是突破了人类有性繁殖的传统,使用了无性繁殖的手段,这种研究本身是攻克无性繁殖这一手段,其目的就是创造出与人一样有智能的生命,即使其胚胎生成方式不同,但克隆人生理机能完全与人无本质差异。因此无论从一般视角还是法律视角,克隆人就是人。我们知道,即使是一个没有知觉的植物人或神志不清的精神病人,他们都是自然人主体。人的主体资格权利能力不因是否具有完整的行为能力而受到限制或剥夺,人的自然权利、社会权利、法律权利都是平等的。基于这一点,所以说克隆人都应具有象自然人同样的公民权利。即他们应当有生命权,健康权,财产权,有性不受侵犯权,工作权,受教育权,甚至应有选举权和结婚权等等。

也许会有极端者要说,克隆人不是人只是一个物种,就是幻想片中的机器人,就像美国片中的终结者一样。这种回答是极为残忍的,这会使人想起日本的七三一部队,他们不是把人称做是实验品吗。把人当作实验品,杀人不叫杀人而是叫做实验,这是魔鬼逻辑。如果这样,克隆人的命运与动物在人类手中的命运还会有什么区别?克隆人将因此没有生命权、健康权。克隆人会不经法律允许被擅夺生命。克隆人将成为一种基因产品被任意交易。试想,如果这样,人类社会岂不要倒退到比奴隶社会还要残忍的境界,全人类都会陷入残杀和掠夺,电影中的可怕世界也必然会成为现实。因为,没有人会区别出克隆人与自然人的不同。只要有一个你是克隆人的借口,其随之遭受的命运就可以和被宰杀的牲畜一样可怕。

克隆人与克隆其它动物并不完全相同,需要新的技术突破。但这一邪教组织至今没有公布他们克隆人的具体技术细节,使不少科学家对克隆人的真实性存有怀疑。

人权

人都是社会性的,作为克隆人同样是。那些希望有一个克隆儿的父母毫无疑问也想有一个自立于社会的孩子。可是,由于克隆人的特殊背景,他的健康无法保证。由于健康及免疫力的先天问题,克隆人容易患有传染病、精神病,这一切使他的健康自生来就受到侵害,而这种侵害完全也是人为的。由于有疾病,周围的普通人自然很难接受克隆人,一个无法融入社会的克隆人又怎能实现一个正常人的价值呢。研究出来的克隆人如果连普通人应该享有的幸福都没有,连普通人被社会认可的水平都达不到,这种研究又有什么价值呢?这样的孩子难道不更是让父母担忧和痛苦吗?一个得不到社会认可的克隆人他的人格权、荣誉权又如何得到尊重呢?

克隆人也是经历了从一个到两个细胞,再按细胞几何级数增长而产生的生命,所以也可以认为克隆人与被克隆人是亲代与子代关系。再从生育过程看,由于经历了在母体子宫发育和最后分娩的程序与过程,也可以认为克隆人是被克隆人的孩子。

另一方面,从社会学和民俗学角度来看,只要社会约定俗成去这样看待克隆人与被克隆人的关系,称他们是同胞兄弟姊妹也好,称他们是亲代与子代也好,并非是什么大的伦理问题。而且,伦理是随社会变化而变化的。过去的三从四德是对妇女压抑的旧伦理,现在改过来了;过去人工授精,社会伦理不接受,现在也接受了,说明伦理并非两大问题。

你说的当然有理,否则也难以说明为什么绝大多数国家禁止克隆人,尤其在发生过灭绝人种大屠杀的德国对研究人胚胎和克隆人是坚决反对的。但是,话说回来,靠克隆人来创造一个天才或魔鬼,显然不是那么简单的事。

谁都知道,一个人能不能成才,成为什么样的才,即使一半取决于基因,也还有一半取决于后天的生活环境。把保留的爱因斯坦的细胞拿来克隆一个爱因斯坦,谁也没办法保证这个克隆的爱因斯坦就等于原来的爱因斯坦,除非你给克隆爱因斯坦创造一个过去爱因斯坦的环境,甚至必须是经受过二次大战,受过纳粹的残酷迫害,有过没有祖国的悲哀……如果没有这样的环境,会不会有第二个爱因斯坦,会不会有爱因斯坦的思想和情感,这是很难说的。所以,中国的先哲更强调后天环境的作用,"天将降大任于斯人也,必先苦其心志,劳其筋骨。

法律地位

克隆人具有自然人的法律主体资格,克隆人给社会带来法律主体上的混乱,克隆人研究行为是违法行为克隆人研究者涉嫌故意杀人及伤害罪。克隆人的受监护权被抚养权得不到保护,克隆人的生命健康权和人格权结婚权得不到保护,克隆人研究是对于进一步犯罪的引诱,克隆人的研究违背人类不变的伦理道德并且也是人类的陷阱。

世界上一邪教组织头目甩出一个令世人惊讶的消息,公开宣称他们已经制造出了克隆人。此外2001年5月30日《南方周末》报科学版登载了一篇关于克隆人的文章,文中表达了我国的某些科学界人士支持克隆人的言论,近一年来,克隆人成为社会各界的热门话题。在众说纷纭的时候,我想由于知识所限或者是其他的原因。他们并不了解克隆人的产生在法律方面存在着什么顽疾。时到今日,长期沉积在我思索之中关于克隆人的看法,一刻也不能沉默。我想如果不以法律的名义向克隆人说不,也许好多人还会对克隆人报有迷茫、幼稚甚至无知的幻想,成为别有用心的科学狂人的被欺骗对象。就像《指环王》中魔鬼就要复活一样,当恐怖即将袭来时,村民们却在忘怀地喧闹和狂欢。这使我感到不安,因为从法律角度看,支持克隆人研究就是一个走向危险的方向,法律反对克隆人!

本文所述是从法律角度剖析克隆人研究行为的违法性、犯罪性,以及克隆人如果出现的话,其主体性质、民事法律地位是如何的状态。由于学识浅薄,未免有疏漏不足之处,但我希望以此来唤醒那些为克隆人研究摇旗呐喊的“无知”知识分子的灵魂,望广大法律界同行为此深思,为此与我共同做出抵制克隆人研究的有益努力。

法律主体

法律所调整的主体有真实主体和虚拟主体之分,虚拟主体有若干个如国家、国际组织、企业法人、政党等都是,而真实主体只有一个,那就是自然人或者说公民。在只有一个真实主体类型的世界中,错综复杂的不公平不公正现象已经是层出不穷,试想如果出现了克隆人,这就意味着世界上出现了另一个真实主体,两个真实主体类型的世界,世界必将导致更为混乱。

克隆人的研究不会带来人类价值上的进步。人的价值不在于他的身体条件、肤色、身材,培养人的价值在于如何教育。一个自然人如果在后天的社会教育上不成功那么他必然不会有很高的社会价值。既然决定人类命运的是道德和社会的教育,那么的克隆人研究又有什么意义呢?

克隆人不能因其胚胎方式的不同而降低或否定他不具有人的法律地位。但这样就陷入一个矛盾,不把克隆人视为人是错误的,如果把克隆人视为人,那么在克隆人的研究中,在作为一个技术手段的进步过程中,研究者必然就要残害克隆人的生命,毫无疑问这就不是研究而是犯罪。

研究违法

克隆人的过程对于克隆人的生命健康存在着情节严重的伤害行为,这是违背宪法、刑法精神的行为。就我国而言,国家实行计划生育,人类自然生产都在限制之列,为什么还要进行另一种人口生产的实验。何况,我国人口的自然繁衍生育能力很强,绝对没有必要通过克隆方式创造人口。因此,在我国克隆人的研究是违背《计划生育法》的做法。

多利羊

从动物克隆的实验来看,克隆物种的成活率很低。在多莉羊的克隆实验中,277个胚胎融合仅仅成活了多利一个,成功率只有0.36%。许多有幸降生的克隆小羊,有很多很快死于心脏异常、尿毒症或呼吸困难。出生后的克隆动物部分个体表现出生理或免疫缺陷。血液的含氧量和生长因子的浓度低于正常;胸腺、脾、淋巴腺发育不正常等。

现在可以看出来,同正常生殖相比,通过克隆方式产生的生命大多存在着残疾、夭折。可以想象,在制造克隆人的过程中必定会出现各种各样的残疾的人类,或是残疾的胚胎或是残疾的婴儿。

科学家创造克隆人的行为具有故意杀人罪和故意伤害罪行为的犯罪特征。故意犯罪分直接故意和间接故意。直接故意是指明知行为结果的必然并积极追求。间接故意是指明知行为可能发生危害社会的结果,行为上放任这种结果的发生。

克隆人的研究存在着致人死亡或残疾的可能性后果,并且几乎是一种必然性。行为人在主观明知的情况下从事这种研究,由于其行为必然或极可能导致克隆人生命致死甚至致残,因此,这就是一种故意杀人和故意伤害罪,只不过是一种特殊类型。从主观心态和对后果的预见性上看,进行克隆人研究的科学家至少是具有犯罪间接故意的。杀人犯罪的方式有多种。比如有即时持刀毙人死命的犯罪,也有通过长期的药物毒害达到杀人目的的犯罪。对于一个正常生育下来的残疾儿来讲,这种人体上的残疾不可能被归咎于某个人的犯罪行为,因为,正常的生育出现残疾儿是无法预见的。但对于研究克隆人的科学家来讲,正是因为其明知并使用了一种特别的行为方式而导致了新生儿的死亡或伤残夭折,因此其应当承担相同于故意杀人和故意伤害罪的刑事责任。

我国禁止克隆人,但是目前没有任何一条明确法规规定克隆人的研究属于故意杀人和故意伤害罪。

克隆人没有监护人

自然人正常降生后,一般有父母作为合法的监护人。当其父母逃避监护和抚养责任时,这不仅要受到道德的谴责,还应受到民事责任的追究。作为克隆人,谁是他们的父母,这是一个非常重要的问题。最初的克隆技术基本是有性繁殖的继续,有精子供体和卵子供体,理论上是存在父母的。但现在提供体细胞核的克隆技术已经出现,无性生殖基本成熟。克隆人基本是体细胞核提供者的基因翻版,但提供体细胞核者有可能与其年龄相当的人,因此从伦理上应当做父亲的体细胞提供者在年龄和行为能力上也许并不可以。

实质上无论是那一种技术,克隆人几乎都是找不到他们的父母。也许他们的父母根本不认识,他们只是研究者的一个“研究成果”。

克隆人还有另一种可能会是被某个母体代孕后降生的。克隆人的代孕母亲是否有义务成为其监护人,这也很难。因为代孕母亲所生的孩子也许与自己并无一点血缘关系,既然没有血缘关系,也不能要求代孕者承担监护抚养义务。由于克隆技术已经到了单性繁殖的水平,因此,克隆人甚至享受不了非婚生子的待遇,降生之后就是一个彻底的孤儿。

让我们想象,一个从身体机能上存在缺陷的人,同时在社会地位上同样存在缺陷,这不是一种残忍吗。谁来看护他,谁来教育他,他又能如何被塑造成一个有益于社会的人呢。也许,克隆人的生命还不如真正的动物幸运。动物和小鸟出生都有母亲来哺育,喂养,而克隆人从来到世界上就是一个牺牲品,实验品。相信,克隆人的感知力与人类是一致的,他们同样惧怕疼痛,惧怕孤独,惧怕流血,惧怕死亡;他们需要亲情,需要友情,需要爱情,但这一切他们又怎能得到呢。

由于没有监护人,代孕人与研究人之间完全可以是一种商业合同关系。生完了孩子,养育到一定时间,即可交“货”。这时研究者如何利用这些生命,他们可能是为委托人生产下一代,或者是复制品;但他们也完全可以为他们自身的犯罪目的或委托人的犯罪目的而自由地处置这些人类。这所有的一切将因克隆人没有父母监护显得更为随便。

2004年10月21日 安南秘书长表示支持治疗性克隆人。2005年3月8日,不具约束力的《联合国关于人的克隆的宣言》获得通过,该宣言反对“违背人类尊严和对人的生命的保护的一切形式的人的克隆”。

中华人民共和国政府“不赞成、不允许、不支持、不接受”任何生殖性克隆人实验,但不反对治疗性克隆。

美国众议院分别于1998年、2001年、2004年和2007年进行关于是否禁止所有形式(包括生殖性和治疗性的)人类克隆的投票,但每次众议院与参议院的分歧都导致两个对立的提议(“完全禁止克隆人”与“禁止生殖性克隆人”)同时搁浅。

进展

一是血缘生育构成了社会结构和社会关系。为什么不同的国家、不同的种族几乎都反对克隆人,原因就是这是另一种生育模式,现在单亲家庭子女教育问题备受关注,就是关注一个情感培育问题,人的成长是在两性繁殖、双亲抚育的状态下完成的,几千年来一直如此,克隆人的出现,社会该如何应对,克隆人与被克隆人的关系到底该是什么呢?二是身份和社会权利难以分辨。假如有一天,突然有20个儿子来分你的财产,他们的基因都一样,该咋办?是不是要像汽车挂牌照一样在他们额头上刻上克隆人A0001、克隆人A0002之类的标记才能识别。第三,支持克隆人的人有一个观点:解决无法生育的问题。但一个没有生育能力的人克隆的下一代还会没有生育能力。你自认为优秀,可克隆出的人除血型、相貌、基因和你一样外,其性格、行为可能完全不同,你能保证克隆人会和你一样优秀而不误入歧途吗?[一般父母能保证自己的小孩不误入歧途么?不能吧,难道他们就没有生育的权利了?小孩是否误入歧途不在于是不是克隆出来的,在于后天环境。]在克隆人研究中,如果出现异常,有缺陷的克隆人不能像克隆的动物随意处理掉,这也是一个麻烦。因此在目前的环境下,不仅是观念、制度,包括整个社会结构都不知道怎么来接纳克隆人 。

益处

器官贩子可以绝迹了

用克隆的方法制造出所需要的组织细胞,用来救助人体某个濒临绝境的器官,这在我看来是功德无量的大好事。在医疗上,器官移植直到今天还是大问题,每年有那么多人因为等不到供体而失去了生的希望,而另一方面罪恶的器官交易又不断在暗中活动,一些国际性的犯罪团伙利用人体器官的这种悬殊供需关系大发肮脏之财,贩人、杀人、窃婴、走私等等无所不为。前一阵还报道过某国一个“狼外婆”把亲外孙给器官贩子的事,令人毛骨悚然。

克隆人类胚胎的确可以获得跟病人完全吻合的细胞、组织甚至是器官。这对于挣扎在死亡线上的白血病、帕金森氏病、心脏病以及癌症病人来说,绝对是天降福音,可是一旦放开克隆人类胚胎,谁能保证它一定只供治病救人之用?想想看,我们现在恨之入骨的某些毒品,不也曾经被作为医疗上的麻醉剂,可一旦滥用、被不法之徒利用,不也就会害得人家破人亡吗?

益处自然显而易见。

其次,维持人的生命。当一个人生命垂危时,取出一个体细胞保存起来,复制一个他,则等于维持了他的生命,如此周而复始,甚至可以使他得到永生。

克隆自己

一位美国专家说过,无论你相信还是怀疑,无论你支持还是反对,明年,“克隆人的潘多拉盒子将被打开”,从那个盒子里跑出来的是惊喜也好,是噩耗也好,人类都只能接受而无法阻止。从这个意义上看,2002年真的是一个“国际克隆人年”。

2002年,有一个话题让全世界的科学家都感到紧张和激动,那就是:人类能不能克隆自己?

生命的进化是一个悠久而漫长的历史,不知经过了多少岁月的优胜劣汰,人类才有了今天。试想一下:只要在实验室里动动手,无须再千年万年地苦苦等待,你制造的那个也叫做“人”的产品就能立等可取地问世,你是不是也有了做一回上帝的感觉?

于是,难怪所有的科学家一听到这个消息,无不在手心里捏出了一把汗———有人为此震惊,也有人为此兴奋。

最兴奋的是三个人。 国际科学界把他们称为“克隆人三剑客”,这是较为客气的说法;也有人更直截了当,干脆就把他们叫做“道德的三疯子”。 “三疯子”是谁?

“三疯子”是指意大利科学家塞韦里诺·安蒂诺里、美国邪教团体“雷利安运动”的法国籍首席科学家布里吉特·布瓦瑟利耶和美国肯塔基州列克星顿大学再生生理学退休教授帕诺斯·扎沃斯。

57岁的安蒂诺里可谓声名远扬。他被英国人称为“克隆先生”,被西班牙人称为“克隆大夫”,被德国人称为“巫医”,被意大利人称为“克隆疯子”。他倒不是很在意别人叫他什么,他把自己称为“不可能出生的孩子”之父。

4月23日,安蒂诺里在意大利国家电视台宣布,他已使3名妇女克隆受孕。5月8日,他在罗马召开新闻发布会说,这3名妇女目前胚胎发育正常,预计一个克隆婴儿将于2003年1月问世。安蒂诺里一直就是医学界的叛逆者,他似乎打定主意,要用毕生精力与正常的医学研究为敌。1988年他就制造了一起轰动世界的“丑闻”,用人工受孕的方法把一个母亲的受精卵植入其女儿的子宫中,让这个只有20岁的女儿代替母亲生下了一个孩子。这个婴儿第一次让世人清楚地意识到,人工受精技术固然能够造福人类,但是也能把人类拖到极为尴尬的道德伦理的边缘上。

1994年,安蒂诺里又创造了另一个“奇迹”,使一个63岁的妇女成功地生下一个男孩。迄今为止,还没有人打破他所创造的妇女生育年龄的最高记录。2015年8月德国65岁老妇劳尼克通过人工授精怀孕26周后,产下3男1女。

现在,安蒂诺里要玩一个更为疯狂的游戏了,那就是克隆人类。“三疯子”之二的布里吉特.布瓦瑟利耶,是美国一个邪教团体“雷利安运动”的法国籍首席科学家。今年6月,美国食品与药物管理局发现了布瓦瑟利耶所领导的一个秘密克隆人实验室,该局当即勒令实验室停止一切克隆人的实验。但是,这个“疯子”则肆无忌惮地表示,就算要挨一颗子弹,她也要在明年克隆出第一个小孩。

第三个“疯子”是帕诺斯·扎沃斯,这个出生于希腊的科学家曾是安蒂诺里的同事。他发表过的医学评论文章大约有400篇,曾在全球作过至少300场医学演讲,作品被译成10种语言在全世界广为流传。扎沃斯目前有两个实验室,9名研究人员,扎沃斯说,他们能完成克隆人的全部工作。据说,他手上有12对正等待接受克隆婴儿的夫妻。克隆人真的会问世吗11月26日,安蒂诺里再次在罗马引爆一颗舆论炸弹。他透露说,目前,一个怀有克隆胚胎的妇女已怀孕33周,B超显示胎儿为男性,重约2.7公斤,发育状态良好。如果不发生意外的话,世界上第一个克隆人就将于明年1月的第一个星期诞生。

这名孕妇是否确有其人?她是否就是安蒂诺里在5月提到的那几名已怀孕数周的妇女之一?她究竟是哪国人?她将会在哪里分娩?是谁在从事这一试验?安蒂诺里是否参与其中?他们采用了哪一种克隆技术?是否能保证婴儿的健康而避免动物克隆出现的缺陷?对这些问题,安蒂诺里一概避而不答。安蒂诺里引发了一场全球性的大争论,是否要接受克隆人的问题已迫在眉睫。

许多专家指出,动物胚胎的克隆需要做大量的实验,而克隆人类胚胎的难度更大。按照现有技术水平,将生殖性克隆技术应用于人类,各种条件均不具备,也就是说,安蒂诺里根本不具备克隆人的能力。

安蒂诺里的前合作伙伴、美国科学家扎沃斯也对安蒂诺里的话表示怀疑,他说,目前有关克隆人的一切消息都只是安蒂诺里向媒体发布的,既没有提供论文、数据,也没有同行验证,甚至无法证明参与实验妇女的婴儿是不是克隆产物。

因此,有分析人士说,安蒂诺里不过是在故弄玄虚,哗众取宠。

然而,鉴于安蒂诺里的一贯作为,大多数人认为,对于这个已完全置道德、伦理和法律于不顾的“疯子”来说,还是宁可信其有更明智一些。

弊端

克隆人孰弊孰利克隆人弊端无穷。首先是技术上的不完善。许多国家目前已成功掌握了动物克隆技术,但是,成功率仅为2%左右,而且一旦操作失误,克隆出的动物很可能出现先天性残疾甚至早夭。例如,世界首例克隆羊多莉,就被发现存在未老先衰现象。假设存在克隆人,一般克隆体的寿命是低于常人的,而且智商和体力也有缺陷。因此,将这种极不成熟的技术应用于人类,是“非常不人道的”,如果被克隆的人出现生理缺陷,克隆者则难逃罪责。

其次,克隆人的出现给人类自身存在带来了巨大冲击。 克隆人会给自然进化了若干年代的人类带来什么影响?它是否会干扰或阻断人类以后的进化过程并最终危及人类的存在?被克隆出来的人,究竟是人还是一个由人类制造的产品?它是否应当和正常人一样,拥有同等的社会权利和社会义务?另外,人类该怎样对待那些被克隆出来的“残次品”? 最为可怕的是,一旦人口可以在实验室里被成批地复制出来,那么,这个世界还有没有办法去约束它们和控制它们?人类社会现有的法律和制度会不会被完全颠覆?

仅仅想一想,也会令人不寒而栗。 但是,为什么会有那么多人依旧要铤而走险跃跃欲试呢? 归根结底,还是看到了克隆技术的巨大市场。这个市场到底有多大?没有人敢估计,也没有人能估计出来。

大多数科学家都认为,克隆技术应当广泛用于人类医疗领域,因为在攻克遗传性疾病和器官移植等方面,它所能发挥的作用没有任何其它技术可以比拟,它能够挽救成千上万人的宝贵生命。目前,许多国家已明确表态,支持“治疗性克隆”技术研究,希望这一技术最终能造福人类。

但是,“生殖性克隆”被大多数国家所反对。全世界已有20多个国家明令禁止生殖性克隆。英国去年年底通过了禁止克隆人法案,成为世界上第一个从法律上禁止克隆人的国家。美国也通过一项法案,确定克隆人研究为非法。在安蒂诺里的祖国意大利,反对克隆人研究的呼声也一直不断。目前,有关制定禁止克隆人研究的国际法讨论正在进行之中。[注释:联合国第六(法律)委员会早在2005之年前就提出了建立一个国际法的想法,不过因为尽管各国对生殖性克隆基本持反对态度,但是在对于治疗性克隆方面却大相径庭。所以最后他们放弃了制定国际法并退而求其次而让各位成员国对政治宣言进行表决。]

结果会怎样,人们都在拭目以待。但愿安蒂诺里这一次是和全世界开了一个大玩笑。 可是他如果没有开玩笑,那么,他就是在向全世界做了一个大挑战。怎样面对这个挑战? 世界准备好了吗?



【132、兰州大学Science最新发文:丹尼索瓦人-白石崖溶洞遗址沉积物古DNA分析】


2020年10月30日 中科院

编辑推荐:

经过多年的努力,兰州大学主导的研究团队在白石崖溶洞的研究获得重大研究成果,发现白石崖溶洞遗址保存有丰富的中更新世和晚更新世古人类活动遗存,成功获取丹尼索瓦洞以外的首个丹尼索瓦人线粒体基因序列,揭示丹尼索瓦人在晚更新世长期生活在青藏高原。

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丹尼索瓦人,遗传特征研究深入,是新发现的一支古老型人类(1-4),与曾广泛分布在欧洲的尼安德特人是姐妹群(5, 6),对现代大洋洲、东亚、南亚和美洲原住人群有遗传贡献(2, 7, 8),是国际广泛关注的研究热点。

此前,兰州大学和中科院青藏高原研究所带领的研究团队报道了发现于青藏高原东北部白石崖溶洞的夏河人下颌骨化石的研究成果,利用古蛋白分析方法鉴定其为丹尼索瓦人,利用铀系测年方法将其年龄确定为距今至少16万年。然而,因为夏河人化石鉴定为丹尼索瓦人主要依据古蛋白中的一个氨基酸变化,并且化石缺乏埋藏地层和共存考古遗存信息,因此,该化石尽管极大地推动了青藏高原史前人类活动和丹尼索瓦人的研究,但其所揭露的这支分布在青藏高原上的丹尼索瓦人的信息却也非常有限,比如对其时空分布、遗传特征和文化内涵等所知甚少。

为全面了解夏河人下颌骨所代表人群在青藏高原生活的情况,自2010年开始,由现中科院青藏高原研究所所长陈发虎院士带领的兰州大学环境考古团队既已在白石崖溶洞及其所在甘加盆地开展考古调查和研究工作。2018年,由团队骨干张东菊教授带领的以兰州大学研究生为主的环境考古团队,对白石崖溶洞遗址进行首次考古发掘,并邀请国内外多个研究团队进行多学科综合研究。

经过多年的努力,兰州大学主导的研究团队在白石崖溶洞的研究获得重大研究成果,发现白石崖溶洞遗址保存有丰富的中更新世和晚更新世古人类活动遗存,成功获取丹尼索瓦洞以外的首个丹尼索瓦人线粒体基因序列,揭示丹尼索瓦人在晚更新世长期生活在青藏高原。相关研究成果于北京时间2020年10月30日凌晨两点在国际顶级学术期刊Science正式在线。

研究团队的发掘和研究工作显示,该遗址保存有连续的旧石器文化层和丰富的旧石器考古遗存,包括大量的石制品和骨骼遗存。沉积物的多指标分析显示,地层堆积主要为原生堆积,考古遗存未经过明显扰动。洞穴沉积物一般来源和搬运较为复杂,准确测年较为困难。研究团队在第1-6层选择了14件动物骨骼AMS14C测年,发现第4-6层的骨骼已经超出14C测年上限。同时,在第2-10层采集了12个光释光样品。结合AMS14C和光释光测年结果,建立贝叶斯年龄模型,为遗址建立了距今~19-~3万年的可靠年龄框架。

沉积物DNA分析是一种新兴的古DNA分析技术,考古遗址沉积物可追踪相关遗址DNA保存状况及可能存在的远古人类,弥补了人类化石一般可遇而不可求的缺憾,极大地扩大了研究对象,打开了研究旧石器考古遗址人群演化的新窗口。这项新技术的强大之处在白石崖溶洞遗址沉积物的古DNA分析研究中得到了印证。遗址发掘前,研究团队邀请中科院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹研究员一起开展沉积物DNA分析研究,张东菊教授与付巧妹研究员一起制定了古DNA分析沉积物样品的采样计划,确保样品采集和运送过程中不会受到现代人类的污染。为了把目标DNA从海量环境微生物DNA中识别、分离出来,付巧妹研究员团队通过高效的古DNA捕获技术尝试钓取35个样品的242种哺乳动物和人类的线粒体DNA,并使远古人类的DNA得以富集。

这些古DNA如同一把钥匙,打开了通往数万年前的世界的大门。分析显示,沉积物中的动物古DNA,包括犀牛、鬣狗等灭绝动物,与遗址发现的动物骨骼遗存一致。这是迄今为止首次在夏河县区域发现它们的存在,拓宽了我们对这些灭绝动物栖息范围的认知。

更激动人心的是,付巧妹研究员团队通过54个不同现代人、23个尼安德特人、4个丹尼索瓦人和一个40万年前古人类Sima个体的线粒体基因组,甄别出分属于现代人、尼安德特人及丹尼索瓦人等各自支系特有的突变,在此基础上,明确了白石崖洞的四个地层里有已灭绝的古人类——丹尼索瓦人——的线粒体DNA。通过分析,除了极少数样品,大部分地层取样都没有受到当今现代人DNA的污染,这显示出研究团队在发掘之前制定严格并完备的取样计划以避免污染的重要性。

此外,特有遗传突变等多种计算显示,土壤沉积物的样品存在多个个体的DNA,也就无法通过叶端定年(tip dating)计算相关样品的年代。因此,只能根据地层测年结果对样本年代进行推测。据估计,其中三个地层的丹尼索瓦人DNA主要出现于距今3-5万年(地层2和3)和距今6-7万年(地层4)前后。通过线粒体DNA系统发育树分析,这些地层(2,3,4)里的古人类DNA与来自俄罗斯阿尔泰山脉丹尼索瓦洞穴的晚期丹尼索瓦人(Denisova 3和Denisova 4)有最紧密的遗传联系。这也引出了一个引人遐思的问题:在3、4万年前,当现代人抵达青藏高原时,这些白石崖溶洞的丹尼索瓦人是不是也还活着呢?相反的,光释光测年约10万年前的地层中(地层7)的丹尼索瓦人线粒体DNA分析结果显示,他们在更早的时候就与晚期丹尼索瓦人分离开来了。这是首次在丹尼索瓦洞穴之外的地方发现丹尼索瓦人,是支撑丹尼索瓦人分布广泛的一个有力证据。以上结果在与古DNA领域泰斗——马普进化人类学研究所的Svante Paabo教授团队讨论时得到了认可。

综合夏河下颌骨化石和白石崖溶洞的最新研究结果来看,丹尼索瓦人自倒数第二次冰期至末次冰期都生活在青藏高原,并且与阿尔泰山脉地区的晚期丹尼索瓦人有最紧密的遗传联系,进一步证实丹尼索瓦人曾广泛分布于欧亚大陆东侧。

白石崖溶洞的最新研究成果,为白石崖溶洞遗址的丹尼索瓦人活动提供了可靠的地层学、考古学、年代学和遗传学证据,为进一步理解丹尼索瓦人的时空分布、遗传特征、文化特征、环境适应等研究提供了重要科学依据,并且对重建青藏高原古人类活动历史和厘清东亚古人类演化历史具有重要意义。此项成果是在中国考古遗址沉积物中提取古人类DNA的第一个成功案例。

本文第一和通讯作者为兰州大学教授、中科院青藏高原研究所和青藏高原地球科学卓越创新中心特聘客座研究员张东菊,最后通讯作者为中科院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹研究员,澳大利亚伍伦贡大学李波副教授和德国马普实验室进化人类学研究所Svante Paabo教授为共同通讯作者。



【133、联合国徽章联合国公约与宣言检索系统】


外层空间

关于各国在月球和其他天体上活动的协定

通过日期 联合国大会1979年12月5日第34/68号决议通过并开放给各国签字、批准和加入

生效日期 按照第19(3)条规定,于1984年7月11日生效

批准情况 查看签署及保留声明

原始文本 查看大会第34/68号决议或条约科认证副本

本公约各缔约国,

注意到各国在月球和其他天体的探索和利用方面所获得的成就,

认识到构成地球的天然卫星的月球在探索外层空间方面起着重大的作用,

决心在平等基础上促成各国在探索和利用月球和其他天体方面合作的进一步发展,

切记不使月球成为国际冲突的场所,

铭记着开发月球和其他天体的自然资源所可能带来的利益,

回顾《关于各国探索和利用外层空间包括月球与其他天体活动所应遵守原则的条约》、《援救、送回宇宙航行员以及归还发射到外层空间的实体的协定》、《空间物体造成损害的国际责任公约》和《登记射入外层空间物体公约》,

考虑到对于此类有关月球和其他天体的国际文书的各项条款必须参照外层空间的探索和利用的继续进展,加以阐释和发展,

达成协议如下:

第一条

1. 本协定内关于月球的条款也适用于太阳系内地球以外的其他天体,但如任何此类天体已有现已生效的特别法律规则,则不在此限。

2. 为了本协定的目的,“月球”一词包括环绕月球的轨道或其他飞向或飞绕月球的轨道。

3. 本协定不适用于循自然方式到达地球表面的地球外物质。

第二条

月球上的一切活动,包括其探索和利用在内,应按照国际法,尤其是联合国宪章的规定,考虑到一九七○年十月二十四日大会通过的关于各国依联合国宪章建立友好关系和合作的国际法原则宣言,顾及维持国际和平与安全及促进国际合作与相互谅解的利益并适当顾及所有其他缔约国的相应利益予以进行。

第三条

1. 月球应供全体缔约国专为和平目的而加以利用。

2. 在月球上使用武力或以武力相威胁,或从事任何其他敌对行为或以敌对行为相威胁概在禁止之列。利用月球对地球、月球、宇宙飞行器、宇宙飞行器或人造外空物体的人员实施任何此类行为或从事任何此类威胁,也应同样禁止。

3. 缔约各国不得在环绕月球的轨道上或飞向或飞绕月球的轨道上,放置载有核武器或任何其他种类的大规模毁灭性武器的物体,或在月球上或月球内放置或使用此类武器。

4. 禁止在月球上建立军事基地、军事装置及防御工事,试验任何类型的武器及举行军事演习。但不禁止为科学研究或为任何其他和平目的而使用军事人员。也不禁止使用为和平探索和利用月球所必要的任何装备或设备。

第四条

1. 月球的探索和利用应是全体人类的事情并应为一切国家谋福利,不问它们的经济或科学发展程度如何。应依照联合国宪章规定,充分注意今世与后代人类的利益、以及提高生活水平与促进经济和社会进步和发展的需要。

2. 缔约各国应遵循合作和互助原则从事一切有关探索和利用月球的活动。按照本协定进行的国际合作,应尽量扩大范围,并可在多边基础上、双边基础上、或通过政府间国际组织进行。

第五条

1. 缔约各国应在实际可行的范围内尽量将它们在探索和利用月球方面的活动告知联合国秘书长以及公众和国际科学界。每次飞往月球的任务的时间、目的、位置、轨道参数和期间的情报应在发射后立即公布,而关于每次任务的结果,包括科学结果在内的情报则应在完成任务时公布。如果一次飞行任务的期间超过六十天,应将任务进行情况的情报,包括科学结果在内,每隔三十天公布一次。如飞行任务超过六个月,则在六个月以后,只须将这方面的重要补充情报予以公布。

2. 如一个缔约国获知另一缔约国计划同时在月球上的同一区域、或环绕月球的同一轨道、或飞向或飞绕月球的同一轨道进行活动时,应立即将其自己进行活动的时间和计划通知该缔约国。

3. 缔约各国在进行本协定所规定的活动时,应将其在外层空间,包括月球在内所发现的可能危及人类生命或健康的任何现象以及任何有机生命迹象,通知联合国秘书长、公众、和国际科学界。

第六条

1. 所有缔约各国都享有不受任何种类的歧视,在平等基础上,并按照国际法的规定在月球上从事科学研究的自由。

2. 缔约各国为促进本协定各项规定的实施而进行科学研究时,应有权在月球上采集并移走矿物和其他物质的标本。发动采集此类标本的缔约各国可保留其处置权,并可为科学目的而使用这些标本。缔约各国应顾到宜否将此类标本的一部分供给感兴趣的其他缔约国和国际科学界作科学研究之用。缔约各国在进行科学研究时,也可使用适当数量的月球矿物和其他物质以支援它们的任务。

3. 缔约各国同意于派遣人员前往月球或在其上建立装置时,在实际可行的范围内宜尽量交换科学和其他人员。

第七条

1. 缔约各国在探索和利用月球时,应采取措施,防止月球环境的现有平衡遭到破坏,不论这种破坏是由于在月球环境中导致不利变化,还是由于引入环境外物质使其环境受到有害污染,或由于其他方式而产生。缔约各国也应采取措施防止地球环境由于引入地球外物质或由于其他方式而受到有害影响。

2. 缔约各国应将它们按照本条第1款所采取的措施通知联合国秘书长,并应尽一切可能预先将它们在月球上放置的一切放射性物质以及放置的目的通知秘书长。

3. 缔约各国应就月球上具有特殊科学重要性的地区向其他缔约国和秘书长提出报告,以便在不损害其他缔约国权利的前提下,考虑将这些地区指定为国际科学保护区,并经同联合国各主管机构协商后,对这些地区商定特别保护办法。

第八条

1. 缔约各国可在月球的表面或表面之下的任何地点进行其探索和利用的活动,但须遵守本条约的其他规定。

2. 为此目的,缔约各国特别可以:

(a) 在月球上降落及从月球发射外空物体;

(b) 将它们的人员、外空运载器、装备、设施、站所和装置放置在月球的表面或表面之下的任何地点。人员、外空运载器、装备、设施、站所和装置可在月球表面或表面之下自由移动或自由被移动。

3. 缔约各国依据本条第1款和第2款进行的活动不应妨碍其他缔约国在月球上的活动。发生此种妨碍时有关缔约各国应依照第十五条第2款和第3款规定进行协商。

第九条

1. 缔约各国可在月球上建立配置人员及不配置人员的站所。建立站所的缔约国应只使用为站所进行业务所需要的地区,并应立即将该站所的位置和目的通知联合国秘书长。以后每隔一年该缔约国应同样将站所是否继续使用,及其目的有无变更通知秘书长。

2. 设置站所应不妨碍依照本协定及关于各国探索和利用外层空间包括月球与其他天体活动所应遵守原则的条约第一条规定在月球上进行活动的其他缔约国的人员、运载器和设备自由进入月球所有地区。

第十条

1. 缔约各国应采取一切实际可行的措施,以保护在月球上的人的生命和健康。为此目的,缔约各国应视在月球上的任何人为关于各国探索和利用外层空间包括月球和其他天体活动所应遵守原则的条约第五条所称的宇宙航行员,并视其为营救宇宙航行员、送回宇宙航行员和归还发射到外层空间的物体的协定所称外空飞行器人员的一部分。

2. 缔约各国应以其站所、装置、运载器、及其他设备供月球上遭难人员避难之用。

第十一条

1. 月球及其自然资源均为全体人类的共同财产,这将在本协定的有关条款,尤其是本条第5款中表现出来。

2. 月球不得由国家依据主权要求,通过利用或占领,或以任何其他方法据为已有。

3. 月球的表面或表面下层或其任何部分或其中的自然资源均不应成为任何国家、政府间或非政府国际组织、国家组织或非政府实体或任何自然人的财产。在月球表面或表面下层,包括与月球表面或表面下层相连接的构造物在内,安置人员、外空运载器、装备设施、站所和装置,不应视为对月球或其任何领域的表面或表面下层取得所有权。上述条款不影响本条第5款所述的国际制度。

4. 缔约各国有权在平等基础上和按照国际法和本协定的规定探索和利用月球,不得有任何性质的歧视。

5. 本协定缔约各国承诺一俟月球自然资源的开发即将可行时,建立指导此种开发的国际制度,其中包括适当程序在内。本款该按照本协定第十八条的规定予以实施。

6. 为了便利建立本条第5款所述的国际制度,缔约各国应在实际可行的范围内尽量将它们在月球上发现的任何自然资源告知联合国秘书长以及公众和国际科学界。

7. 即将建立的国际制度的主要宗旨应为:

(a) 有秩序地和安全地开发月球的自然资源;

(b) 对这些资源作合理的管理;

(c) 扩大使用这些资源的机会;

(d) 所有缔约国应公平分享这些资源所带来的惠益,而且应当对发展中国家的利益和需要,以及各个直接或间接对探索月球作出贡献的国家所作的努力,给予特别的照顾。

8. 有关月球自然资源的一切活动均应适当进行,以便符合本条第7款所订各项宗旨以及本协定第六条第2款的规定。

第十二条

1. 缔约各国对其在月球上的人员、运载器、装备、设施、站所和装置应保有管辖权和控制权,外空运载器、装备、设备、站所和装置的所有权不因其在月球上而受影响。

2. 凡在预定位置以外的场地发现的运载器,装置及装备或其组成部分应依照营救宇宙航行员、送回宇宙航行员和归还发射到外层空间物体的协定第五条处理。

3. 缔约各国如遇足以威胁人命的紧急情况时,可使用其他缔约国在月球上的装备、运载器、装置、设施或供应品。此种使用应迅速通知联合国秘书长或有关缔约国。

第十三条

一个缔约国获悉并非其本国所发射的外空物体在月球上坠毁、强迫着陆、或其他非出自本意的着陆时,应迅速通知发射该物体的缔约国和联合国秘书长。

第十四条

1. 本协定缔约各国对于本国在月球上的各种活动应负国际责任,不论这类活动是由政府机构或非政府团体所进行的,并应负国际责任保证本国活动的进行符合本协定所载的各项规定。缔约各国应保证它们所管辖的非政府团体只有在该缔约国的管辖和不断监督下方可在月球上从事各种活动。

2. 缔约各国承认,由于在月球上的活动的增加,除关于各国探索和利用外层空间包括月球与其他天体活动所应遵守原则的条约和空间物体所造成损害的国际责任公约内的条款以外或许需要有关在月球上引起的损害赔偿责任的细节办法。对任何此类办法的拟订均应依照本协定第十八条所规定的程序。

第十五条

1. 每一缔约国得查明其他缔约国从事探索及利用月球的活动确是符合本协定的规定。为此目的,在月球上的一切外空运载器、装备、设施、站所和装置应对其他缔约国开放。这些缔约国应于合理期间事先发出所计划的参观通知,以便举行适当协商和采取最大限度的预防措施,以保证安全和避免干扰被参观设备的正常操作。为实行本条,任何一个缔约国可使用其自己的手段,亦可在任何其他缔约国的全面或局部协助下,或经由联合国体制内的适当国际程序,遵照宪章的规定采取行动。

2. 一个缔约国如有理由相信另一缔约国未能履行依照本协定所负的义务或相信另一缔约国妨害其在本协定规定下所享有的权利时,可要求与该国举行协商。接获此种要求的缔约国应立即开始协商,不得迟延。任何其他缔约国如提出要求,应有权参加协商。每一参加此等磋商的缔约国,应对任何争议寻求可以互相接受的解决办法,并应体念所有缔约各国的权利和利益。上项磋商结果应通知联合国秘书长,并由秘书长将所获情报转送一切有关缔约国。

3. 如果磋商结果未能导致一项可以互相接受而又适当顾及所有缔约国权利和利益的解决办法,有关各国应采取一切措施,以他们所选择的并且适合争端的情况和性质的其他和平方法解决这项争端。如果在开展协商方面发生困难或协商结果未能导致一项可以互相接受的解决办法,任何缔约国可无须征求任何其他有关缔约国的同意要求联合国秘书长协助解决争端。一个缔约国如果没有同另一有关缔约国保持外交关系,则应自行选择由其自己出面参加协商或经由另外的缔约国或秘书长作为中间人参加协商。

第十六条

除第十七条至第二十一条外,凡在本协定内提及国家时,应视为适用于进行外空活动的任何政府间国际组织,但该组织须声明接受本协定内所规定的权利和义务,并且该组织的多数会员国须为本条约及关于各国探索和利用外层空间包括月球与其他天体活动所应遵守原则的条约的缔约国。为本协定缔约国的任何此等组织的会员国,应采取一切适当步骤,以保证该组织依照上述规定发表声明。

第十七条

本协定任何缔约国均得对本协定提出修正案。修正案对于每一接受修正案的本协定缔约国在本协定多数缔约国接受修正案时发生效力,其后对于本协定其余每个缔约国,在该缔约国接受修正案之日发生效力。

第十八条

本协定生效后十年,联合国大会应在临时议程内列入审查本协定的问题,以便参照本协定过去的实施情况,审议是否需加修正。但在本协定生效五年后的任何时候,作为协定保存人的联合国秘书长,经本协定三分之一的缔约国提出要求,并经多数缔约国同意,即应召开缔约国会议,以审查本协定。审查会议还应按照第十一条第1款所述原则,并且在特别考虑到任何有关的技术发展的情况下,审议执行第十一条第5款的各项规定的问题。

第十九条

1. 本协定应开放给所有国家在纽约联合国总部签署。

2. 本协定应经各签字国批准。在本协定按照本条第3款生效前未在本协定签字的任何国家得随时加入本协定。批准书和加入书应交存联合国秘书长。

3. 本协定应在五国政府交存批准书后第三十天生效。

4. 对于本协定生效后交存批准书或加入书的国家,本协定应自其交存批准书或加入书之日后第三十天开始生效。

5. 秘书长应将每次签字的日期,交存每项批准或加入本协定文书的日期,本协定生效日期,和接得其他通知的情况立即通知所有签字国和加入国。

第二十条

任何缔约国可在本协定生效后一年书面通知联合国秘书长退出本协定。这种退出应在接得通知后一年生效。

第二十一条

本协定的阿拉伯文、中文、英文、法文、俄文及西班牙文六种文本具有同等效力,并应交存联合国秘书长,由秘书长将本协定正式核证的副本分送各签署国和加入国。

为此,下列签字人,经本国政府正式授权,在本协定上签字,以昭信守。

本公约于一九七九年十二月十八日在纽约开放供各国签署。



【134、零下60度!和火星一样冷的地方怎样生活?】


2017年12月10日

阿亚尔躺在雪地上,等着妈妈和几个朋友上山来。背景中我们可以看到火力发电厂冒烟的烟囱。

阿亚尔15岁。四个哥哥姐姐早就离开了家,现在只有他和妈妈一起,住在俄国东部维尔霍扬斯克(Verkhoyask)。

再过几个月,他也要像哥哥姐姐一样,去离家600公里的雅图斯克(Yatusk)上学了。

虽然维尔霍扬斯克有3G,青少年可以轻松上网,玩社交媒体、发现“新大陆”,但是越来越多的人还是离家前往大城市。

摄影师Brice Portolano记录了阿亚尔的生活。

也许你还喜欢:荡起秋千——在世界的边缘。

阿亚尔的生活

这是阿亚尔非常喜欢的西伯利亚北部地区特色美食Stroganina。冻鱼,快刀片成薄片,蘸着椒盐生吃,当开胃小菜。

阿亚尔的爸爸妈妈早就离婚了,妈妈一手带大五个孩子。

家里。地下放着阿亚尔最爱吃的菜:当地特色美食Stroganina。冻鱼,快刀片成薄片,蘸着椒盐生吃。

维尔霍扬思克和奥米亚康(Oymyakon)在争夺“世界最冷村庄”的头衔。

但是,维尔霍扬斯克已经保持一项吉尼斯世界记录:地球上温差最大的地方,冬天零下67.8度,夏天37.3度。

维尔霍扬斯克保持一项世界纪录:温差最大的地方,从零下67.8度到零上37.3度

村子里的供水是这样的:男人去河里切回大冰块,送给村里的居民。每家每户都有一大堆冰块堆在门外。

阿亚尔从外面取回一块冰,拿到屋里等着化了。家里有自来水,但是为了防止水管冻裂,自来水温度相当高,不能喝。

村里的水是这样供应的:男人切开冰河、取回大块大块的冰,送给各家各户。冰块堆在门外,要用水了,取进来一些等着融化。

为了防止水管冻裂,自来水的温度很高,不能喝。

太冷了,日常生活有很多难以想象的地方:

电池只能坚持几分钟

刚拿出笔、还没写字呢墨水就冻了

戴金属眼镜很危险

当地人还会让汽车整日空转,否则他们会担心春暖花开之前再也不能启动汽车。

村子里的马、狗都蓄着肥肥的膘、留着长长的毛,冬天也要在户外度过。这种雅库特马矮小、耐寒,当地人养这种马主要是为了吃肉。

雅库特马矮小、耐寒。雅库特人不认为吃马肉有什么错。

阿亚尔泼的热水,迅速成为水蒸汽。温度太低了,这里的生活有许多我们难以想象的地方。

三匹马在过马路。冬天,这里的气温经常跌到零下50度以下。

阿亚尔经常在村里散步。或者独自一人;或者带着邻居的狗。他经常遐想:搬去大城市以后生活会是怎样呢?

阿亚尔梦想着成为演员、作家。

有时候他会去废弃的建筑物看一看,比如下面那张照片,是从前的保险公司。这里许多建筑都空着。

现在维尔霍扬斯克居民只有1131人,相当于15年前的一半。

阿亚尔在散步,呼出的气立刻结了冰碴子。

村里的农场,入口处拴着一条狗。锡矿关了,乳制品业成了当地重要的经济活动。

这座房子已经废弃不用了,原来曾经是保险公司,阿亚尔从窗户里爬进来看看。

空闲时间,阿亚尔和邻居家的孩子一起打游戏。游戏是哥哥在大城市下载的。

哥哥每年夏至的时候才回来一次,那时会有大型聚会。机票非常、非常贵,往返机票有时要好几百英镑。

航空公司仍然使用苏维埃时代的安-24型飞机从维尔霍扬斯克飞往亚图斯克。

天气条件 糟糕,有时飞行很危险。自从2003年以来,已经发生过六起严重空难。

阿亚尔站在雪地车后。再有几个月,阿亚尔也就要去雅图斯克上学了。

维尔霍扬斯克山脉海拔2389米。三架苏维埃时代的安24飞机仍然在服役,把维尔霍扬斯克和雅图斯克连接起来。



【135、玛雅文明未解之谜:尤卡坦半岛神秘圆环的秘密】


BBC 2019年2月12日

位于尤卡坦半岛奇琴伊察的天然水井。

上世纪80年代中期,美国考古学家们在仔细研究墨西哥尤卡坦半岛的卫星图像时,发现了一个令他们相当意外的图案——一个直径约200公里、形状近乎完美的大圆环。

天然水井是墨西哥尤卡坦半岛旅游的主要胜地,这些蓝色的地表坑洞散布在这片干旱的土地上。当你徒步穿越尤卡坦半岛广袤的平原时,随处可见这些水坑。尤卡坦半岛好似一个弯曲的狗腿,位于墨西哥东部边缘,岛上是一些低矮干燥的森林。但是从空中俯瞰,这些天然水坑串聚一起竟形成了一个图案——一个半圆弧线。仿佛有人用圆规在墨西哥海湾画圆,但画了一半,弧线就越过陆地没入了海水中。

天然井是当地玛雅人的饮用水来源。考古学家在探索曾经统治半岛的玛雅文明最后的结局时,发现这些天然水坑环绕尤卡坦半岛的首府梅里达和港口城市西撒尔和普拉格罗索而分布形成一个园形。1988年,在墨西哥阿卡普尔科举行的一次科学会议上,研究人员向其他卫星专家展示了他们的发现,大家都对天然水坑这神秘分布感到困惑不解。

观众席上一位名叫奥坎波(Adriana Ocampo)的科学家是当时美国宇航局的一名年轻的行星地质学家。这种圆环图案顿时惊醒了她所受的科学训练的直觉。

现年63岁的奥坎波解释说,她看到的不仅是一枚圆环,还像一个靶心。

奥坎波说,“我在看到幻灯片的一瞬间恍然大悟。觉得这太神奇了,自己的想法肯定错不了。我欣喜若狂,但必须保持冷静,因为当时没有足够的证据证明我的观点。”奥坎波现在是美国国家航空和宇宙航行局“露茜项目”的负责人,该项目计划于2021年向木星轨道发射一艘宇宙飞船。

奥坎波走到这些科学家们面前,心怦怦直跳,问他们是否考虑过小行星撞击地球这个可能性。这次撞击发生在6600万年前,留下了的疤痕至今仍清晰可见

30年后,她笑着说:“他们当时都不知道我在说什么!”

奥坎波的偶然发现是科学界相互就此展开讨论的开始,为最后达成一致结论奠定了基础。如今,大多数科学家都认为这个圆环就是一个直径12公里的小行星撞击地球时形成的陨石坑。这颗小行星坠落在尤卡坦半岛,难以想象的剧烈爆炸使岩石都变成了液体。

自上世纪90年代初以来,来自美洲、欧洲和亚洲的科学家团队一直在努力填补剩下的空白。他们现在相信撞击瞬间形成了一个30公里深的火山口。如果将地球比作一个池塘,撞击地球的小行星就是一颗被抛入池塘中的石子。中心区的反弹在瞬间形成了一座高山,是珠穆朗玛峰的两倍高,但随后就崩塌了。地球在灾难发生后的几年内发生了天翻地覆的变化——遮天蔽日的灰烬导致长达一年多的黑夜,气温降至冰点,地球上约75%的生命都因此丧生,恐龙几乎全部灭绝。

如今,撞击的中心点,即想象中的圆规固定之处,也就是6600万年前一度隆起形成山峰的地方,被埋在希克苏鲁伯港地下一公里的地方。

希克苏鲁伯港这个小镇只有几千人口,低矮的楼房被漆成黄色、白色、橙色和赭色,环绕着一个朴素的城镇广场。这种广场在该地区许多上镜但不起眼的尤卡坦村庄里都能看到。这座小镇没什么人知道,只有寥寥可數的一些恐龙爱好者来这里“朝圣”。他们会沿着崎岖多刺的灌木丛内蜿蜒的小路往前走,但常常会在临近的小镇奇克苏鲁伯普韦布洛的地方迷路。那里距离内陆有半小时车程。

人们认为6600万年前的小行星撞击地球导致地球上75%的生物死亡,恐龙因此几乎绝种。

即使他们最终走到了正确的小镇希克苏鲁伯港(这里从著名的普拉格罗索Progreso度假胜地出发沿着白沙滩海岸线以东要走7公里),也几乎找不到任何指示说,这是地球上过去1亿年间最重大、最具灾难性事件之一的现场。漫步在主广场,你会看到当地孩子画的恐龙。附近儿童游乐场的攀爬架和滑梯上放置着原色的硬塑料蜥脚类动物。唯一的纪念碑在主广场的教堂前,是用混凝土制成的卡通骨头造型的石碑,放置在一个像祭坛的基座上,基座上绘有多种恐龙。

在奥坎波的发现于1991年发表之前,国际社会对尤卡坦半岛的这一地区毫无兴趣。如今,在希克苏鲁伯港和南下45公里的尤卡坦半岛首府梅里达之间,于2018年9月建起了一座博物馆——希克苏鲁伯陨石坑科学博物馆。这是墨西哥政府和该国最大的大学墨西哥国立自治大学合作的项目,旨在让人们回到6600万年前那一瞬间——一颗直径12公里的小行星改变了世界历史,结束了巨大野兽持续了千百万年的统治。博物馆希望,通过加深当地人民对发生在这里的远古地质年代大灾难的认识,能吸引游客来探索尤卡坦半岛的史前历史。尤卡坦半岛还有著名的玛雅历史景点如奇琴伊察(Chichen Itza)和狂欢派对城市坎昆(Cancun)。

奥坎波表示,希克苏鲁伯陨石坑及其周边地区应受到全世界更多关注。奥坎波出生在哥伦比亚,小时候移居阿根廷,15岁时来到美国。这颗小行星虽然给这一地区带来了难以想象的灾难,但却使另一个物种获益良多——千百万年后,当世界上最大的食肉动物灭绝后,人类开始进入生物的演化史。

没有这次灾难,人类很可能根本就不存在。她说, “人类因此具有优势,能够竞争、蓬勃发展,我们最后也确实做到了。”

导致恐龙绝种的小行星撞击究竟在地球何处,科学家为此曾探索长达10年,奥坎波的发现终于一锤定音。那个恍然大悟的瞬间是她与太空科学领域的传奇人物休梅克(Eugene Shoemaker)合作后获得的直觉。休梅克是美国地质学家先驱,被认为是行星科学领域的奠基者之一。在他逝世后的第21年,他的骨灰被埋在了月球上,全世界仅此一人。在休梅克的指导下,奥坎波知道这种近乎完美的圆圈不太可能是来自地球本身的任何力量造成的,这个圆圈可能为地球地质变化提供研究线索。

这个名叫希克苏鲁伯港的海滨小镇被认为是陨石坑的中心。

上世纪80年代初,加利福尼亚的一对父子路易斯(Louis)和阿尔瓦雷斯(Alvarez)提出了一种被称为阿尔瓦雷斯小行星撞击理论的观点,认为是巨大的小行星撞击地球造成恐龙灭绝。奥坎波说:“但那个时候,这个观点引起了极大的争议。”从这对父子首次提出这个观点,到最后成为科学界共识,整个过程犹如集体拼图,各自独立研究的科学家把自己零散的想法提出来,拼在一起,经常会有重叠,而奥堪波所做的,就是放上最后一张拼板,完成了拼图任务。

例如,早在1978年,地球物理学家彭菲尔德(Glen Penfield)就与墨西哥国家石油公司的扎诺古拉(Antonio Camargo-Zanoguera)合作,飞越了包括希克苏鲁伯港(Chicxulub Puerto)在内的加勒比海水域。他用磁力仪扫描海面,寻找石油的迹象,结果却发现了这个巨大陨石坑另一半的水下部分。但科学界无法拿到这些证据,因为它们属于墨西哥国家石油公司。

事实上,第一个将尤卡坦环与阿尔瓦雷斯小行星撞击理论联系起来的人是一位名叫拜尔斯(Carlos Byars)的德克萨斯记者。他在1981年为《休斯顿纪事报》(Houston Chronicle)写了一篇文章,讨论尤卡坦环和阿尔瓦雷斯理论之间是否有联系。拜尔斯后来和一个叫希尔德布兰德(Alan Hildebrand)的研究生分享了他的理论,这个研究生在检查了海地的一层岩石之后找到了彭菲尔德。他们两人共同确定了这个巨大圆坑不是火山口,而是小行星撞击产生的陨石坑。奥坎波说,“比尔斯是第一个把碎片拼在一起的人。竟然是一个新闻记者第一个发现! 当你把所有的碎片拼在一起时,你会发现一个惊人的故事。”

但这个故事不仅仅是一个历史故事,它还能让我们了解地球以外的生命。从这个陨石坑所获得的知识也帮助了美国宇航局的“好奇号”探测器的研究。好奇号于2012年登陆火星,在过去6年里一直在研究火星的环境和地质。

将希克苏鲁伯陨石坑的喷射物,与小行星撞击火星时发现的碎片相比较,两者有相似之处,这表明火星的大气层曾经比现在要厚得多,更接近于维系地球生命的地球大气层。奥坎波说:“知道过去发生了什么,就可以为未来做好准备,这很重要。这个陨石坑让我们能更好地了解火星的地质演化。”

但是,关于希克苏鲁伯陨石坑,尽管有了博物馆,墨西哥还向联合国教科文组织申请为世界历史遗产,但很多令人难以置信的信息仍然埋藏在地下,游客和当地人所见有限。由于这次撞击的时间太久远,游客们几乎看不到什么珍贵的东西,只能看到为数不多的残余,最令人惊叹的就是天然井。你可以和鱼儿在水井中游泳,可欣赏水中悬空的树根。但是游客们可能不知道,之所以有这种奇幻的地质景象,是因为在小行星撞击时,地底深处的岩石被撞出地表。在这个岩石断层线,千百万年来水滴石穿,最终凿出了这些天坑。

自从上世纪80年代末奥坎波发现尤卡坦圆环是陨石坑起,她已来过尤卡坦半岛多次。当被问及人们是否意识到了尤卡坦半岛的重要性时,她显得闷闷不乐。她回答说,“简单来说,并没有。我们需要做得更好,需要利用教育让人们意识到他们生活的这片土地多么特别。”

奥坎波还是拉丁美洲行星科学教育的支持者。她说:“他们(当地人民和政府)正在努力补充基础知识。如果真的有用,那就太好了。这儿是地球上独一无二的地方。”



【136、美媒:人类活动正令淡水资源变得更咸】


2021年04月23日 参考消息

美国《大众科学》月刊网站4月14日发表题为《人类活动正在使淡水资源变得更咸》的报道称,世界各地的河流、湖泊和其他淡水资源的盐浓度正在急剧上升,这个过程被称为淡水盐碱化。全文摘编如下:

随着北半球的春天全面到来,结冰的道路正在从我们的记忆中迅速消失,被阳光和温暖取而代之。但是,正如《生物地球化学》杂志上发表的一篇最新综述文章所指出的,我们每年往道路上倾撒的大量盐——近2000万吨——可能对环境产生重大影响。

文章说,世界各地的河流、湖泊和其他淡水资源的盐浓度正在急剧上升,这个过程被称为淡水盐碱化。水变得不像一个世纪前那么新鲜,其原因各种各样,也产生了大量令人担忧的影响,研究人员称之为“淡水盐碱化综合征”(FSS)。

作为文章第一作者的美国马里兰大学地质学教授苏贾伊·考沙尔说:“我们是咸的生物。”道路上撒的盐是一个主要因素,但也有其他因素。气候变化、矿山径流、污水处理厂和不断老化的基础设施也会使盐到达新的地方。考沙尔说:“我们排泄盐,我们生活的环境由会溶解和释放盐的矿物质构成,我们种植农作物时使用含有盐的化肥。”他说:“我们的社会与盐密不可分。”

那么,这么多盐都做了些什么呢?正如《大众科学》最近所报道的那样,渗入的盐水侵袭了不适应盐碱条件的沿海树木,形成了“鬼林”,即充斥着枯树的大片区域。大量涌入的盐——可能包括普通的食盐成分,比如钠和氯离子,也包括钙、镁、溴离子等成分——可能会改变土壤和水之间的正负电荷平衡,迫使释放辐射的金属离子和其他物质从土壤进入到水中。

这些物质会影响我们的饮用水质量。美国密歇根州的弗林特就出现过一个突出的例子。当地官员曾改造该市的供水系统而没有保护它免受腐蚀,因此铅渗入了该市的饮用水中。研究人员说,道路盐的过度使用很可能导致供水系统中腐蚀性的氯化物浓度增加。

未参与这篇文章的美国托莱多大学生态学家比尔·欣茨说:“当我们往淡水生态系统中撒盐时,所关系到的不仅是盐,还关系到盐所影响的一切。”

未参与这篇文章的美国加利福尼亚大学欧文分校博士后研究员埃玛·莫菲特说:“考沙尔和其他作者证明,淡水盐碱化综合征正在扩散和恶化。”莫菲特说,从土壤中释放出的金属离子和其他物质“可能会沿着食物链被放大”。这可能导致物种结构发生改变,因为更多耐盐碱的生物会获得优势。

考沙尔及其合著者认为,需要更加严格的法规来保护水供应免受盐碱化的影响。考沙尔说:“这个问题的后果比我们以前认为的要严重得多。它涉及许多影响我们日常生活的东西,比如我们的水、食品生产甚至是我们的能源生产。”

欣茨说,这是人们现在需要面对的一个问题。正如这篇综述文章和其他文章所证明的,“一旦这些盐和化学物质中的一部分进入水中,就真的很难将其清除”。



【137、尼安德特人大脑比智人还要大,智人是如何打败他们的?】


原创|发布2021-01-05

智人与尼人的交锋并不是发生了一次,而是发生了两次。智人先败后胜,是因为技术领先于尼人,脑子大小并非唯一决定性因素。智人的社交网络远比尼人发达。

这张人类演化示意图大家都很熟悉,人类演化的总体趋势明显是大脑越来越大。然而,尼安德特人的大脑却比智人还要大一些,根据科学家测算,尼安德特人的脑容量是1200-1750立方厘米,而智人是1200-1600立方厘米。

尼安德特人和智人都源自直立人,在演化上是并列关系。根据学术界主流观点,现代智人都来自于非洲,他们走出非洲进行扩张,干掉了其他地区的原住民,才征服了整个地球。而我们祖先走出非洲遇到的第一个对手,就是欧洲和西亚的统治者尼安德特人。

那么问题就来了,小脑子的智人是怎么打败大脑子的尼人的呢?

技术代差

考古发现,尼安德特人虽然大脑比智人大,但石器制造技术比不上智人。他们相遇时,尼人只能制造出石制长矛和砍刀这些近身搏斗的武器,而智人已经能制造出像投掷标枪这样的用于远程攻击的武器了。因此,尼人虽然比智人身强体壮,赤手空拳打架比智人厉害,但在部落战争中,尼人不是智人的对手。考古学家已经发现过多次智人杀死的尼人残骸了。

伊拉克发现的尼人残骸

在伊拉克境内发现的一具40~50岁的尼人男子残骸,其致命伤为肋骨被投掷标枪刺穿。该骸骨年代为距今5~7.5万年前,当时尼人还没有这种武器,而智人已经有了,因此凶手必定是智人。这时候,智人刚刚走出非洲,正在与尼人争夺中东地区。

而3.6万年前,在法国发现的另一具尼人残骸,其死因是头部被投掷武器击中,凶手显然也是智人。当时智人已经将战争前线推进到尼人的老家——西欧了,尼人消亡在即。

不仅在武器上,智人在很多方面都表现出了领先于尼人的技术。例如,在智人的遗址中经常发现制衣工具,在尼人遗址中从未发现,说明智人已经穿上了衣服,而尼人还披着兽皮。另外,智人已经会盖房子了,而同时期的尼人还只能利用天然的岩洞。

智人对尼安德特人领地的蚕食

人口和社交优势

为什么尼安德特人有更大的脑子,技术却明显落后于智人呢?这是因为,每个人所掌握的技术,并不是主要靠自己先天的聪明才智发明的,而更多是后天学习的产物。因此,社交网络就显得尤为重要了。

考古发现,尼安德特人多生活在小而稀疏的部落中,而同时期的智人部落规模大、分布密集。智人已经形成了复杂的社交网络,而尼人没有。所以,智人能掌握更多的好技术并教给下一代,而且新的技术能更快、更广的流传。在社交网络的帮助下,技术进步就像滚雪球一样越来越大。

这样,当两个人种交锋,数量和技术优势都在智人这一边,尼人失败并不奇怪。

环境或为决定性因素

为什么尼安德特人的社会性发展落后于智人呢?有专家从生理方面找到了原因。原来,尼人大脑虽大,但负责抽象思维和语言表达的空间比智人小,因此社交属性不如智人。在智人遗址中经常发现艺术品、岩画,但在尼人遗址中却非常罕见,尼人的石器以实用性的居多。

但归根结底,恐怕还是环境原因导致的。尼人生活在北方,环境比较恶劣(尤其考虑到更新世温度比现在低),生产力比较低,所承载的人口无法与非洲热带草原相比。因此智人的人口密度更高,更容易形成大的部落。

智人与尼人的交锋并不是发生了一次,而是发生了两次。在距今约13万年前的伊米亚间冰期,智人首次走出非洲,这次他们走的是“北部路线”,从非洲进入中东,然后再到东亚。而与此同时,尼安德特人正在浩浩荡荡的“东征”,征服了西亚、中亚地区。智人“北伐军”与尼人“东征军”在中东地区交锋,结果是尼人胜出,这批智人最迟在8万年前全部灭绝或退回非洲,我国的柳江人可能就是这批智人的同胞。

智人与尼人

从7万年前的末次冰期开始,智人再次走出非洲,这次他们走的是“南部路线”,先征服了亚洲南部沿海地区,并进入澳大利亚。大约于距今6万年前,这批智人开始向中东—欧洲方向挺进,再次与尼人争锋。这一次,尼人节节败退,最终被驱逐殆尽。

晚期智人征服世界,为什么尼人对战智人先胜后败呢?在休战期智人的技术进步超过尼人,也许是个重要原因。但我猜想,环境因素可能起到了十分重要的作用。末次冰期气候异常干燥,将全球多数地区改造成像智人的老家——非洲大草原一样的开阔生境,这对智人非常有利,智人可以更好的发挥大部队的优势。

这一次,智人果然轻易打败了尼人。到距今4.5万年前,从智人完全征服中东,开始向欧洲进攻,又过了5000多年,尼人从地球上消失了。



【138、尼安德特人和智人之战为什么被碾压,尼安德特人灭绝原因分析 】


2020-03-06

我们人类是现在地球上数量最多的生物,然而很多人却不知道人在很早的时候其实存在很多种类,比如尼安德特人、智人等等,现在唯一存在的人类物种就是我们智人,然而在12万年前,统治地球的其实是尼安德特人,尼安德特人和智人之战决定了他们的命运,下面我们来看看尼安德特人灭绝的原因。

尼安德特人是什么人

一、简介

尼安德特人也叫尼人,还被叫做尼安德塔人,他们只的是人类进化史中间阶段的代表性居群的通称,由于尼人的化石是在德国的尼安德特山谷发现的,所以叫做尼安德特人。他们是现代欧洲人祖先的近亲,在12年前开始就统治着欧洲、亚洲西部、非洲北部,直到24000年前他们消失了。

二、尼安德特人基因好处和坏处

根据科学家对现代人的DNA研究,发现除非洲人之外的欧亚大陆的现代人中,都有尼安德特人基因存在,其含量为1-4%。那么尼安德特人基因好处是什么呢?目前尚未发现,可能对人类智力影响有关,但坏处倒是可以确定。美国一项研究表明,现代人的抑郁、肥胖、吸烟等习惯其实是由尼安德特人有害基因而引发,但还无法确定影响有多大。

三、尼安德特人浑身是病

研究表明,现代人出现的很多疾病都与尼安德特人基因有关,比如二型糖尿病、狼疮、尿失禁、抑郁症等等,因为在尼安德特人与现代人繁衍后代时,一些有害的基因被传承了下来,而且他们的的脱氧核糖核酸影响许多疾病,提高了中风、心脏病发与抑郁症的发生几率,还让人们染上烟瘾的几率增大,所以科学家认为尼安德特人浑身是病。

尼安德特人和智人之战

在2万多年以前,尼安德特人逐渐消失了,而智人则慢慢的成为地球的主宰,那么智人凭什么取代尼安德特人呢?有人认为是尼安德特人和智人之战而引起的,事实真的是这样吗?其实并不然。尼安德特人虽然和智人会产生许多冲突,但尼安德特人的消失并不是因为战争,当然争斗是避免不了的,而灭绝的原因还有很多。

有部分学者认为尼安德特人和智人曾发生过许多的争斗,而且尼安德特人最后成为了智人的食物,因为从一块尼安德特人的腭骨化石研究发现,它的切口与人类猎杀鹿或其他动物留下的切口是一样的,从这点可以看出尼安德特人是被智人吃掉的,而牙齿则当做项链,所以尼安德特人在于智人的争斗中通常处于下风。

尼安德特人灭绝的原因

1、天气原因

在早起的研究当中,科学家认为尼安德特人是因为天气原因之一而灭绝的,他们为了躲避寒冷而躲进了山谷之中,群体之间而缺乏联系,而当时由于长期的寒冷天气,导致尼安德特人近亲交配增多,最终慢慢走向灭亡,这是尼安德特人灭绝的原因之一。

2、智人竞争

从尼安德特人到智人的过渡期中,人们发现早期智人的数量早已碾压尼安德特人,数量为后者的9-10倍,而且更加的聪明,社会网络也更复杂,他们以压倒性的优势让尼安德特人迁往食物和庇护所更少的北方,最终在4万年前欧洲大陆气候恶化,尼安德特人才逐渐灭绝。

结语:在现代人之前,尼安德特人才是欧亚大陆真正的主宰,然而2万多年以前智人开始取代尼安德特人,究竟尼安德特人灭绝的原因是什么呢?表面上看是尼安德特人和智人之战落败而灭绝,实际上则是文明战胜了野蛮,更优秀的基因战胜了有许多基因缺陷的尼安德特人。



【139、尼安德特人基因为人类大脑进化提供线索】


化石网 2018年12月17日 

自从研究人员在19世纪60年代首次仔细研究了尼安德特人的头骨后,他们便对其奇怪的形状印象深刻:像橄榄球一样从前面伸展到后面,而非现代人那样圆似篮球。不过,为何现代人和这些冰川时代表亲的脑袋看上去如此不同仍是一个谜。

如今,研究人员发明了一种独创的方法,解释这种对比的基因。通过分析尼安德特人的DNA痕迹,他们辨别出两个同稍微没有那么像球形的头部形状存在关联的基因变体。该团队在日前出版的《当代生物学》杂志上报告了这一发现。两个基因还影响大脑组织,从而为了解对大脑发挥作用的进化可能如何重塑头骨形状提供了线索。

把新生儿放在摇篮里,你会发现婴儿的头骨起初是被拉长的,有点像尼安德特人。德国马普学会进化人类学研究所古人类学家Philipp Gunz介绍说,只有当现代人的大脑尺寸在生命的第1年增加了近一倍后,头骨才会变成球形。他和同事分析了现代人和尼安德特人头骨的计算机断层扫描,从而发展出人类大脑的“球形指数”。

为探寻大脑组织的主要差异,他们将该指数应用于来自4468名拥有欧洲血统的受试者的核磁共振扫描。这些人的DNA已被进行了基因分型。该团队辨别出两个同导致脑袋没有那么像球形存在关联的尼安德特人的DNA碎片。这些DNA碎片影响两个基因的表达:调控神经元发育的UBR4和影响髓鞘发育的PHLPP1。髓鞘是轴突或者神经元投射的绝缘体。

尼安德特人的基因变体可能降低了URB4在基底神经节中的表达,并且导致小脑中的轴突髓鞘变少。论文作者之一、奈梅亨马普学会心理语言学研究所的Simon Fisher表示,这可能导致神经连接以及小脑调控运动技能和语言上的细微差异。但尼安德特人基因对现代人的任何影响将是轻微的,因为有如此多的基因塑造了大脑。

相关论文信息:DOI:10.1126/science.aaw3660



【140、尼安德特人是什么人?与智人属不同“种”,为何还能进行繁衍?】


体质人类学研究中,一直对尼安德特人很感兴趣,主要是某种程度上,对尼安德特人的研究有助于人类了解自己的过去。除了从骨骼化石中找证据,研究者已经从DNA对比中发现了尼安德特人与现代人类的异同,以及二者在早期重叠的生活。

要弄清楚尼安德特人,需要先对直立人和早期智人的概念有所了解。1889年,德国博物学家海克尔,在对尼安德特人化石进行了详细研究后认为,从猿到人的演化过程中,曾经有一个过渡时期,他将这个阶段的物种命名为“猿人”。事实上,按照现在的研究,猿人即现在所说的直立人,是一种古老的人属成员,它们生活在200万年到20万年前,对应考古学所说的旧石器时代。但是,海克尔所研究的化石并不是“猿人”化石,而是早期智人的化石。

目前科学界普遍承认,直立人是现代人的祖先,在大约25万年前。“猿人”的体质特征开始发生巨大变化,脑容量已经和现代人十分相近,达到了大约1300毫升,因此得名“智人”(虽然研究已证实,脑容量和智力没什么关系,但这个名字还是被保留了下来)。脑容量的变化并不意味着体质形态上的改变,智人依旧前额低平、眉骨发达。智人被划分为早期智人和晚期智人两个阶段,早期智人从大约25万年前持续到5万年前,对应考古学的旧石器时代中期。早期智人化石发现颇丰,我们常说的尼安德特人就是这一时期的代表。

由于尼安德特人是最早被确定为早期智人的化石材料,因此尼安德特人的概念也有了狭义和广义之分。狭义的尼安德特人指的是在德国莱茵河流域尼安德特山谷发现的尼安德特人骨骼化石,而广义的尼安德特人,也就是我们现在常说的被智人战胜的对象,和智人一样,属于人属下的不同种。

尼安德特人的化石是在1856年发现的,在德国的杜塞尔多夫一个名为菲尔德荷芬(Feldhofer)的洞穴中,研究者找到了一个成年男性的头盖骨,以及一些零碎的身体骨骼的化石。它的眉骨粗壮,额骨向后倾斜,枕骨突出,脑容量为1230毫升。8年后,科学家谢夫豪森将其命名为尼安德特人。事实上,在尼安德特人化石被发现之前的1848年,曾经有人在西班牙直布罗陀找到过一块颅骨化石,但是并没有引起重视,直到尼安德特人得到鉴定确认后,直布罗陀人也判定为划分为与尼安德特人同一时期的远古人类。

从尼安德特人的骨骼上,我们不仅能够得知他们的长相与生活方式,其上还留存着他们出生、成长、衰老的过程,以及与智人和环境相处的模式。迄今为止,人类学家已经发现了丰富的尼安德特人化石,从西欧一直向东延伸到中亚地区都有发现,最北的发现地在北纬53°,最南的则在巴勒斯坦。

在2016年,曾经有一篇发表在《科学》杂志上的文章说,尼安德特人的DNA深刻地影响着现代人,现代欧洲人大约有1.5%到2.1%的DNA来自尼安德特人,雀斑、抑郁症和烟瘾等,可能都与其有关。当然,研究还在继续,尼安德特人为何灭绝也还是颇具争议的话题。

FUN知识点:生物学中“种”的概念与古生物学中“种”的概念略有不同。生物学中的“种”是指,“自然存在着的、最大的个体群”,群内的异性个体能够相互交配,并产生具有繁殖能力的后代,在这个概念中,不同种意味着存在生殖隔离,最常说的例子就是马和驴的后代为没有生育能力的骡子。

古生物学中的“种”则是指一个“时间序列种”,表示的是进化中的一个环节,是为了研究方便而划定的。我们不能说直立人和智人之间存在明确的“界限”,晚期直立人和早期智人之间事实上是无比相似的,体现在骨骼化石上,一块骨骼往往是原始特征与进步特征并存。这也解释了,为什么尼安德特人与智人虽属于不同的“种”,但是却可以进行交配,产生具有生殖能力的后代,并将其身体上的某些遗传特征留在了现代人的基因中。



【141、尼安德特人雄踞欧亚20万年,为什么面对智人会迅速败亡?】


原创|发布:2019-04-29 

尼安德特人曾经称霸欧洲20多万年,随着晚期智人于4.5万年前入侵欧洲,尼安德特人很快消亡了。尼人为什么败亡得如此迅速,我们的先人又在他们灭绝过程中扮演了什么角色呢?

人类自诩为万物之灵,可以说是最合群的了,没有任何一种动物形成了像我们这样复杂的社会。但同时我们也是最孤独的,现代人——即在生物学上的智人,是人属动物仅存的一种,现存最近的亲戚黑猩猩也与我们分化700万年之久了。

历史上曾经生活在地球上的其他古老人种——直立人、能人等,如今都已经灭绝了。这些史前人类中最广为人所知的当属尼安德特人(即穴居人,我们下文中会有时简称为"尼人")。

不同人种的演化关系

尼安德特人是现代人类最近的亲戚,他们与我们在74万年前还有着共同祖先,因此有的人类学家甚至将他们作为智人的一个亚种,不过更多学者还是倾向于他们是人属的一个独立物种,这实际上取决于智人作为一个渐变种如何去定义。尼人从距今30万起雄踞欧洲,又于4万年前悄然灭绝,他们的消失使我们智人成为除海岛上的佛罗勒斯人外,最后一个幸存的人种。

尼安德特人有多优秀?

尼安德特人曾被认为是一种低等、野蛮的猿人,一场失败的进化,但这些说法与真实的尼人相去甚远。事实上,他们与智人太相似了,如果他们还活着,将很难与现代人区分开。总的来说,尼人脑袋大、前额低、五官更加突出而下巴不明显,与智人相比他们肩膀宽、身体粗壮而且四肢粗短。

尼安德特人的颅腔很大,这意味着它们有一个大的脑子,甚至比现代人还要大,尼人的脑容量为1200-1750立方厘米,而现代人为1100-1600立方厘米,这说明尼人同样具有非凡的才智。

与整天提心吊胆、食不果腹的早期直立人不同,尼安德特人是欧洲的顶级掠食者,他们学会了使用火,并能制造石器作为工具和武器,狩猎赤鹿、山羊、野牛、野驴,甚至猛犸象和披毛犀,当时欧洲的大型食肉动物包括洞狮、剑齿虎和洞熊,都已经不是他们的对手。

我们不得不佩服尼安德特人,他们在相当长的一段时间里向世间万物展现了人类最优秀和进步的一面。他们在进化过程中经受了无法形容的考验,他们必须适应地球几千年一次的气候变化。当他们在高纬度的欧洲对抗冰河世纪的严寒的时候,我们的祖先还躲在有"动物避难所"之称的温暖宜人的非洲。凭借坚韧不拔和聪明智慧,尼安德特人活了下来,并遍布欧洲和西亚。

尼安德特人遗址的分布

距今约6万年前,走出非洲的智人在黎凡特地区与尼安德特人初次交锋。到4.5万年前,智人已经把前线推进到了欧洲,5000年以后,尼安德特人消失了。曾经雄踞欧亚20万年的尼安德特人为什么败亡得如此迅速,我们的先人又在尼人灭绝过程中扮演了什么角色呢?

部落战争:智人的人多势众和技术代差

在狩猎和采集时代,部落之间的暴力冲突很常见,尤其是在自然灾害导致资源紧张的时期。因此,当尼人和智人相遇必定会爆发暴力冲突,论赤手空拳地单打独斗,体魄强健的尼人一定可以摔断智人的胳膊,但智人不会空手与他们单挑。

在旧石器时代中期(25万至6万年前)和晚期(6万至1万年前),尼人和智人的部落规模具体有多大已经不可考。但通过遗址发现和遗传学分析可以确定的是,尼人的部落规模比同时代的智人小得多,而且分布也更加分散。因此当两个人种相遇,人多势众的智人将会占很大便宜。

智人和尼安德特人

在武器方面,尼安德特人和智人存在代的差距。尼人的石器制造技术堪称精湛,而且具备了反复加工相同样式的工具的能力,但直到灭绝他们的工具在多样化及制造方法方面并没有多大进步,技术惯性现象很明显。他们使用的武器包括石制长矛、砍刀以及木棒,都只能用于近距离攻击。

同时期智人的工具远比尼人更先进,他们制造工具的效率更高,浪费更少。虽然他们也以石块为原料,但已经开始把石头和其他材料结合使用,如骨头、鹿角和木头。他们将石制刀片和木柄绑在一起,做成了投掷的长矛。他们还发明了一种更有效的工具,叫投掷标枪,这种武器大大提高了投掷的距离和精度,是一种可以在更安全的距离外使用、更加致命的武器。

尼安德特人的长矛和智人的投掷标枪

杜克大学的古生物学家史蒂芬·丘吉尔对伊拉克境内发现的一具尼人骨骼进行了分析,发现这具骨架的主人是被智人杀死的。凶杀案发生在距今5-7.5万年前,遇害者是一名40-50岁的尼人男子。丘吉尔发现,这名尼安德特人的致命伤是左侧第九根肋骨被投掷武器刺穿,当时智人已经拥有了这种武器而尼安德特人没有,因此凶手应该是智人。

在法国发现的另一具尼安德特人骨骼可追溯至距今3.6万年前,其头部的伤痕显示其生前曾被智人的武器击伤。

人数上的优势和技术上的代差,使暴力冲突的双方实力相当不平衡,智人具有压倒性优势。

取代性竞争:生存能力和文化的较量

同一生境中可以容纳两种老鼠、两种羚羊,但容不下两种人。像人类这样对相近生态位的其他物种干扰性极大的,在生态学上叫做"强干涉种"。当尼安德特人和智人相遇必定会发生激烈竞争,这场竞争的结果是尼人灭绝,智人胜利。

1、环境适应能力

尼安德特人身材矮而粗壮,膝盖和脚踝的关节连接处较厚,与智人相比他们长于短跑和跳跃,短于耐力跑,因此更适合在森林中生活,而智人是从草原里走出来的。在末次冰期(距今11.5万至1.17万年前),欧洲和西亚变成一片植被稀疏的草原和半荒漠,在这种环境下尼人竞争不过智人。

在温暖的伊米亚间冰期(距今13万至11.5万年前),尼安德特人走出了欧洲向西扩散,智人也尝试着入侵欧洲。结果是尼人成功殖民西亚,而智人遭到了惨败,进入南欧的那一伙全军覆没。

因此,尼安德特人和智人生存能力的此消彼长,部分取决于环境变迁。看起来间冰期森林扩张对尼人比较有利,而冰期草原扩张对智人更有利。我们的先人就是在末次冰期走出非洲,走向世界的。

2、资源利用的有效性

尼安德特人以大型食草动物为主要狩猎对象,他们的遗址中总是有大量这些动物的残骸,这些动物数量少、繁殖慢。

智人的食谱更多样化,他们不仅围猎大型动物,还摄取更多的野兔、鱼类和贝类,这些小动物更丰富而且能快速繁殖。其中,狗的驯养使智人在捕捉野兔等小动物方面有很大优势,看来狗真的是我们智人最忠实的朋友。此外,智人也吃很多植物性食物,如谷物、坚果和蔬菜。智人的食物来源更可靠,补给更稳定。

旧石器时代晚期,智人男女已经有了男主狩猎、女主采集的分工,而尼人还没有,他们男女都参与狩猎。

智人的人口具有更强的流动性,再加上语言的生成,他们形成了发达的社交网络,因而能从更广阔的区域获取食物资源和制造石器的原料。而尼安德特人通常局限于一个地区,他们的石器95%的原料都是就地取材的。

上述种种因素使智人对资源的利用更加优化和高效,为智人集合起更大规模的部落、更密集的人口奠定了基础。

3、文化和语言

尼安德特人的脑虽然比智人更大,但负责抽象思维和语言表达的空间比智人小,因此他们在文化艺术方面的表现逊于智人。在智人遗址中司空见惯的装饰品、艺术品和洞穴壁画,在尼人遗址中很罕见。尼人的石器工具绝大多数都是些实用性的,很少具有象征性意义。

语言对智人发展起了很大作用,我们知道至少在旧石器时代晚期,智人就已经掌握口语了,但没有人清楚尼安德特人会不会说话。研究表明,尼人有与智人相似的声道,有负责生成语言的大脑"语言中心",也有对语言能力至关重要的"语言基因",因此他们拥有表达口语的能力。但由于尼人生活在小而稀疏的群体中,他们可能不需要也从来没有发展出真正的语言。

尼安德特人的石器

在智人战胜尼安德特人这件事上,穿衣服和盖房子很重要。在尼人遗址中从未发现过任何制衣工具,只有能用于制作毯子的刮刀。这与同时代的智人遗址形成鲜明对比,智人遗址中有丰富的骨针和骨锥,证明他们已经穿上了衣服,这大大增强了御寒能力。

旧石器晚期,尼人的居所大多限于天然形成的洞穴和岩棚,而智人已经开始兴起了"建房热",很多智人到开放的空间建造居所,其居所还划分为不同区域。与尼安德特人相比,智人的生活更有组织性。

智人的石器

人种间的杂交和融合

与智人的杂交是尼安德特人种群数量锐减的又一个原因,但种间杂交只可能发生在局部地区,均匀地吸收整个物种是不现实的。

根据分子遗传学分析,撒哈拉以南的非洲生活的现代人其基因组中不含有尼安德特人的基因,而欧洲和亚洲的人口中尼人基因占整个基因组的1-4%。这证明尼人和智人的杂交发生在黎凡特地区,这里是智人走出非洲的第一站,他们从这里走进欧洲、中亚和东亚。

现在含尼人基因最多的不是欧洲人,而是东亚人,后者的尼人基因占比高于欧洲人10-20%。这说明智人在北进和东迁过程中与尼人发生了多次杂交,而其中一次只有东亚人的祖先参与了。

在东南欧发现的一些史前智人残骸,既有现代人的特征,也有现代人及其非洲祖先都不具备的尼人特征。由于尼人和智人没有直接的演化关系,出现这种情况最有可能的原因就是杂交。2015年在罗马尼亚发现的一具约4万年前的智人骨架,其基因组中尼人成分比现代人的比例更高,据推测杂交仅发生在4代以前,也就是说这具骨架主人的高祖父母或外高祖父母就有一个是尼人。

尼人的基因只存在于现代人的细胞核中,而不见于线粒体DNA中。灵长动物的线粒体DNA都是母系遗传的,也就是说杂交只发生在尼人男子和智人女人之间,有专家推测这是因为尼人女子和智人男子无法交配或子代不可育。

个人更相信的一种解释是,尼人女子的后代都留在了尼人部落中,最后与尼人一起灭绝了。当时智人仍处于母系氏族阶段,人人只知其母不知其父,只有智人女子的后代才能与智人一起生活。

尽管尼安德特人的部落与文化已经消亡,但在严格生物学意义上,他们并没有灭绝,而是以另一种方式活了下来,我们的身体里至今仍流淌着尼人的血。

虽然尼人和智人属于不同人种,但由于没有生殖隔离,从社会与文化的角度来说,他们和智人的不同民族并无本质区别。因此,尼人被人口更多、技术和文化更发达的智人消灭和同化是必然结果,就像我国古代的匈奴、鲜卑和契丹等少数民族,早已堙没在了民族融合的汪洋大海中。据专家估计,两个人种交锋时尼人约有15万人口,而智人已经有200多万了。

尼安德特人灭绝的一点启示

尼安德特人大约在4万年前灭绝,他们的灭绝看似突然,实际上他们已经越来越跟不上自然选择的节奏。他们的石器制造技术在一开始就达到了很高水平,之后就陷于停滞。尼人似乎只相信曾为其所用的东西,他们从未偏离给他们带来成功的轨道。由于他们面对环境拒绝做出改变,他们终将为自然选择所淘汰。从这个意义上来讲,智人的出现只不过是加速了他们的消亡。

先进的技术使智人战胜了尼安德特人,使白人在"大航海"之后征服了世界,也使今天的中华民族重新屹立于世界民族之林。

今天的科技进步已经可以用日新月异来形容,然而宇宙和地球环境变化莫测,就像尼安德特人从未想过他们会遇上智人。如果发生大规模的火山活动或小行星撞击这样的灾难,就算人类用上现有的所有技术,也无法战胜这样的灾难。在未来,科学技术将是人类如何生存下去的关键。



【142、你的身体里流着谁的血?】


高广银 长安大学 工程硕士

以前我们教科书当中认为,我们中国人的祖先是元谋人,或者北京人。很不幸,2005年,美国地理协会开启了一项雄心勃勃的计划,用基因测序的方式勾画出了我们人类进化以及迁徙路线。

这项测试涉及到130多个国家75万人,耗资30多亿美元。如果放到现在,整个费用可以减少1/10,以前需要花费几十万美元的测试费用,现在只需要1000美元,也就是6千多人民币。

最后勾画出的路线是,我们的祖先是7万年前从非洲走出来的智人,之前几波从非洲走出来的人类祖先,包括中国的元谋人以及北京人,都灭绝了。

基因测序如何推测出我们的祖先

我们都已经了解到,人类的基因都在染色体上,人体一共有23对染色体,22对是常染色体,还有一对是性染色体,男性携带XY,女性携带XX。

男性和女性不同的是,男性拥有Y染色体,Y染色体而且还不能和X染色体完全配上,所以Y染色体能够在遗传的时候,不容易受到X染色体的影响,因为它们互相之间不能配对。Y染色体会通过父亲传给儿子,儿子传给孙子,孙子再传给下一代的男性。

之前人们还通过线粒体来追踪人类的祖先,目前发现Y染色体是最好的溯源工具。而且中国目前走在世界前沿,复旦大学李辉教授团队曾经还做了曹操墓鉴别的工作。他们从曹操后人中选取了 70 多个家族, 每个家族选了数人至几百人做调查,这些曹操后人家族遍及全国,从 辽宁到广东,最北到黑龙江,比较集中在安徽,最后他们将范围缩小到 8 个家系,而且这些家系都是在族谱、方志、旧传笔记中有记载的。之后对曹操墓当中,骨骼进行DNA测序,再把曹姓家族当中男性进行基因对照,最后验证曹操墓是真实的。

同时在寻找曹操家族基因的过程当中,还发现了曹操爷爷的遗骸,对照夏侯家族基因,辟谣了上千年的八卦:曹操姓夏侯的传言。当然这个案例比较特殊,一方面曹操家族人比较少,而且曹操在历史上名声不太好,没有人愿意改姓曹。如果对李姓进行溯源,那就非常麻烦了。

除了Y染色体溯源,之前人们都是通过线粒体来溯源。线粒体是所有细胞当中的一个必备零件,它自己会携带一部分的DNA,而且这部分的DNA只能从母亲传给子女,所以线粒体可以追溯母亲这一脉系。

基因并不是一成不变的,我们每个人的基因时刻都会发生变异,比如环境因素,或者食物的原因,甚至年龄的原因,都会影响到我们基因的突变。由于人类的Y染色体,以及线粒体DNA不会受到其他基因的影响,因此它的突变是有很定规律的,就像树木的年轮一样,能够留下时代的印记。

我们通过Y染色体,或者线粒体当中基因突变,可以推测这个族群发源自哪一个地区。人类的繁衍就像一棵大树一样,不断生出枝桠,枝桠再生长枝桠。但是和大树不同的是,因为有基因配对的影响,我们人类的基因又不同程度受到其他附近族群的影响。

之前人们通过外貌特征来分辨各类人种,这实际上是非常荒谬的,比如皮肤的颜色,鼻子的高低,以及头发的颜色等。赤道地区的人,之所以皮肤黝黑,那是因为他们要减少紫外线的伤害,而北方人皮肤白皙,那是因为他们在弱阳光下需要产生更多的维他命D。

我们现在都认为犹太人是最为纯粹的民族。他们独特的宗教信仰,为他们犹太人立下了许多规矩,比如不能和外族人通婚。不过,这一条规定并没有完全反映在犹太人的基因里。科学家在对Y 染色体单倍型分析显示,虽然在每一代中,犹太人和外族通婚生下的子女不超过1%,但是积少成多,从基因上讲,现在的犹太人已经远不是当年的犹太人了。

而且非洲的伦巴人,通过对他们进行Y染色体基因测试,发现2/3伦巴人男性的 Y 染色体都来自中东,如果再按照时间来推算,伦巴人其实也是犹太人的后裔。同样是犹太人,北欧的犹太人,要比中东犹太人皮肤好白很多。因此如果用种族来划分人群的话是非常困难的,只能说从大概率上来讲,你是来自某一个地方的人种。

我们中国人基因来自哪里?

公元2000年前,我们一直都认为自己的祖先是元谋人,可是通过染色体基因检测,科学家们发现,全世界所有人类的历史也就只有15万年,而且全世界人类的父亲Y染色体都是源自同一个男人,全世界线粒体DNA都源自同一个母亲,而且他们都来自非洲。

难道他们就是亚当和夏娃?其实他们相隔几万年,互相之间并不认识,可能由于某种原因,他们的后代的基因遗传下来,误打误撞成为现代人共同的祖先。科学家们把他们命名为亚当和夏娃,他们基因当中的这个突变,现在被全球所有被测试对象所共享。

二战期间,社会达尔文主义者,试图通过粗浅的遗传学和人体测量,量头骨的各种参数、脸上五官的距离等等,把每个种族的人给分开,这除了人为上的歧视、隔离与屠杀之外,似乎没有任何意义。

无独有偶,很多人根据:内眦赘皮,浅色皮肤,相对扁平的脸庞等特征,来判断是否为蒙古人,其实这类特征是为了应对亚洲北部寒冷天气而形成的,特别是在1万年前的冰河期结束的时候,生活在亚洲地区的亚洲人,短小的身材,以及多余的脂肪,都是为了保暖。扁平的脸庞,可以让鼻子和嘴唇不容易冻伤,而内眦赘皮可以保护两个眼睛免受寒风吹袭,同时也可以免受白光所伤。

大约在10万年前,第一批非洲智人走出非洲,他们或许走的很慢,即使几十年走100公里,也可以让他们几万年时间里遍布全球的各个角落。人类走出非洲的第一个落脚点是中东,在这里他们遇到了之前走出非洲的尼安德特人。

尼安德特人就是动画片《疯狂原始人》当中的咕噜一家,他们生活在20万年到3万年前,比我们现代人要更为粗壮。和动画片中不同,尼安德特人实际上非常聪明,他们会生火,会绘画,在巴勒斯坦的斯库尔洞穴等遗迹当中,仍然有他们大量的绘画作品。

之前科学家们认为尼安德特人在3万年前被灭绝了,实际上他们不但没有被灭绝,还与我们人类祖先通婚。2010年,德国科学家发布了尼安德特人的基因组草图,发现不同人种都携带有尼安德特人的基因。

中国人基因测试当中,平均有2.1%比例尼安德特人基因,而且科学家们发现,我们现在的抑郁症、糖尿病等疾病,都和这部分基因有关系,甚至我们很多人的烟瘾,也与这部分基因有关系。

中国人从哪儿来的?

现代的中国人,都是从哪儿来的呢?有三条路线进入中国。第一条是从伊朗进入南亚,然后沿着西南麓绕过喜马拉雅山从缅甸和越南进入云南广西。还有一波继续北上,最后一直到达今天的甘肃地区,接着他们分一路去了西藏,另一路向东进入黄土高原,这一路被认为是华夏的祖先。

还有一支是从伊朗进入中亚,他们从乌兹别克斯坦然后进入哈萨克斯坦大草原,然后进入蒙古。包括早先进入中国的那一支,以及蒙古这一支,他们在1万5千年前的时候,从白令海峡,沿着美洲西海岸一直走到智利的最南端。

所以现在很多人说印第安人有中国血统,这是有一定根据的,因为美洲这些原住民DNA分析来看,不仅有亚洲的基因,还有来自欧洲的基因。美洲原住民基因丰富程度,不比我们中国人简单。所以你说这些人是亚洲人,或者欧洲人,都不能否认错误。

今天我们大部分中国人的基因当中来自东北亚的平均占比69%,东南亚的平均占29%,西南亚的平均占比2%。东北亚的基因很好理解,炎黄子孙的故事,我们听说太多了。那么中国人为何还有这么多东南亚的基因呢?

其实在农业文明之前,很多人是由南方迁徙到北方的,然后才由黄河再向长江一带发展,接着从北方再向南方扩张。也就是东晋到宋朝这段时间,北方人口被动进行大规模南迁,处在北方的汉文明对南方地区进行全面覆盖的结果。

结束语

早期的王朝只要占领中原的就称自己为中国,其实他们只占地图的很小部分,在空间不断扩展的同时,我们的基因也在不断融合。从三皇五帝,到清帝国,整个中华文明是不断征服与融合的历史。

距离上一次大规模基因测试已经过去了10多年的时间,不但测试费用降下来,测试的人群也在不断加大,随着样本量的加大,我们的基因构成也将更加细化。

跟随人类的祖先走过这个漫长的旅程,我们看到了,人类不管在基因上,还是在历史上,都是一个命运的共同体。人类共同追求的价值,平等、包容、共同发展,深刻地写在每一个人的基因里。

发布于 2020-02-18



【143、你若知道人类祖先有多残忍 就明白人类有多孤独】


2017-03-07 网易科学人

本文作者为“一席”(ID:yixiclub),网易科学人经过授权后转载

一万两千年前,我们智人祖先无意之中从俄罗斯走到了阿拉斯加,这可完蛋了,美洲生物以属为单位灭绝。

北美47个属里灭绝了34个属,南美60个属里灭绝了50个属。

仅仅两千年的时间就从北美最北端的阿拉斯加,一路疯狂地血洗到了南美最南端的阿根廷火地岛。

进击的智人

国家博物馆讲解员 袁硕

大家好,我是来自中国国家博物馆的袁硕。

我平时喜欢在网上叫自己河森堡,之所以给自己起这个名字,是因为我特别崇拜一个德国的物理学家海森堡,但是我觉得他的知识就像汪洋大海,我的知识就像涓涓小河,所以他是海森堡,我是河森堡。

中国国家博物馆有四十多个讲解员,久而久之,我们这些讲解员就会产生自己比较专长的领域。有的同事比较擅长讲青铜,有的比较擅长讲瓷器,有的擅长讲隋唐史、秦汉史,而我自己最喜欢的一个时代就是石器时代。

石器时代的上古洪荒格局,是后来文明诞生以后的历史绝对无法比拟的。其实我今天之所以想向大家介绍这段历史,是因为今天我们每个人都生活在这段历史巨大的惯性之中。

我们今天的故事是从这件文物开始的,北京猿人头盖骨。

你若知道人类祖先有多残忍 就明白人类有多孤独

北京猿人生活在距今70万年前至20万年前北京房山区周口店龙骨山附近。成年男性北京猿人和我们现代人相比,他的眉脊粗壮,吻部前伸,没有前额和下巴,样子长得比较像猿,所以被称为猿人。

你若知道人类祖先有多残忍 就明白人类有多孤独

每次讲到这儿,我都喜欢在展厅里问来参观的观众,北京猿人和现代人之间有着怎样的关系。大家都说北京人是我们的祖先嘛,我们从他进化而来的。

严格来说,北京猿人和我们现代人之间没有任何关系。为什么呢?因为北京猿人的生物学分类是直立人,而我们现代人的生物学分类是智人。智人和直立人是人属之下的两个不同的人种,两者之间是有生殖隔离的。所谓的生殖隔离,指的就是两个不同的物种之间无法繁育出有生育能力的健康后代。

给大家举个例子,直立人和我们智人之间的关系就好像马和驴之间的关系,马和驴之间通常是不能繁育后代的。二者就算是生出了骡子,这个骡子也是没有生育能力的。所以今天在场的每个人体内都没有流淌着北京猿人的血,我们和他们之间半毛钱关系都没有。

成年男性北京猿人的身高据推测在一米五六左右,但是他的肌肉非常发达,体格非常强壮。尽管体格强壮,但是他们的身体有一个致命的缺陷。

有一个研究古人类的朋友告诉我,他们闲得无聊就把圆珠笔架在北京猿人的眉毛上,他们有那个复原模型。眉毛上能架根儿笔啊,大家可想而知这眉毛有多高。但是北京猿人的脑门直接就挫平下去了,再加上他的骨壁是我们现代人骨壁的两倍厚,脑容量只有今天在场诸位的三分之二多一点。这造成了一个非常严重的后果:北京猿人智商低下。

说白了,就是比较傻。傻到什么程度?北京猿人作为人类的一种,在旧石器时代竟然没有站在食物链的顶端。换句话说,他们作为人类还有天敌。当时北京附近有一种猛兽,叫剑齿虎,它就是北京猿人的天敌。早上北京猿人出山洞打猎晚上没回来,死外边了,让剑齿虎在外边吃了。

大约在距今20万年前的时候,北京猿人开始逐渐地消失在东亚地区。他们去哪了?或者说为什么消失?我们一会儿再来说这个问题。现在,我觉得我们应该把注意力重新转移到刚才我们提到的那件文物上,那就是北京猿人头盖骨化石。

我不知道大家在上中学历史课的时候,有没有人觉得这件文物不太对劲。大家看,这块北京猿人头盖骨化石为什么只有眉骨以上的位置?眉骨底下的脸为什么没有?眼睛那个位置为什么没有?

你若知道人类祖先有多残忍 就明白人类有多孤独

我曾经问过上百个学校的学生,基本上没有人能给我靠谱的答案。其实是因为这个知识非常冷僻,在这儿我为大家介绍一下,这是一个非常醒脑的故事。

当时主持研究工作的并不是中国学者,而是一位来自德国的古人类学家魏登瑞。有一天,魏登瑞在研究北京猿人骨骼化石的时候,发现一件事特别奇怪。

大家看,人是一个脑袋,两个胳膊两条腿,所以就算这人死了变成尸体、变成骨头最后乃至变成化石,头骨跟四肢骨的数量至少也应该是1:2才对,一个脑袋两个胳膊两条腿嘛,这才是正确比例。但是不知道为什么,在发现的所有的北京猿人骨骼化石里,头骨跟四肢骨的数量无法构成1:2的正确比例——头骨太多了,四肢骨的数量却不够。

当时魏登瑞就提出了很多假设。第一种假设是是不是考察队员粗心大意,把有些化石落在现场了,没拿回实验室研究?这应该不可能。考察队对现场进行了非常全面认真仔细地挖掘,别说那种大块骨头了,就连碎牙和骨头碴子都从土中筛出来拿回实验室研究了,落一条大腿在现场,这不太可能。

魏登瑞又想,是不是野兽嘴欠,看到一点骨头就顺嘴给叼走了?他想了想说也不太可能。因为首先这就是化石,不是什么新鲜骨头,上面没肉可以吃。而且就算是野兽真嘴欠,也应该把所有的骨头都叼走吧,不可能还小心翼翼地专门留下脑袋然后把四肢给叼走。

后来魏登瑞发现,这山洞底下连着一条长长的地下河,他想是不是有时候这河水的水位太高了,水漫上来把骨头给冲走了?他想了想,这也说不通。因为水是没有意识的,不可能哗啦一下冲过来专门绕开脑袋只把别的骨头冲走了。

所有的可能性都排除了,只剩下最后一种可能性,也是最恐怖的一种可能性,那就是在几十万年前北京房山区那个山洞里,有北京猿人拎着别人脑袋回来了,所以山洞里头盖骨的数量明显过多。当时魏登瑞顺着思路往下一想,果然发现在头骨上有明显石器打砸的痕迹:左眉弓让人拿石器削开了,头顶被石器砸穿了,后脑被石器击漏了。

魏登瑞立刻就想起了一件他觉得毛骨悚然的事。什么事呢,在太平洋地区,无论是波利尼西亚地区,还是美拉尼西亚地区、密克罗尼西亚地区,太平洋海岛上食人部落的食人风俗非常常见。

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脑袋怎么吃呢?诸位,人的额头其实是非常非常硬的,脑门这个位置有多硬?我有12年的格斗训练经验,空手道在全国都拿过名次。我的经验告诉我,其实人的手并不适合当武器用,就算是把它握成了拳头,手的强度都是不够的。

所以当时那些食人部落也陷入了深深的沉思:脑门这么硬怎么吃?没关系,他们是吃人的专家。他们找几块大石头咵嚓一下,把人脸给砸碎了。大家知道人这儿都有眼睛有鼻子有嘴,这儿是镂空的,有窟窿,这一块结构可不稳定。当时那些食人部落吃剩下的人脑袋都这样。

在山洞里发现了五块北京猿人头盖骨化石,无一例外都是这样的。所以可想而知,在几十万年前北京房山区周口店那个山洞里发生了怎样的惨剧。那个山洞里曾经生活着一个食人魔,他喜欢到附近去猎杀别的北京猿人,把人杀了以后尸体大部分就地享用,脑袋用钝石器割下来拎回山洞里继续去吃。

刚才我为大家介绍了这么半天北京猿人,但是大家其实应该记住一点,就是北京猿人并不是我们的祖先。目前为止,我们尚未发现任何证据可以证明北京猿人和我们在基因上有传承关系,这是目前为止最严格的人类学说法。

北京猿人为什么最后在东亚地区消失?目前为止这件事其实在学术界尚无定论。有些学者认为也许是在旧石器时代的气候突变,使得北方更加寒冷、南方更加干旱,他们可能是灭绝于气候突变。有些学者认为,也许北京猿人是在寄生虫和疾病困扰之下逐渐走上了穷途末路。当然了,还有一些学者认为北京猿人之所以最后在东亚地区消失,是因为后来在我们脚下这片土地上又发生了更加恐怖的事情。什么事,这恐怕就得从头开始讲起了。

我相信很多观众家里养过一些小宠物,但是只要大家观察一下,你会发现咱们今天养的这些小宠物里头,仓鼠有很多种仓鼠,兔子有很多种兔子,龟有很多种龟,鹦鹉有很多种鹦鹉,那人为什么就只有一种呢?曾经我在展厅里问过同学们这个问题,那些同学告诉我说人不止一种啊,这不是有黑种人、白种人、黄种人吗。

其实判断两个个体算不算一个物种,一个非常重要的原则就在于这两个个体之间有没有生殖隔离。今天这个世界上从来就没听说过哪两个人之间有生殖隔离,没法互相生孩子,所以今天这世界上就只有一种人。

这是为什么呢,其实这个问题需要从这个“属”字开始说起。所谓的属指的是生物分类法中的一级,简单来说,今天我们一些在生殖上彼此存在着隔离的物种,如果在很久以前它们的血脉可以追溯到某个共同祖先身上的话,那么我们就在生物分类时把它们划分为一个属。

给大家举一个例子,今天大家所熟知的狮子、老虎、豹子及美洲豹,它们今天彼此之间存在生殖隔离,但是它们的血脉都可以追溯到距今640万年前的某个共同祖先身上,所以我们在给生物分类时就把它们全部划分为了豹属。

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那么我们人属的故事又当从何开始讲起? 1973年11月底,一支国际考察队在埃塞俄比亚的阿尔法谷底发现了一些古猿化石,通过观察这只古猿的膝关节角度,这些人类学家惊讶地发现这只雌性古猿在生前竟然是直立行走的,某种程度上来说,她可以称得上是我们全人类的祖奶奶。

没多久之后,他们就在营地里开办了一个盛大的party以示庆祝。在这个party上,有一个录音机一直大声循环播放着这首曲子。从此之后,这只南方古猿阿尔法种个体就被考古学者们亲切地称呼为Lucy,而Lucy也正是我们人属故事的开始。

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在Lucy之后的300多万年的时间里,Lucy的子孙后代陆续地离开了非洲,走到了世界的各个角落。要想活命自然就得演化出相应的特质以适应当地的环境,这些在世界各地独立进化的Lucy的子孙们,就是我们人属的成员。

目前为止在人属之下到底有多少个人种,这件事没有定论,因为随着时间的推移,人们总是可以发现一些新的人种。但是今天,我为大家重点介绍其中四个重要人种,分别是匠人、佛洛勒斯人、尼安德特人以及智人,也就是我们。

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长久以来,人们一直有一种错误的观点,觉得好像是南方古猿进化成了直立人,直立人又进化成了尼安德特人,尼安德特人又进化成了我们。之所以会有这种错误的观点,是因为人们想当然地认为这世界上自始至终就只有一种人类,人类是单线程发展的。其实完全不是这个样子,现在大家看到的是刚才我提到的那几个人种的时间和空间分布图。

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大家可以看到,在Lucy之后经过了一些早期人种的过渡,大约在距今180万年前的时候出现了刚才我们提到的第一个重要人种匠人。为什么这个人种重要呢,因为大家可以看,匠人这个人种有一部分离开非洲朝东边去了。这支东去的匠人一分为二,一部分进入到了东亚,成为了刚才我们提到的直立人,就是北京猿人的祖先;另外一部分则进入了东南亚,在这儿成为了一会儿我们要提到的另外一个人种佛洛勒斯人的祖先。

而留在非洲的匠人也没有停止他们的演化,而且经过了先驱人的过渡之后成为了海德堡人,而海德堡人又是智人和尼安德特人的共同祖先,所以匠人这个人种非常重要。他正好站在一个进化的十字路口上,很多古人类的血脉都可以追溯到他的身上。

2003年,印度尼西亚的佛洛勒斯岛上发现了八具奇怪的尸骨。这些尸骨非常奇怪,都是成年人的尸骨,但是身材特别矮小,所以最开始学者不以为然,觉得这就是侏儒症患者的尸骨,没有什么大惊小怪的。但是随着研究的深入,这些学者惊讶地发现,这些尸骨的主人在生前竟然属于人属之下,一个原来从来没有被人发现的新的人种,所以就用发现地的名字来给这个新的人种命名,从此之后这个新的人种就被称为佛洛勒斯人。

可以跟大家说,成年男性佛洛勒斯人,平均身高就一米,脑容量是现代人的三分之一,女性还不到一米,就几十厘米高。因为他们的身材太矮小了,所以欧洲学者在研究他们的时候,给他们起了一个非常有意思的异名,叫霍比特人。

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其实佛洛勒斯人的祖先跟我们现代人身高差不多,但是他们祖先迁移的时候地球上特别寒冷,海平面恨不得比现在低100米,所以印度尼西亚的岛和岛之间是连着的,他们直接步行走到了佛洛勒斯岛上。走到岛上之后地球又变暖了,海平面又涨上来了,他们就被困在了那个岛上。

刚才大家也看到了,小岛的面积非常小,相当于台湾岛的三分之一大,所以物资非常紧缺。凡是那种身高体大、饭量特大的人和动物,适应不了环境全完蛋了,能活下来的人和动物身材都特别矮小,因为他身材小消耗得就少。岛上一切的东西都变成袖珍版,人是小矮人,象是小矮象。大概到了距今18000年前到12000年前的时候,他们逐渐走向了灭绝。但是,印度尼西亚当地的一些民间传说给人类学家提供了非常有意思的线索:

相传到18世纪的时候,按照咱们中国时间线都清乾隆嘉庆年间了,在印度尼西亚的雨林深处还曾经生活着一些神奇的小矮人。这些小矮人有时候会从雨林深处走出来,和当地人进行交流,甚至想学习当地人的语言。但是他们脑子不行,脑力不够,一直没能学会当地人的语言。

而且他们的文化处于石器时代,是没有道德观念的,所以经常从雨林深处走出来,偷一些当地人的粮食,偷一些生活物资。这本来就让当地人已经非常不爽了,结果有一次这些小矮人做得太过分了,他们偷走了当地人的孩子,而且把小孩抓走之后还吃掉了。当地印尼农民一直把他们追到了雨林深处的那个山洞里,然后一把火把这些小矮人集体烧死在了山洞里。

所以大家可想而知,也许按照当地的民间传说提供的线索,可能都到了200多年前的时候,这个世界上竟然还有人属之下的另外一个人种和我们一起生活在这个世界上,所以人类的进化历史可能要比我们想象的复杂得多。而且那个传说的结尾可谓意味深长,那个传说的结尾说,在混乱的屠杀之中,有一对小矮人趁乱逃进了雨林深处,从此下落不明。所以今天一些学者浪漫地猜测,也许在印度尼西亚的雨林深处还有他们的身影在活跃着。

其实我是不太相信的,因为就算逃出去俩人,还得正好是一男一女,他们得多努力才能让这个族群繁育下来,所以我觉得可能性已经不大了。

刚才我为大家介绍佛洛勒斯人的时候,相信大家能感觉到这些小矮人和我们现代人相比差距太大,他们无法对我们构成任何实质上的威胁。但是在我们智人征服世界的过程中,其实遭遇过一个强有力的劲敌,我们曾经和他们之间展开过激烈的冲突,甚至还一度处于下风。这个曾经击败过智人的人种,被称为尼安德特人。

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成年男性尼安德特人平均身高在一米六五到一米六八之间,其实跟我们现代人差不多,但是尼安德特人极度强壮。欧洲学者在研究尼安德特人的时候,发现他们特别喜欢居住在山洞里,所以就给他们起了一个名字叫穴居人。但是后来欧洲学者惊讶地发现,他们居住的那个山洞经常是从熊那儿抢过来的。

而且尼安德特人可不傻,他的脑容量比智人还大,他们也会制作工具,也会使用火。十万年前的时候,我们智人曾经试着第一次走出非洲,可能是因为水土不服,但是更有可能是因为尼安德特人太过强大了,我们祖先刚一离开非洲立刻就遭到了尼安德特人的迎头痛击。我们智人在撒哈拉以南非洲又蜇伏了三万年,大约在距今六万多年前到七万多年前的时候,智人第二次走出非洲。

这次可不一样了。这次智人携带着精密的语言,精良的石器,强大的社会组织动员能力以及过人的免疫能力。尼安德特人发现无论如何也无法阻止智人了。我们的祖先大量地离开非洲,进入尼安德特人的地盘,这两个人种在大规模接触以后会发生什么事,人类学家原来给出两种猜想:

第一种猜想是两个人种一见如故、相亲相爱,从此就像童话故事的结尾那样过上了幸福美好的生活。当然了,第二种想法就比较现实了,就是两个人种势同水火、彼此仇恨,最后我们智人对尼安德特人发动了种族灭绝。

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其实这两个答案都是对的。我们智人确实是对尼安德特人进行了种族灭绝,大约在距今两万五千年前到三万年前的时候,这个世界上的最后一个尼安德特人死在了伊比利亚半岛,今天的西班牙境内,这个世界上就没有尼安德特人了。但是他们的基因搭上了我们的顺风车,今天在场的所有观众,包括我在内,其实都是纯种智人和尼安德特人的混血后代,纯种智人和尼安德特人在基因上存在着1%-4%的交融。

有的观众可能会说等会儿,你刚才不是说生殖隔离吗,俩物种之间应该有生殖隔离,怎么又基因交融了,这是怎么回事啊?两个物种之间是不是有生殖隔离并不是非黑即白两种绝对的情况,他们中间还有一个灰色地带。智人和尼安德特人都是海德堡人的后人,因为长期的地理隔离逐渐地产生了生殖隔离,但是就在这两个物种渐行渐远藕断丝连的时候,中间他们又有了一腿,所以我们在场的每个人都是纯种智人和尼安德特人的混血后代。

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而且他们那基因还挺讨厌的,今天很多人像什么2型糖尿病、抑郁症、上瘾、血栓之类的,这些都是尼安德特人的基因有关系。他们那基因在石器时代是好基因,在那个时候挺好的,能给生活带来便利,但是今天就不行了,已经开始给我们添麻烦了。

动画片《疯狂原始人》里头那个男主角的人设就是智人,克鲁德那一家子,就是劲特大但是傻呵呵那一家子,他们就是尼安德特人。所以大家在参加完这次活动以后回去再看那个动画片,一定会觉得意味深长。

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我身后是撒哈拉大沙漠,撒哈拉大沙漠是世界上面积最大的一个沙漠。很多喜欢作死的人在撒哈拉大沙漠里办那种极限运动,但是它有一个条例特别有意思,就是如果你参加这个活动,你作为选手首先要垫付自己的尸体运输费,就是把自己的运尸钱交了,组委会或者赛事举办方他怕你死在沙漠里没人给你收尸,所以先把自己的运尸费交了。比赛结束的时候发现你没死啊,那就再把那个运尸费退还给你。所以可想而知撒哈拉大沙漠气候环境极为恶劣。

而且这么巨大的可怕的一个大沙漠横贯北非,正好把非洲出口给挡上了。有这么讨厌的一个大沙漠横贯北非,撒哈拉以南地区的生物要想离开非洲几乎是不可能的一件事。

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撒哈拉大沙漠是副热带高气压带的产物,但并不是永远这样。大约在距今十万年前的时候,赤道地区空气受热上升得特别猛烈,这样一来就把副热带高气压带推向了纬度更高的地方,如此一来撒哈拉地区就摆脱了副热带高气压带的控制,迎来了大量的降水,撒哈拉大沙漠很可能变成了撒哈拉大湿地。

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挡在非洲出口的那个讨厌的大沙漠也就消失了,再也没有什么东西可以阻挡撒哈拉地区以南的人或者生物离开非洲了。所以我相信,当时生活在撒哈拉以南地区的我们智人祖先,脸上的表情应该是这个样子的。

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我们智人祖先征服世界的过程中,有一步特别值得一提,那就是距今四万五千年前的时候,智人祖先登陆澳大利亚。大家都知道,澳大利亚和欧亚大陆在地理上是长期隔离的,所以生态系统之间彼此也隔离,四万五千年前我们智人登陆澳大利亚以后,一定会见到一些别说今天的我们,就连当时的他们都闻所未闻的奇怪物种。

比如说有像老虎一样的掠食者,还有像大狗熊一样的双门齿兽。澳大利亚当时的生态系统逗到什么程度,就是除了鸟类和爬行动物以外,这些大型动物肚子这儿都长一育儿袋,就跟袋鼠似的,能把自己幼崽放进去。

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这种有袋动物本来是澳大利亚生态系统的最高主宰者,但是智人登陆澳大利亚以后,整个澳大利亚的生态系统重新洗牌。24种体重超过50公斤的大型动物灭绝了23种,剩了一种,就是袋鼠,其他的全让我们智人给掐巴死了。而且我们智人当时疯狂到什么程度,澳大利亚曾经在旧石器时代有一种特别可怕的大蜥蜴,叫古巨蜥。现在发现的证据可以证明古巨蜥的长度已经达到7米,好几吨重,就跟恐龙一样。但是在我们智人祖先面前也是枉然。

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大家知道白令海峡那儿经常连着,那块要不然是零下六十度,要不就是海平面一降直接陆路就通了。一万两千年前,我们智人祖先无意之中从俄罗斯走到了阿拉斯加,这可完蛋了,美洲生物以属为单位灭绝。北美47个属里灭绝了34个属,南美60个属里灭绝了50个属。仅仅两千年的时间就从北美最北端的阿拉斯加,一路疯狂地血洗到了南美最南端的阿根廷火地岛。那些我们都没见过的奇怪生物,像什么猛犸象、乳齿象、大地懒、巨型骆驼、拟狮,这些猛兽的尖牙利爪在我们智人的面前没有任何意义。

我们智人恐怖到什么程度,给大家再举一个例子。刚才我为大家介绍北京猿人的时候曾经说过,北京猿人有一种天敌是剑齿虎,但是大家想一想,今天这个世界上已经没有剑齿虎了。有化石证据显示,剑齿虎就是在我们智人扩张的时候从地球上消失的。

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我曾经看过一集《动物世界》,给我留下了极为深刻的印象。在东非塞伦盖蒂大草原上有一群狮子正在吃一头角马,吃得满脸是血,非常满足,突然有一只狮子站起来,看远处有几个马赛族猎人,手持着长矛和弓箭就朝这些狮子走过来。哇,这些狮子立刻表现出极度恐惧的样子,撒腿就跑。狮子逃跑的背影渐渐地消失在地平线的远方,这时候镜头转过来拍这些马赛人,然后赵忠祥老师那深沉富有磁性的嗓音响起来,他说:

千百年来的生存经验告诉了这些草原之王,谁才是这片土地真正的主人。

当年剑齿虎没有想清楚这个问题,成为了国家博物馆里的化石。大家恐怕不知道马赛人是一种多么可怕的存在,马赛人是世界上平均身高最高的民族,平均身高两米,裸眼视力可达8.0。欧洲人给他们测视力的时候,发现视力表对他们没用,他们不理解那视力表是干什么用的,就是这儿长俩人肉望远镜。

最要命的就是马赛族曾经有一个习俗叫猎狮,男孩15岁的时候要去杀一头狮子,把狮子尾巴剁下来,拿这些狮子尾巴就知道你是成年人了,可以成家立业了。所以马赛人曾经在非洲草原上看见狮子恨不得追上去弄死。后来还是肯尼亚政府出面说不要这样,不要这样,保护狮子。所以今天马赛人已经放弃了他们猎狮的传统,但是大家感兴趣可以去马赛马拉看一看,依然是非常有魅力的一个民族。

其实大家刚才看到的是智人征服世界的线路图,从最北端的阿拉斯加的彻骨极寒,一直到最南端的潘帕斯草原的奔腾兽群,我们智人仅仅用了两千年的时间就血洗了整个美洲,成为世界上分布最广的一个物种。

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说到这儿的时候我其实挺感慨的,今天大家可以看很多影视明星喜欢做一些公益广告,他们说我们应该保护环境,因为这个环境被破坏了,所以物种大规模灭绝。没错,他们说得很对,今天物种确实是在以非常快的速度灭绝。但是这个广告让很多人有一种误会,就觉得我们发展了工业,工业破坏了环境,造成物种大规模灭绝,发展工业以前我们跟这个世界相处得好着呢。胡扯。其实这个世界上非常多的物种是我们祖先在旧石器时代灭绝的。

最后我想跟大家总结的一点,就是尽管今天很多人戴着眼镜、打着领带、拿着书本,看着还挺斯文的样子,其实我们智人是一个非常凶狠恐怖的物种。我们对别的物种绝不留情,别说对别的物种绝不留情,对别的人种都绝不留情。别说对别的人种,对咱自己都绝不留情,我们智人疯起来连自己都打,就是仅仅因为不同的意识形态和宗教信仰恨不得就把对方斩尽杀绝。

今天这个世界上确凿无疑地发现只有两种哺乳动物会自发地组织起来对同类实行种族灭绝,一个是我们智人,还有一个就是黑猩猩。有人说狼也可以,但是目前为止这件事有争论。所以大家可想而知我们是怎样凶狠残酷的一个物种。

但是每次给大家讲到最后的时候,我都会给他们一些希望。没错,我们智人确实是非常凶狠残暴的一个物种,但是好在后来进入文明时代以后,我们发明了很多美好的东西。

我们发明了科学,发明了艺术,发明了礼教,发明了法律,我们要做的,就是用这些美好的东西去压制我们内心中真正阴暗恐怖的那一面,这当然也是我们智人最后的尊严所在。

谢谢大家。

王凤枝 本文来源:网易科学人 责任编辑: 王真_NT5228



【144、你有“时间简史”吗?我有人类简史还有“外星人简史”!】


2019-06-05 陈剑

尤瓦尔·赫拉利的《今日简史》《人类简史》和《未来简史》,引进后很快在国内成为了“爆款”

在豆瓣网上,如果搜索名称里面有“简史”两字的图书,你会获得超过100页的结果!是的,超过1500本各种各样的《简史》。

毋庸置疑,很多《简史》都是市场营销的手段。以色列历史学家尤瓦尔·赫拉利的《人类简史》于2011年出版并在国际上成为现象级读物(Good reads上的评分人数近24万),之后中信出版社在2014年引进该书,很快成为了国内的爆款图书(豆瓣评分人数约8万人次)。在此之后,不仅赫拉利与简史无关的《21世纪的21个教训》被翻译成《今日简史》,就连很多原版书名中没有“简史”二字的,也被改名成“某某简史”重新包装引进出版。

那么赫拉利《人类简史》是怎样形成爆款的呢?

“虚拟的共同体”是赫拉利在书中提到的一个主要观念,他认为智人(Homo Sap iens)在语言方面特别发达,因此可以通过共同的图腾、神祗、原始宗教等概念形成超过血缘亲族的部落联盟,继而通过大规模的合作,在对抗自然的威胁,以及与其他人属的冲突中,得到碾压式的优势。因此,尽管智人的体力和脑容量(约1500毫升)都不如某些其他人属(比如尼安德特人的脑容量为1700毫升),但是最后的结果却是智人在进化中灭绝了所有其他的人属,以及大部分大型哺乳动物。同样的,在文明出现之后,能够在新的“虚拟的共同体”中占优的社会群体,往往在对抗中也处于优势。

由此可见,《人类简史》所鼓吹的“虚拟的共同体”,恰好就是国内创业者所追捧的“讲故事”的能力,因此迅速在互联网创业圈中走红也就不足为奇了。另外,这本书的特点就是用一个简单的理论介绍数百万年的人类历史,而推出时机恰逢“知识付费”在中国的迅速崛起,以罗振宇为代表的把知识快餐化并且转售给快餐化读者的“知识二道贩子”们与之一拍即合,极力追捧。这也就难怪罗胖曾坦言,《人类简史》是他当年读到的“角度最独特的历史著作”。

有意思的是,霍金的《时间简史》在国外的受欢迎程度超过  《人类简史》(Good r eads评分人数超过后者),但在国内的读者群却远远小于后者(豆瓣评分人次仅有3万)。

当然,这并不是说《人类简史》就不是一部严肃讨论人类历史的著作。作者赫拉利是牛津大学历史学博士,现为耶路撒冷希伯来大学的历史系教授,也是全球瞩目的新锐历史学家。他在书中大量引用了人类学的例子来支持其观点,因此也导致某些人类学者对其中的某些不准确之处大加抨击,并以此为根据贬低整部书的历史学价值,比如人类学者克里斯多夫·罗伯特·霍尔皮克就将《人类简史》斥之为“一部轻浮的伪史”。

历史研究的方法多种多样,有所谓的以客观史实为基础的实证主义,结合经济分析的历史唯物主义,从文化形态切入的文明史观,还有强调思想观念的历史唯心主义。选择了研究历史的方法论,也就是选择了自己的历史哲学观。而赫拉利,作为一名在牛津受教育的以色列人,无疑是较少受到传统西方基督教文明中心的历史观的影响。而他的理论,也并非石破天惊,其实可以认为是达尔文的进化理论在历史领域的一次进击,但离占领并且主导这一领域还为时尚早。

赫拉利剑走偏锋,试图从某个侧面诠释人类历史的庞大野心,可以认为类似这些年来比较热门的以黄仁宇为代表的大历史观学者。《万历十五年》是黄仁宇的成名之作,也是他的代表作之一。这本书融会了他数十年人生经历与治学体会,首次以“大历史观”分析明代社会之症结,观察现代中国之来路,带有强烈的基于经济分析的唯物历史学观色彩。从这个意义上,简史不等于短史。短史显然没有试图从新的视角来重新诠释宏大的历史,而是试图以简洁的笔触描述某个特别的话题,这个话题可能是历史,也可能与通常意义上的历史没有那么深的联系。这类短史可以被认为是入门的科普即读物,但是由于简短,简洁也可以简化为“简”,所以这类短史也往往被翻译为《简史》,比如最近在书店常见的《你最喜欢的极简英国史》(可以把英国改为德国,法国,欧洲等等),就属于短史范畴。

当然,还有一类《简史》,完全与“简”和“史”毫无关系,可称为碰瓷《简史》,读者需要多加小心,比如《众神之车》现在也变成了《外星人简史》。当然,这种伎俩在初次使用的时候可能有点作用,但是如果所有主题皆可为“简史”,那么是否命名为《简史》也就没有任何热点价值了。就如同经济学上的一个笑话:在一条长街之上,本来左右两端各有一个冰激凌小贩,起初每人都可以获得离自己最近的消费者。但是当一个小贩发现自己可以往路中间多移动一米,以吸引更多的消费者,那么最后的结果肯定是两人都移动到了路中间,而且每人都不会比原来多赚一分钱。

20世纪最伟大的历史学家汤因比曾花费40年时间,从1921年到1961年写出了《历史研究》12卷,给他带来了国际级声誉,并使其名列20世纪最伟大的智者之一。汤因比的历史学观,可以称为文明史观。他认为文明是一个可以明确入手的历史单位,把文明扩展到超过文化的范围,进而包括政治和经济,但是文化的标记作用更加明显,因为政治和经济变化不定,而文化相对稳定。他定义了26个文明样本,并且认为文明的发展遵循一致的历史规律,经过起源、成长、衰落、解体四个阶段,其阶段衔接由五种类型的挑战形式相连接。如果文明应战成功则生,应战失败则死,或僵化不前。这种解释突破了当时的西方中心文明历史观,并且被媒体高度评价,大家纷纷赞誉汤因比是未来的先知。这和赫拉利在《人类简史》出版之后迅速推出《未来简史》,试图预测人类文明的未来,何其相似。

由于《历史研究》的篇幅过长,不易推广,汤因比委托其好友萨默维尔将其缩写为插图本上下两卷。他不无幽默地说,“作者本人通常并非判断自己的著作哪里该删的合适人选”,我想所有的文字人看到这里都会会心一笑。汤因比并没有把这两册插图本命名为《历史研究简史》,而是《历史研究缩写本》。显然,他所希望的,《缩写本》的理想读者,应该是领略了他的新颖历史观诠释的宏伟历史图景之后,会油然产生兴趣,并且更进一步阅读这一部巨著。

对于严肃的阅读者来说,简史绝不是一次浅尝辄止的快餐,而是一段漫长阅读旅程开始前的短暂散步。

原标题:如何不带偏见地阅读一本简史——从当下各种“简史热”说起

作者:陈剑

编辑:张祯希

责任编辑:王磊



【145、全球调查:名牌瓶装水究竟含多少塑料微粒? 】


2018年3月15日 BBC

由非盈利新闻机构Orb Media牵头的检测发现,每升瓶装水中平均含有10颗塑料微粒,每颗都比头发丝粗。

对全世界11种名牌畅销瓶装水所做的检测发现,几乎所有品牌瓶装水都含有塑料微粒。

这是迄今为止全球最大规模的检测:购自世界9个不同国家的250瓶瓶装水经过检测。

目前尚没有证据证明塑料微粒对人体健康有害,但世界卫生组织(WHO)将对瓶装饮用水中塑料微粒可能造成的健康危害展开评估。

世界卫生组织将评估最新的研究成果。这些研究针对“塑料微粒”存在的范围以及影响。所谓“塑料微粒”指的是微细到可以被人体吸收的塑料。

由非盈利新闻机构Orb Media牵头的检测发现,每升瓶装水中平均含有10颗塑料微粒,每颗都比头发丝粗。

塑料颗粒

“最关键的问题是一辈子吃吃喝喝塑料微粒,到底会对健康有什么影响。”

被检测的瓶装水生产商向BBC表示,他们的瓶装水工厂都遵循最高的生产标准。

世卫组织负责协调全球饮水和卫生问题的布鲁斯·戈登(Bruce Gordon)告诉BBC,最关键的问题是一辈子吃吃喝喝塑料微粒,到底会对健康有什么影响。

“我们想想塑料的构成,是不是有毒素,在多大程度上可能带有有害成分,这些微粒对人体到底会有什么作用,等等,这些都还没有现成的研究给我们答案。”

“我们通常有一个‘安全’标准,但是要确定一个安全标准,首先必须了解这些东西是否有害,如果它们以高浓度出现在水中,那就肯定有危害。”

负责检测和分析的美国纽约州立大学Fredonia分校化学教授谢丽·梅森向BBC表示,“我们在一瓶又一瓶,一个又一个品牌中发现了(塑料)。”

瓶装水塑料微粒检测结果

“这不是要指出某个特定的品牌,这是要显示,塑料无处不在,塑料已经是渗透进我们这个社会的物质,渗入了水,渗透到这些我们消费的非常基本的产品中。”

针对目前尚没有证据证明,人体摄入这些塑料微粒究竟有什么伤害,梅森教授说:“是不会造成灾难性的伤害,但是看到塑料微粒的数量,却是令人担心的。”

BBC事实查核:海鲜控真的每年吞下一万粒塑料?

塑料种类

专家们也向BBC表示过,在那些水源可能受到污染的国家,人们仍然需要继续饮用瓶装水。

本次全球调查的瓶装水,共为11个国际品牌和国家品牌,有的国家人口众多,有的是瓶装水消费量高。

他们包括:

著名世界级品牌

Aquafina

Dasani

Evian

Nestle Pure Life

San Pellegrino

著名国家级品牌

Aqua(印尼)

Bisleri(印度)

Epura(墨西哥)

Gerolsteiner(德国)

Minalba(巴西)

娃哈哈(中国)

人类开始关注塑料带来的环境后果。

为了彻底消除被检测瓶装水受到污染的可能性,检测机构用录像记录了从商店购买和快递送水的过程。有些水在美国通过网络订购。

检测塑料的过程包括将一种名为“尼罗红”的染料加入每瓶水中,这是最近由英国科学家发明的一种技术,能迅速检测海水中的塑料。

以往的研究已经证明,染料会附着在浮动的塑料碎片上,并在某种特定波长的光线下发出莹光。



【146、人类起源于这颗星球?这不是没有可能,第一个证据已被发现】


2018-05-29 宇宙印象

关于人类起源的问题,科学家普遍认为人类必然起源于外太空,因为的早期地球上不一定有生命种子。根据当前的宇宙观测,星际中有机分子还不少,一般存在于星云中,也有在行星系统附近,比如美国科学家在人马座B2北侧就发现了互为手性分子的两种分子结构,人马座B2星云北侧是一片温度极低的空间,这里拥有大量的气体云,这些都是星际中存在有机分子的证据。

有机分子在星际空间中的存在地方还挺多,头条独家的宇宙印象认为,这些有机分子存在于星云中,一旦有恒星形成了天体系统,有机分子就进入了行星表面。像地球这样已经演化出生命的行星,还有一种可能是在某次撞击中将生命种子的陨石溅入宇宙中。承载生命的陨石可抵达其他行星,为生命的传播奠定了基础。

地球生命的出现也是如此,有两种可能,第一种是太阳星云本身就有生命种子,有复杂的有机分子,这就是生命基础。第二种可能是复杂的有机分子来自其他恒星,这不是没有可能,因为科学家发现了一个来自其他恒星的小行星。头条独家的宇宙印象认为,我们太阳系第一个已知的永久移民,其运行在木星轨道上,被命名为小行星2015 BZ509,从2015年开始,科学家就开始观测它了。

在皇家天文学会月报的最新论文指出,小行星2015 BZ509的轨道与其他木星的卫星截然不同,其运行在逆行轨道上。

我们知道,太阳系中的所有行星以及绝大多数的卫星都是以同一个方向公转,因为这是太阳形成之时原行星盘的公转方向,如果出现逆行的天体,那么很可能是来自其他恒星。

在太阳系形成之后的某个时候被捕获的。我们的太阳系形成于45亿年前,科学家对小行星2015 BZ509的轨道进行了观测模拟,发现根据太阳系本身形成的理论,是该小行星无法存在,那么只有一种可能,就是从其他恒星系统中俘虏过来的。如果2015 BZ509小行星是我们太阳系的形成天体,它应该和其他行星和小行星有相同的公转方向。

2015 BZ509小行星的发现意味着从其他恒星也有天体来到太阳系,如果这个天体有生命,也能够完成生命种子的传播,至少这个理论已经被观测证实。



【147、人類能移居太空?發現地球雙胞胎 NASA震驚】


2020/04/20  鄭玉如

移居至其他星球,一直是人類研究的目標。近日NASA科學家在分析克卜勒太空望遠鏡(Kepler Space Telescope),儘管它於2018年因燃料用盡退役,但其中還有大量數據,仍值得科學家繼續研究,發現在300光年外,竟有一顆體積與溫度類似地球的行星,讓他們相當吃驚。

根據《Science Alert》報導,克卜勒望遠鏡探索超過2600顆太陽系外的行星,儘管已退役2年,但仍有大量數據需分析,近日德克薩斯大學收集數據時,發現電腦系統出錯,於是詳細檢查資料,在克卜勒望遠鏡發現的數千顆系外行星中,距離約300光年處,有一顆與地球大小和表面溫度相似的行星。

研究員范德堡(Andrew Vanderburg)表示「這令人非常興奮,它的環境可能宜居,還與鄰近的行星相互作用」,命名為「Kepler-1649c」,其體積為地球的1.06倍,圍繞一個紅矮星運行,並從紅矮星接收星光,約為地球從太陽接收到的75%,就連表面溫度也很接近地球,還位於恆星宜居帶,行星上可能擁有充足的水資源。

而Kepler-1649c每19.5個地球日,就能環繞紅矮星運行一周,意思是地球過了19.5日,就代表過了一年,不過,紅矮星會產生頻繁且驚人的火焰爆炸,恐會影響到鄰近的星球,使宜居帶行星的大氣層剝離,變得無法宜居,加上目前仍不清楚Kepler-1649c的大氣成分、厚度、準確溫度及水保持液狀能力,是否適合人類居住仍是未知數。



【148、人類要想盡辦法逃離地球,還是有比宇宙殖民更便宜的方案?】


2017/08/03, 科技

我們想讓你知道的是

從一開始,氣候問題就是權力問題。那些有能力控制資源的人就能適應氣候。他們可能會後悔失去生態系統和一些特殊地帶──國家公園、滑雪場、海邊──但有了財富,他們總是還能搬家、吃飽喝足,並保護家人不受上述因素侵擾。那其餘的普通百姓,有無免於氣候變遷悲劇的方法?

未來

為了反擊逐漸升高的海平面和大風暴,海港城市在海堤、洪水管制,以及提高街道、鐵軌、公用事業和建築上花費了上兆美元:紐約、孟買、阿姆斯特丹、東京和廣州都是如此。其他海岸城市,已經被大風暴毀壞到連保險業和政府都跟不上風暴加重的重建成本,它們便慢慢「淹死」在水中。休士頓的詹森太空中心和佛羅里達的甘迺迪太空中心,因為地勢太低且太容易受颶風損害,已經廢棄任由海洋處置。

當已開發國家因為風暴、海平面上升、熱浪、乾旱、洪水、瘟疫和異常氣候的連綿重擊而搖搖欲墜時,開發中與未開發國家的窮人們則在挨餓。在非洲,玉米、高粱、花生等主食作物一年年在熱浪和乾旱中歉收。有時光是一次熱浪就足以毀滅整片農田。大規模遷徙使飢餓的人們蔓延到鄰近國家。政府崩潰,軍閥和幫派為了控制權而互鬥。囚禁上百萬無國籍窮人的永久難民營,成為險惡恐怖行動的溫床,將宗教仇恨聚焦於那些因財富而比較能居住的國家。

一枚「髒彈」在喀布爾(Kabul)爆炸——這種炸彈是把普通爆裂物和醫療器材中輕易撿取到的低濃度放射性物質包在一起所製成。新聞報導顯示,記者行經此地帶時放射性讀數會逐漸升高。雖然低濃度,但恐懼感就跟核彈一樣。然後,又有一枚髒彈在開羅引爆。

世界上的有錢人也開始遷徙,從暴風侵襲的海岸和乾旱肆虐的城市撤退,躲進山邊和過去農地上蓋起的高牆大院,在那些地方他們就能控管安全並囤積資源,好對抗瘟疫和放射線。但保護這些有錢人的要塞也囚禁了他們,加上他們對疑似有放射線空氣的畏懼,監禁效果就更好了。儘管專家們堅稱空氣和食物補給都安全,但專家不受信任,就和以前他們讚揚兒童疫苗接種、基改生物或核能的時候一樣不受信任。

有錢才不會留在地球

從一開始,氣候問題就是權力問題。那些有能力控制資源的人就能適應氣候。他們可能會後悔失去生態系統和一些特殊地帶——國家公園、滑雪場、海邊——但有了財富,他們總是還能搬家、吃飽喝足,並保護家人不受上述因素侵擾。富有的國家可以豢養大批軍隊來保護自己不受窮人侵害。

隨著對恐怖主義、瘟疫、放射能落塵的擔憂日漸升高,聯絡的窗口也永遠關閉了。已開發國家的文化早已轉變成一個由網路空間定義的現實。過去幾十年中,人們越來越少花時間出門,每個世代越來越習慣螢幕勝過戶外。單日往返行程就是在家裡車庫和公司、賣場、學校的密閉車庫之間來回。運動只在有螢幕的健身房裡進行。孩子們在室內遊樂場,用模擬出玩具、球和攀登架的手持控制器進行休閒,完全不會有受傷或曝露在未過濾空氣中的風險。好人家才不會讓孩子跑去外頭。

但他們確實去了太空。每個家庭都至少去過一次太空站渡假村。搭上載客火箭、感受起飛的強G力對孩子來說很刺激,但大人們在倒數時只會打盹或看東西,忽視了慣例的安全簡報。對有錢人來說,地球軌道變成了又一個坐在金屬管裡就會抵達的地方,就跟以前的夏威夷或倫敦一樣。

處在太空密閉居住所裡的「地外生命」,不會和地球上密閉大宅裡的生命有什麼不同。地外搞不好還比較安全,畢竟那裡擺脫了恐怖的窮人威脅。

當前

「歷史在時間與地點的細節下,潛伏著重複的結構與模式。」一輩子研究古代貝殼上演化紀錄的失明科學家席拉特.沃梅(Geerat Vermeij)如此寫道。將生命故事放在地球的悠遠時間衡量之後,他在每個生態系統中都發現了模式,一種競爭、資源限制及機會的模式,一種「支持某些特定的適應與改變方向,因此讓人類及非人類領域的歷史都能夠預測」的模式。

不論小如一滴水裡的生態系統,或者大如太平洋的生態系統,生物都會像遵循一套遊戲規則那樣繁殖、交換能量、成長並死亡。生物不用知道規則是什麼就會受它們支配,甚至不是生物也行。當簡單的程式互動起來時,類似的模式也會出現在電腦化的生態系統中。就像是數學不管是誰來算,在任何地方都成立一樣,個體對有限資源的競爭也遵循著同樣的途徑,不論個體是什麼組成,或者他們競爭的是什麼資源。

宰制方的物種將如何因為掃光有限資源而崩潰。我們可以算出任何大小的生態系統會在何時達到臨界點,並轉變為一種新的功能狀態;屆時將有著新的互動關係與豐富狀態,能顛覆過往的力量和支配秩序。

地球是一個有限的生態系統。一個主宰的物種,也就是我們自己,曾經取代過其他生物。人類似乎正走在耗盡生態系統的路上。雖然人類使用能源與資源的效率有著大幅技術進展,但我們的胃口和人口增長都快上更多。我們一直挖掘著能支撐我們一段時日的生物圈,而許多生態系統已經接近臨界點,或者接近狀態轉移,準備進入多樣性與生產力都低落的永久降階運作狀態。

如果這整個世界就是我們的生態系統,那狀態轉移也會降臨整個星球。2012年,一支由包括沃梅在內的地球科學家組成的國際團隊,在《自然》雜誌做出了這個預測。針對區域生態系統的研究以及電腦模擬一併顯示,當50%的地球陸地生態系統都因人類轉變為新狀態時(目前是43%),地球會到達臨界點。我們預計會在2025年,當人口達到82億時抵達50%的門檻。

文章指出:儘管改變生物多樣性和物種組成的終極效果尚未明瞭,但如果生態系服務(ecosystem services)抵達報酬遞減的關鍵門檻,是在全球大範圍內發生,且與全球需求增加同時發生的話(30年內人口再增加20億的話就會發生),將會導致廣泛的社會動盪、經濟不穩和人員喪生。

比宇宙殖民便宜的方案

我們人類的特質,是有可能讓我們立即停止毀滅自己的生命支持系統。我們有能力感受威脅並以行動避免,至少就個人來說是做得到。人類不像自然世界中的其他物種,我們確實能為了地球著想而做出某些決定,放棄本來可以消費的權力和財富,例如做出違反經濟原則的決定,以節省能源、回收物資,或保護自然環境。

但整體來說,我們留下的紀錄實在不怎樣。過去十年美國人就個人而言開車量減少了,但增長的人口和經濟,代表總體交通里程數並沒有減少。

就算我決定不把海裡最後一條魚吃掉,難道別人就不會去吃嗎?

面對環境而產生的基本衝突,存在於自由和集體行動之間。我們不知道能不能兩者兼得。已經快要沒有好好嘗試的時間了。戰爭頻仍,大部分是由宗教、種族和國籍所推動。如果慘重的資源問題蓋過了那些衝突,我們可能會失去集體表達真正願望的能力。

我們在此使用「我們的真正願望」這個詞,是因為沒有誰打從心裡會因為可以去火星而比較想放棄地球。舉例來說,大刀闊斧處理氣候變遷的成本,和在另一個星球上打造殖民地的大幅花費相比,其實很小(搞不好還有財務淨收入)。而且,藉由維持地球得以居住,我們便有機會拯救所有人,而不只是可以帶著自體基因登上火箭的少數幸運兒。在地球上我們可以拯救所有人、所有動植物、空氣和土壤,以及造就我們的所有回憶和精神。

就彷彿我們正躺在診療室而且剛被診斷嚇了一跳,立刻戒菸、正常飲食運動;不然,就等著再來看病,搞不好就這麼掛了。又或者還有一絲機會,動了場艱難的手術,結果一條生命永遠消失或是得仰賴科技維持機能。有些人真的改變了生活習慣,再也沒有心臟病發;有些人不改變,最後就只能以科技來處理。目前為止,我們似乎走在後面這條路上。

伊隆.馬斯克同時投資兩個項目:除了電動車跟太陽能,還有他的火星殖民地運輸想法,後者會像方舟一樣,把活人DNA的取樣送離地球,不管眼前可能有什麼災難都盡量遠離受害可能。當他承擔這份工作時,他察覺自己正在挑戰的其實超乎企業文化。他正在嘗試的事情,可能放眼銀河系都還沒有成功過。

「費米悖論」的疑問

馬斯克高瞻遠矚,眼光極其宏大。他思考著,其他的宇宙穿梭文化都在哪兒?別人都沒想到這步嗎?或者有什麼阻止了它們?這個所謂的「費米悖論」(Fermi paradox),困擾著許多未來學家。

「我們的地球是生命在宇宙中的唯一家園」,這種想法已經不再可信。大量的行星繞著其他的太陽,其中一大部分繞行在液態水能在表面流動的適當軌道上。天文學家發表了預測,認為銀河系有數十億個地方能發展類似我們的生物。而且生命也不一定非要液態水不可。化學家發現了好幾種使用多樣元素的不同方法,都可以用來產生類似我們DNA的自我複製分子系統。

一旦生命起步,沃梅就會期望,主宰地球生命的那股力量也會在其他地方引導生命進展。演化會發生是因為生命的型態能存活、繁殖,而生命會有如此型態,是因為沒有那個目的的話,生命就不會延續。生命可以出現一百萬次都毫無進展。但只要第一百萬零一次嘗試時,生命能存續並繁殖,它就會蔓延、競爭、演化。

外星生命和我們可能長得不像,但沃梅預期它們應該與我們有類似的感覺和能力。演化遵循著同樣的途徑週而復始,從不同的方向重複地解決問題。針對地球上的生物,沃梅從演化各種分支產生的物種中,分出了53種演化出同種方式的型態案例——在某些案例中,幾十種譜系的生物在殼部細節或其他功能要點上有著趨同結果。而這還沒包括演化中常發現的、使用不同物理型態達到相似功能結果的情形。舉例來說,提供交配優勢的隔熱外層,就包括了羽毛、毛髮和各種昆蟲外殼這幾種不同形式。

智能也在地球上多種譜系中被演化出來,像是大象、烏鴉和章魚這些關連較遠的動物,都具有極高的智慧;即便牠們彼此之間的生存環境和需求差異,可能和不同行星之間的差異一樣大。不管哪種生命,只要有機會蓬勃發展,應該都有可能出現智能。就如沃梅在一封電子郵件中說的:

智能,就像其他眾多特性一樣,是「吸引力的匯流處」,這種東西在太多環境下都太有用,以至於實際上最終必定會演化出來。

馬斯克已思考過這些,並複誦著費米令人煩擾的問題:

為什麼地球人都沒收到來自其他星球居民的消息?如果銀河系到處都是可居住行星,那來自那些行星的宇宙飛行旅客去哪了,最少要有無線電波廣播吧?

一顆可居住的行星可能離我們不到九光年,那麼它們現在應該要在地球無線電波上發現泰勒絲(Taylor Swift,譯注:美國知名歌手,第一張個人專輯於2006年發行)了吧。

除了「眾星無聲」的謎團外,費米悖論還加上了時間因素。目前認為宇宙誕生至今已超過130億年,但帶我們抵達出走地球門檻的人類科技,至今只有幾百萬年且僅以指數進展。我們一千年前才把零當成數字,一百年前才做出可調節的無線電波,十年前才開始看YouTube並拿起iPhone。人類已經成功離開過地球,如果不發生大災難的話,未來將會成為真正的太空穿梭物種。

「以我們目前的科技成長速度來說,在自身能力這點上,人類正一路邁向接近神的存在。」馬斯克這麼告訴《萬古》的作者。「如果一個先進文明能存在於銀河系任一處,能存在於過去138億年中的任一時刻,那為什麼沒有隨時隨處都存在呢?就算那文明進展得再緩慢,它只需要宇宙壽命的百分之零點零一那麼少的時間,就可以擴散到每一處。那麼,為什麼它們沒有四處存在呢?」

自我毀滅的基因

產生這問題的連番推論——推斷出生態與演化帶來的教訓——也提出了一個答案。答案可能是,每一智能物種的消亡,已經內建在我們發展的過程裡。宰制行星的物種,可能總是在大步邁進至下一個行星生態系統之前,就已經先自我毀滅。或許我們今日看來無止盡的成長進步,只是興衰循環的上升面,就像大量繁殖野兔一度看似滿據了整個郊野,後來數量卻不可免地大幅衰減一樣。我們的歷史,根本還沒久到能真正看出整個興衰模式。

但整個宇宙的歷史就夠久了。

「顯然文明是會發生什麼不尋常的事,我指的是不好的那種不尋常。」馬斯克說。「可能其實有一大堆僅存於單一行星,而且已經滅亡的文明。」

對馬斯克這個將拯救世界的男人來說,挑戰似乎比改變我們開的車種,或者比給我們永續的太陽能還要大。他將達成(他認為)銀河系史上都沒有別人著手過的事:讓我們人類成為逃出母星並散布於諸星間的物種。

但,各種證據都顯示,如果人類想要度過難關並及時發射逃過地球大難的方舟,我們最好蓋快一點;同時,最好盡全力阻止毀滅性洪水來臨。

相關書摘 人類星際殖民的跳板:土星最大的衛星「泰坦」,會是下一個地球嗎?

書籍介紹

本文摘錄自《地球之後:我們把地球破壞殆盡後,讓另一個星球為此付出代價?》,光現出版

*透過以上連結購書,《關鍵評論網》由此所得將全數捐贈兒福聯盟。

作者:查爾斯·渥佛斯(Charles Wohlforth)、亞曼達·R·亨德里克斯(Amanda R. Hendrix)

譯者:唐澄暐

大多數人對「宇宙殖民」的想像,可能是所有的人類都遷移離開地球,只留下一個死寂的星球。

本書的兩位作者要告訴你的是:或許我們絕大多數人,最後都會留在地球上。因為——即使是再過一百年、兩百年,太空旅行或太空殖民能夠成真,這也會是一段非常昂貴的過程。不管是可以乘載人類到另一個星球的太空船,或者是打造殖民星球上可供人居住的環境,又或者是地球需要提供的支援,都將是非常昂貴的開銷。地球上(截至目前為止)的七十億人口,絕大多數最後可能是住到地下,或者是繼續忍受已經被人類破壞殆盡的環境,而不是前往全新的世界。

本書作者亞曼達·R·亨德里克斯博士(Amanda R. Hendrix)是一位行星科學家,在NASA的噴射推進實驗室工作二十年。身為卡西尼土星計畫的研究者,她的研究專注於土星衛星。透過實際在NASA的所見所聞,她不但提示出我們日後最有可能置產的地點(泰坦!土星最大的衛星)也描繪出總有一天我們必須在地球之後,找到另一個可以安身立命的所在。然而,兩位作者也在書中提示我們:若有一天,地球的環境被毀壞到宇宙殖民的必要迫在眼前,我們將面臨的不會只是技術上的難關,還有倫理上、道德上與利益上的各種衝突。



【149、如果能重来,地球上还会出现生命和智慧吗】


2020年05月28日 原理

自从人类开始意识到天空中还有其他行星存在时,便开始思考这样一个问题:我们在宇宙中是孤独的吗?

宇宙中,生命和智慧的普遍程度是现代科学的一个基本问题,这个问题至今仍困扰着我们。

从地球的地质记录我们可以得知,只要一个星球的环境稳定到足以支持生命的存在,生命就能以相对较快的速度开始。以地球为例,从第一个多细胞生物发展到如今的人类文明社会,大约用了40亿年的时间来进化。

但是,尽管科学可以揭示生命首次出现在地球上的时间,却对生命究竟是如何产生的这一问题束手无策。然而这个问题的答案,对我们在宇宙的其他地方发现生命具有重要意义。

假如我们可以将地球的时钟重新拨回到最开始的时刻,生命是否还能再一次在早期时候重新出现?智慧所需的进化时间究竟是长是短?如果智慧的进化时间非常缓慢,那么是否意味着生命的快速启动对我们的存在来说非常必要?

最近,哥伦比亚大学的天文学家David Kipping在美国国家科学院院刊(PNAS)上发表了一篇新的研究,他通过设置生命发展和智慧发展所需的不同时间尺度,用贝叶斯推理,计算了在地球之外的其他星球上出现智慧生命的可能性。

贝叶斯推理一种利用我们所知道的来推断未知事物的方法,它最初由托马斯·贝叶斯(Thomas Bayes)设计,指出一个假设为真的概率取决于两个标准:一个是根据当前的知识(即“先验”),判断它的合理程度;另一个是评估它与新的证据的契合程度。

也就是说,当出现新的可用证据或信息时,一个假设为真的概率也会变化。它的一个关键特征是,当数据较弱时,那么先前对事物的认知是最重要的。

贝叶斯推理考虑了假设符合现有知识的程度以及它符合新证据的程度。

在新的研究中,Kipping利用化石记录中生命出现的年代学,以及地球的宜居性时间窗口,为地球的漫长历史建立了一个重演模型,探寻了如果地球的历史一遍又一遍地重演,那么其中有多少次生命和智慧有可能再次出现。

在这项研究中,研究人员并没有将生命发展成智慧生命的时间快慢作为一个固定的量,而是将它作为一个自由参数。在不同的设定下,他将生命的可能性归结为四类:

1、生命是普遍的,通常会发展成智慧;

2、生命是稀有的,但通常会发展成智慧;

3、生命是普遍的,但很少发展成智慧;

4、生命是稀有的,且很少发展成智慧。

利用贝叶斯数学公式,他们分析了这四个假设模型之间的优劣,分析了生命在一颗行星的生命周期内迅速发展的可能性,揭示了在外星世界,复杂的外星生命可能如何演化。

结果发现,当将稀有生命场景和普遍生命场景进行比较时,普遍生命场景的发生可能性是稀有场景的2.8倍。如果以在地球海洋形成的3亿年内,在碳-13耗尽的锆石矿床中发现了生命的证据为依据,这个数字会上升到8.7,甚至更高。

因此从这个模型来看,如果与地球有着相似条件和进化时间线的行星普遍存在,那么在其他行星上自发出现生命应该不是什么稀奇的事。

那么,这些外星生命是复杂的智慧生命的几率有多大?

关于这一点,答案仍然是模糊的。就智慧的进化而言,人类在地球宜居窗口的出现时间是相对较晚的,这表明人类的发展既不是一个容易的过程,也不是一个确定的过程。因此,从某种程度上,我们或许可以认为,假如地球历史重演一遍,智慧出现的概率实际上应该是很低的。

而这项新研究的数据也表明,“很难发展出智慧”的场景以3:2的微小优势胜过“容易发展出智慧”。这意味着,假如我们能一次又一次地重新设定地球的时钟,应该可以看到生命的频繁重现,但智慧就未必是这样了。

研究人员指出,这项分析并不能提供确定性的答案,只能提供基于地球上发生的事情推测出的统计概率。但研究结果似乎也在告诉我们,搜寻地外智慧生命或许很难,但这并非毫无意义的事,因为在地球以外的星球上出现智慧生命绝非不可能。



【150、如果太阳早诞生数十亿年,将没有足够的时间来演化出人类】


2017-10-09 宇宙解码

如果太阳太早诞生,那么地球上的生命可能就不会出现,因为早期银河系内的恒星寿命更短,而太阳诞生的时机避开了恒星“婴儿潮”,是一颗“大器晚成”的恒星

地球的年龄为46亿年前左右,与太阳系的诞生时间差不多,科学家发现太阳其实是银河系内大器晚成的恒星,当太阳形成时周围聚集了更多的氢和氦,这些物质为后来各大行星的形成提供了充足的材料。根据最新的观测结果,太阳比银河系内的多数恒星要年轻50亿年,如果太阳早诞生数十亿年,那么太阳的寿命可能会很短,因为当时宇宙中恒星的平均年龄普遍偏短,那么即便地球形成了,也没有足够的时间来演化出人类。

科学家认为早期宇宙中的星系形成恒星的速度很快,是今天的30倍左右,但恒星死亡的速度也很快。太阳诞生的时间正好处于大量恒星的死亡周期之后,因此原始太阳周围聚集了大量的可利用物质,为太阳系内的行星形成提供了原始物质。这些可利用的物质主要来自死亡恒星爆发后的遗留物,如果没有早期恒星的大量衰亡,太阳也无法获得充足的原料来源,那么地球等行星就可能无法形成。更重要的是,早期恒星的衰亡释放出大量可形成生命的基本元素。 

在大约100亿年前,宇宙经历了一次恒星“婴儿潮”的冲击,大量恒星快速形成。科学家使用哈勃空间望远镜和斯皮策红外望远镜等对过去100亿年内银河系的演化进行观测,绘制出最完整的银河系成长过程图。来自德克萨斯州农工大学的研究人员凯西认为这项研究让我们看到银河系在过去可能是什么样子,有些恒星的质量在较短的时间内增加了10倍,早期的银河系不仅是个充满新生恒星的世界,同时也是恒星快速成长的地方。



【151、上一次全球变暖,尼安德特人变成“食人族”,人类会重蹈覆辙吗?】


2019-04-04 环球科学大观

尼安德特人(homo neanderthalens),人类历史上最迷人的奥秘之一,他们虽生活在距今十万年前古欧洲,却拥有比智人更大的脑容量、更强壮的四肢和更先进的文明特征。然而,尼安德特人在进化史中被智人所取代,其灭绝原因一直深深困扰着科学界。近日,科学界似乎找到了尼安德特人灭绝的真相…

晚期的尼安德特人生活在冰河期的最后一次间冰期(Eemian)。随着地球变得越来越热,两极融化、海平面上升、海洋开始扩大,地球温度大幅增加。而面对这样的气候剧变,陆生与海洋动植物随之发生转变,早已适应数万年极端寒冷狩猎生活的尼安德特人面临着未知的挑战。

显然,尼安德特人无法适应这种突如其来的改变,受到长期食物匮乏的环境影响,尼安德特人终于开始发生转变——变成“食人族”,以食用同族为生存手段。

法国国家科学研究中心(CNRS)的古生物学家Emmanuel Desclaux表示:“地球从冰期到最后一次间冰期的气候变化非常突然,这不单指地质层面的剧变,更重要的是对人类的巨大影响。或许在区区几代之内,地球景观发生了天翻地覆的改变。”

20世纪90年代,法国东南部一个名为Baume Moula-Guercy(BMG)的洞穴出土了六具古人类遗骸,包括两个成年人、两个青少年和两个幼儿。经研究证实这六具遗骸全部是尼安德特人。然而,此处洞穴内的状况与整个欧洲其他220个尼安德特人文明遗迹不同,科学家发现了开始寻找这些洞穴背后的故事。

研究人员指出,该洞穴内的骨骼和木炭保存极好,这使得考古学家能够重建尼安德特人在间冰期所经历的自然环境和景观。除此之外,研究人员提出尼安德特人向“食人族”的转变是为了应对气候变化带来的“社会动荡”。在BMG洞穴中,六名尼安德特人的120块骨头与动物骨头混合在一起,分析显示在这些古老的人类身上曾发生过一些可怕的事情。

这120块人类遗骸中的50%以上表面有划痕,从颅骨、下颌骨到指骨均有分布。更重要的是,其中所有的长骨上都可以看到清晰的击打痕迹。科学家表示,不难猜测这些尼安德特人的骨头曾被碾碎、咀嚼过。

虽然同类相食的观点目前未得到进一步证实,但根据已有的分析证据,这一现象与我们对尼安德特人所有的认知保持高度契合。由于外部环境的剧变,尼安德特人缺乏富含蛋白质等营养的猎物,生存条件艰难。有些人可能为了生存而互相残杀,弱者自然成了强者口中的食物。

研究人员也强调称,我们绝不能将古老的尼安德特人视作野蛮人,更不能当成“食人”的怪物。对数据的综合分析表明,尼安德特人的自相残杀只是单纯的生物行为,是对外界环境剧烈变化引起的营养短期匮乏的表现。即使放到今天,现代智人依然可能重蹈覆辙。为了生存、为了活着,他们没有其他选择,这也是人性的体现。

《科学家在探索洞穴时,发现了尼安德特人恐怖的一面》(2017-01-03 火星一号)报道:

在曾发现过尼安德特人、智人和犬科动物遗骸的洞穴(名为Goyet)的一次探险中,研究人员发现了人的骨骼——包括一个孩子的骨骼——有切割和骨折的迹象。

科学家相信,这证实了尼安德特人很可能是食人族,这些史前穴居人破开骨头提取骨髓。参与此次研究的考古学家克里斯蒂安·卡塞亚斯表示,这是无可辩驳的,同类相食在这里上演过。

卡塞亚斯认为,尼安德特人破开这些骨头的方式,就如同破开那些在洞穴入口处发现的驯鹿和马,肯定是提取骨髓。

研究人员海琳·鲁吉尔也认为,断骨表明了食人行为,以及尼安德特人使用死者的遗骸来制造武器。她说:“的确,我们可以得出结论,一些尼安德特人死了,并在这里被吃掉了。这些骨头中的一些也被用来制作工具,以打磨火石边缘。”

研究人员表示,尽管有新的发现,但仍然有许多问题未得到回答。同类相食是惯常的行为,还是在某些特定的时刻?

科学家不知道如何解释这种同类相食的背后原因。这可以是纯粹的食物,但也可以是象征性的。原因仍不明。

研究还表明,这些骨头可追溯到尼安德特人被智人取代不久之前的一段时期。

此外,先前在该洞穴中的发现也暗示了尼安德特人可能是食人族,被发现的骨头已经被剥皮和切开。

《尼安德特人靠什么在地球上生存近30万年?一份新研究揭开谜团》(2018-03-14 趣味探索 )报道:

很多年前,一群身高约1.5米以洞穴为居的原始人。他们使用着上万年都未曾改进的原始工具在地球上繁衍和生存。考古学家们印象中的他们衣不遮体,武器落后,顽固不化又不思进取,他们因愚蠢而闻名,并被称为愚人。然而今天的一项研究将颠覆一切。

这群愚人就是大名鼎鼎的尼安德特人,难道他们真是传说中的愚蠢人类吗?如果是如此,他们凭什么本事让他们能够在地球上幸存了30万年呢?一位对尼安德特人深入研究的Penny Spikins博士却揭示了一个难以置信的事实,尼安德特人不但富含同情心,而且成为了世界上最早一批艺术家。

这项研究发表在“世界考古学”杂志上,该研究发现尼安德特人之间热心互助并未考虑未来的回报,他们中的大多数养成受伤被按摩,发烧被照顾的习惯,他们经常考虑他人的感受而不是自我利益。成为世界上最富有同情心及互助的原始人类。

旋转状小圆点,梯子,及动物图片,黑色轮廓及粉红肤色壁画构成了不可思议的洞穴艺术。一直以来科学家认为这些洞穴艺术可能来自智人之手,然而事实并非如此。科学家使用了放射性元素铀和钍精确测年龄法,吃惊发现这些洞穴艺术创作于现代智人从非洲抵达欧洲的2万年前,因此洞穴艺术来自于尼安德特人的创作,尼安德特人洞穴壁画成为了世界上最古老已知洞穴艺术。

随着研究的进一步深入,越来越多的考古资料进一步证明更多的尼安德特人文明,尼安德特人并非之前印象中的愚人,而是一种拥有智慧的原始人类。

《西班牙发现世界上最早壁画 由尼安德特人所绘》(2018-03-17 科普百分百)报道:

科学家在西班牙一处洞穴中发现这幅由红色水平与垂直线组合成的梯状图。这幅作品绘于超过6万4000年前,这表示作者是尼安德特人。 t

近看西班牙洞穴墙面上的红色梯状图,壁画的复制图显示梯状图旁边还画有动物与其他符号。目前不清楚这些图样年代是否相同,或是稍晚才画上去的。 

西班牙另一处洞穴墙上以手印出的图案,这些手印的年代至少有6万6000年以上,强烈暗示创作者是尼安德特人。 

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:Michael Greshko 编译:石颐珊):

发现世上最早壁画,由尼安德特人所绘,该发现显示,尼安德特人和现代人具备同样的认知能力。

早在毕卡索之前,古代艺术家就已经在现今的西班牙进行创作,他们混合颜料,将贝壳雕成珠饰,并且在洞穴里画壁画。这有什么稀奇?因为这些艺术创作者可能是尼安德特人(Neanderthal)。

这些6万5000年前的壁画和贝珠是首批被定年在尼安德特人时代的艺术作品,其中包括目前发现最早的洞穴艺术。在两篇在2月下旬刊于《科学》(Science)和《科学进展》(Science Advances)期刊的新研究中,学者说明这些艺术作品的年代早于现代智人(Homo sapiens)抵达欧洲的时间,所以创作者一定另有其人。

研究人员在三个散落于西班牙境内的洞穴中找到超过一打年代早于6万5000年前的壁画样本。他们还在西班牙东南部名为燕子洞(Cueva de los Aviones)的洞穴中找到有至少11万5000年历史的有孔贝珠和颜料。

「燕子洞的发现是目前所知全世界最古老的个人饰品,」研究共同作者乔欧·齐利欧(Jo?o Zilh?o)说,他是巴塞隆纳大学(University of Barcelona)的考古学家。「他们比非洲大陆上相似的物件要早了2至4万年。而且他们出自尼安德特人之手。我还需要多说吗?」

作者论证,虽然尼安德特人在通俗文化中背负愚笨形象,但是他们其实和智人(Homo sapiens)有同等的认知能力。如果作者的论点成立,这些发现意味着创作象征艺术所需的聪明才智可能可以追溯到大约50万年前智人和尼安德特人的共同先祖。

「尼安德特人显示出和智人相同的文化能力(cultural competence),」约翰.霍克斯(John Hawks)说,他是威斯康辛大学麦迪逊分校(University of Wisconsin-Madison)的古人类学家。 「他们不是蠢笨的野人,他们看得出来是人类。」霍克斯并没有参与这项研究。

头脑不简单

1856年,石灰岩矿厂的工人在德国尼安德河谷(Neander Valley)发现看似畸形的人类骨头。当时的科学家很快做出结论,这副粗眉厚胸的骨架属于一个独特的人族物种:尼安德特人(Homo neanderthalensis)。

当时人们认为尼安德特人四肢发达却头脑简单,甚至有科学家建议将他们归类为「蠢人」(Homo stupidus)物种。不过自1950年代以来,尼安德特人如猩猩的刻板印象已被学者抛弃。他们会仔细埋葬死者、雕刻石器,也会使用药用植物。

基因证据也显示尼安德特人和现代人混种:现代欧洲人和亚洲人大约有2%DNA来自尼安德特人。

然而有些学者不太愿意认同尼安德特人能创作象征艺术。根据当时证据,早期欧洲艺术似乎直到4万至5万年前一波智人大规模迁入以后才兴盛。

其他研究也让事情变得更复杂。科学家在法国发现尼安德特人于4万3000年前制作的珠宝。在一处西班牙洞穴中,古老壁画旁散落年代相近的木炭。但是这些遗址的年代都没有明显早于智人抵达欧洲的时间,因此为另一种推论开了后门:尼安德特人只是在模仿这些更有文化的新邻居。

「如果你找来100个具有代表性的考古学家,问他们尼安德特人会不会在洞穴里画壁画,90个会说不会,」研究共同作者亚里斯泰尔·派克(Alistair Pike)说,他是南安普敦大学(University of Southampton)的考古学家。

「元」来如此

为了证明尼安德特人是艺术家,研究人员需要在欧洲找到远早于5万年前的艺术作品。因缘巧合之下,派克和齐利欧在2003年遇上马克斯·普朗克演化人类学研究所(Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology)专事矿物定年的学者德克.霍夫曼(Dirk Hoffmann),由此开始脑力激荡如何进行研究。

霍夫曼的研究仰赖一项事实:放射性铀元素会溶解于水,但钍元素不会。当水渗透土壤进入洞穴,水中的铀会被困在矿物层中,并以可预期的速率衰变为钍。由于科学家确知矿物层没有其他钍来源,测量矿物中铀和钍的相对含量就能揭露它们的年纪,由此可知岩石下方壁画的年代。

霍夫曼只需要一粒米大小的岩石就可以进行测量。但是取得样本可是件大工程,得在无价艺术品旁仅只几公厘的地方动用解剖刀。

「稍有差错,就可能削掉几片岩墙上保存了数万年的颜料,」两篇研究的第一作者霍夫曼说。 「刚开始着手时会被这样强烈的感受淹没。」

研究人员发现这三个壁画洞穴中有些覆盖壁画的矿物层至少有6万4800年久,意即画作本身最少也有这么老。然而,燕子洞中发现的贝壳和颜料上覆盖的矿物层少说有11万5000年之久——比齐利欧在2010年的研究中估算同样物件的结论还要老了两倍以上。

总之,这些洞穴发现「显示尼安德特人作画的行为不只局限在单一时间范围……这些壁画绝非由一群异常聪明,却未留下后嗣的尼安德特人所创作,」派克说。 「这些行为完全可以和同时期智人在非洲做的事相比较。」

近亲

有鉴于这两支血脉具备相同的艺术技能,研究者甚至探问尼安德特人是否确实自成一个物种,或者其实是现代人一支孤立的欧洲分支。

「结论必然是尼安德特人在认知能力上(与智人)无所差异,而且尼安德特人和智人二分的区别因而无效,」齐利欧论述。「尼安德特人也是智人。」

然而其他专家认为须谨慎。定义古代艺术深富挑战性——衡量古代艺术家的心智与文化复杂度更是困难重重,玛格丽特.康奇(Margaret Conkey)说道,她是加州大学柏克莱分校(University of California, Berkeley)的荣誉退休教授,也是史前洞穴艺术的权威。为了提出更多说服力,她说,接下来必须聚焦将定年与图像和尼安德特人的参与做出精确连结,其他西班牙境内洞穴系统也有发现尼安德特人的遗迹。

「单有定年就等同于尼安德特人在场吗?」她问道。「我毫不怀疑尼安德特人可能有能力使用像赭石或木炭这样的材料来绘制标记甚至图像,但是眼前摆着考古学的寻常挑战:比对确认多线趋同的证据。」

派克和其他人一样惊讶于未来研究有待探索的途径之多:「我们才画出了冰山一角。这个研究够我们做一辈子了。」


【152、如何用核装置毁灭对地球有潜在威胁的小行星?】


2021年04月21日 新浪科技

如果一颗长达500公里的小行星撞击地球……

目前,美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)和空军技术学院(AFIT)合作开展了一项研究,致力于研究核装置爆炸产生的中子能量如何对小行星进行轨道偏转。

科学家对比分析了两种不同的中子能量来源(裂变中子和聚变中子)造成的小行星偏转,将这两种中子能量来源并行比较,研究目的是了解核爆炸释放哪些中子能量更有利于小行星偏转,并揭晓其中的原因,为优化小行星偏转效果奠定基础。

这项最新研究报告发表在近期出版的《美国宇航学报》期刊上,由兰辛·霍兰负责,这是他在AFIT学院就读核工程研究生期间与LLNL实验室合作的行星防御和武器输出项目的一部分,霍兰说:“研究小组聚焦于核爆炸产生的中子辐射,因为中子比X射线更具有穿透力,这意味着中子产生的热量可能会加热小行星表面更多的物质,因此,与X射线

产生的热量相比,中子产生的热量更能有效地使小行星偏离运行轨道。”

不同能量的中子可以通过不同的交互机制与相同物质发生相互作用,通过改变沉积能量的分布和强度,由此导致小行星轨道也产生偏转影响。

研究表明,能量沉积剖面分析映射出小行星曲面之下空间位置能量沉积的多样化分布,这在两种中子能量之间可能有很大的差异,当沉积的能量在小行星上分布不同时,意味着熔化/蒸发的吹离碎片的数量和速度会发生变化,这将决定小行星最终的速度变化。

毁灭潜在威胁的小行星

在地球轨道上潜在着许多危险小行星,它们会闯入地球轨道,甚至进入地球大气层,发生灾难性的碰撞事件,霍兰指出,毁灭这些潜在威胁的小行星有两个基本方案:炸碎或者偏转,炸碎是一种将高能量传递给小行星的方法,它将被粉碎成许多极速运动的碎片,之前研究显示当小行星被炸碎后超过99.5%的碎片会与地球擦肩而过,该方案潜在一定风险,大量小行星碎片可能进入地球大气层,因此如果当小行星撞击地球的准备时间较短或者该小行星相对较小,我们可以考虑炸碎它。

他说:“偏转小行星轨道是一种较温和的方法,它包括给予小行星较少的能量,保持小行星的完整性,并以稍微改变的速度将其推到偏转轨道上。随着时间的推移,在小行星撞击地球之前的许多年里,即使是微小的速度变化也会增加它偏离地球的程度,如果我们有充足的时间预判某颗小行星若干年会碰撞地球,可以采取偏转小行星轨道的方法,它通常被认为是更安全、更‘优雅’的选择。这就是为什么我们当前聚焦研究如何使小行星偏转轨道的原因。”

将能量沉积与小行星反应联系起来

这项工作分两个主要阶段进行,包括:中子能量沉积和小行星偏转响应,对于能量沉积阶段,美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室的蒙特卡罗N粒子(MCNP)辐射传输代码模拟了所有不同案例研究,MCNP模拟了一次中子对峙爆炸,辐射朝向一颗300米直径的氧化硅成分为主的球形小行星,小行星被数百个同心球体和封闭圆锥体分割成数十万个小单位,然后研究人员对每个小单位的能量沉积进行统计跟踪,从而生成整个小行星的能量沉积剖面或者能量空间分布。

对于小行星偏转阶段,用LLNL实验室的2D和3D任意拉格朗日-欧拉(ALE3D)流体动力学代码模拟小行星成分对能量沉积产生的响应,MCNP生成的能量沉积剖面被导入并映射到ALE3D小行星上,以便于初始化模拟。获得中子产额和中子能量的不同配置下的偏转速度变化,可以显化中子能量对小行星偏转产生的影响。

偏转小行星的小一步将决定地球命运

霍兰说:“这项最新研究是采用核装置偏转小行星模拟实验的一小步,我们的最终目标是确定最佳的中子能谱,即中子能量输出的扩散状况,以最理想的方式储存它们的能量,从而最大化地影响小行星运行速度或者发生偏转。该研究报告揭示了特定中子能量输出可以影响小行星的偏转性能,以及为什么会发生这种情况,作为迈向更大目标的 垫脚石。”

他还指出,能量沉积数据的精度和准确性非常重要,如果能量沉积输入不正确,我们就不应该对小行星偏转输出抱有太大信心,我们现在知道能量沉积剖面对于偏转大型小行星而言意义重大,如果未来人类执行某项太空任务,用于减缓一颗大型小行星碰撞地球的威胁,应该考虑能量沉积的空间剖面分析,从而正确模拟预期的小行星速度变化。

另一方面,能量耦合效率一直是科学家需要考虑的重要因素,即使是针对较小的小行星,霍兰说:“我们发现能量沉积量是最能预测小行星整体偏转的因素,对最终速度变化的影响比空间分布的影响更大。为了规划小行星偏转任务,有必要考虑这些能量参数,以便进行正确的模拟和预测。”

最重要的是,我们要进一步研究和了解所有小行星偏移技术,以便最大限度地利用当前科技力量,在某些情况下,使用核装置使小行星偏转比非核装置更具优势,事实上,如果小行星碰撞预警时间很短,或者发生碰撞事件的小行星体积很大,核爆炸可能是我们唯一可行的偏转和毁灭小行星选择。(叶倾城)



【153、生活在银河系中的最佳时间和地点找到了…】


2021-03-12 煎蛋网

地球上生命的存在和持续似乎越来越是纯粹运气的结果。根据对银河系历史的一项新分析,生命出现的最佳时间和地点不是在这里或现在,而是60多亿年前在银河系的郊区。

在空间和时间上的那个特定位置将为一个可居住的世界提供最好的保护,防止伽马射线爆发和超新星以致命的辐射摧毁太空。

大约40亿年前,银河系的中心区域(包括太阳系)变得比外围区域更安全——即使不如外围区域安全,也足以让生命出现。

“我们的工作表明,直到60亿年前,除了银河系行星较少的外围地区,由于银河系有高的恒星形成率和低的金属丰度,许多行星都曾被周围的爆炸所波及到,并引发了大规模的灭绝。” Insubria大学和意大利国家天体物理研究所(INAF)的天文学家Riccardo Spinelli解释说。

宇宙爆炸可不是闹着玩的。伽马射线爆发和超新星等难以置信的高能事件,使宇宙辐射飞过太空。如此强烈的输出,足以致命。

地球对此也没有免疫力。纵观我们的历史,大规模灭绝少不了与超新星有关。包括260万年前的上新世末期灭绝和3.59亿年前的晚泥盆世灭绝。伽马射线爆发远比超新星更罕见,威力更大且同样具有毁灭性。

为了找出生命最安全的地方,研究小组仔细模拟了银河系的进化史,关注最有可能隐藏超新星或伽马射线爆发活动的区域的出现。

他们的模型预测银河系的内部区域会比外围区域形成得更快;因此,内部的银河系在恒星形成和宇宙爆炸中会更加活跃。随着时间的流逝,内部区域的恒星形成速度变慢,但在银河系外部的恒星形成速度却增加。

当宇宙年轻的时候,它主要充满了氢和氦——第一批恒星是由这些气体组成的。较重的元素是由原子核的恒星融合而成的,此外还有超新星爆炸留下的更重的元素。随着恒星的生存和死亡,银河系的中心区域变得更富含更重的元素和金属。反过来,这将降低伽马射线爆发的频率,使距离银河系中心约6500至26000光年的中心区域比以前更安全。

斯皮内利说:“除了离银河系中心不到6500光年的非常中心的区域,那里超新星爆发更频繁,我们的研究表明,每个时代的进化压力主要由伽玛射线爆发决定。虽然它们比超新星罕见得多,但伽玛射线的爆发能够在更远的距离引起大规模灭绝。它们是最具能量的事件,是射程最长的火箭筒。”

尽管银河系的郊区曾经比现在的中部地区更安全,但不管怎样,对我们来说,情况确实变得更好了。根据该小组的分析,在过去的5亿年里,银河系的外围可能已经被两到五次长时间的伽马射线爆发所消毒。另一方面,我们太阳系的位置变得比以往任何时候都更加安全。

但是,即使是相对危险和反复暴露于宇宙爆炸中,对我们来说也可能是偶然的。研究人员在论文中写道:“当今地球上生命的真实存在表明,物种大灭绝并不一定排除了复杂的生命发展的可能性。相反,以正确的速度发生的物种大灭绝可能在我们星球上复杂的生命形式的演变中起着举足轻重的作用。”

所以,也许所谓“安全”也只能半信半疑。

该研究已发表在《天文学与天体物理学》上。



【154、生命竟是这样起源的!陨石撞击产生DNA】


2016-04-06 科技讯

地球上最初的生命是怎么来的?科学家发现,地球生命源自于最初撞地球的陨石,他们将简单的DNA分子带到地球,近日科学家在一颗彗星上发现了酒精和糖,更有证据表明,陨石撞击过程中会产生DNA。

科学家10月23日首次在彗星上找到构成生命所需的2种复杂有机分子,为解开地球之类的星球的生命起源带来新线索。

《科学发展》(Science Advances)期刊刊登的一项研究显示,洛夫乔伊彗星(Comet Lovejoy)上侦测到酒精乙醇和简单糖类乙醇醛(glycolaldehyde)。研究称:“这些复杂有机分子可能是组成星球岩石物质的一部分。”

科学家也曾在彗星上发现其他有机分子。最近的一次是在彗星67P/楚留莫夫-格拉西孟柯彗星(67P/Churyumov-Gerasimenko)。欧洲太空总署(European Space Agency)菲莱登陆器(Philae)在67P/楚留莫夫-格拉西孟柯彗星上发现多种有机分子,其中包括4种过去从未在彗星上发现的分子

由于彗星包含部分太阳系最古老和最原始的物质,因此科学家视彗星为时空胶囊,或可一窥46亿年前太阳系如何诞生。

这项研究的共同作者,法国国家科学研究中心(French National Center for Scientific Research)天体物理学家波克利莫凡(Dominique Bockelie-Morvan)表示,这项最新研究虽无助于终止坠落的彗星是否带来地球酝酿生命所需物质的辩论,却有助于增长我们的知识。

波克利莫凡向法新社表示,“这些观察让我们了解了地球上(生命)起源的可能解释。”

科学家之所以对洛夫乔伊彗星特别感兴趣是因为“洛夫乔伊彗星是地球轨道附近最活跃的彗星之一”。

彗星上发现的酒精和糖或为人们寻找生命起源提供了方向,经过科学家研究发现,在陨石撞击的这一过程中,最简单的无机化合物氨基酸和核酸碱基被制造出,这可能就是生命的开端。 

据科学日报报道,一项最新研究指出陨石撞击古代海洋可能创造了核酸碱基和氨基酸。日本东北大学、日本国立材料科学研究所和日本广岛大学的研究人员在进行模拟陨石撞击古代海洋的撞击实验后发现了这一结果。

通过对撞击后恢复的产品的精确分析,研究小组发现无机化合物形成了核酸碱基和氨基酸。这项研究被发表在期刊《地球和行星科学快报》上。

现代生命的所有遗传信息都以核酸碱基序列的形式存储在DNA里。然而,在前生命地球上利用无机化合物形成核酸碱基一直被认为是相当困难的。

2009年科学家报告通过模拟陨石撞击形成了最简单的氨基酸和甘氨酸。这次,他们用碳酸氢盐取代了碳源,并用发射药火炮以1千米/秒的速度进行了高速撞击实验。

他们发现形成了更具多样性的生命基本建构单元,包括两种核酸碱基和九种蛋白氨基酸。结果表明了遗传分子最初是如何在地球上形成的一种新途径。



【155、施温提·柏保:我们体内的尼安德特人DNA痕迹】


TEDGlobal 2011

中文 (简体)

Translated by Lili Liang

Reviewed by Chunxiang Qian

00:03

我今天想谈谈 从研究现代人和古人类 基因组的研究中 我们能够学到什么 在此之前 我先简短回顾一下你们已有的知识 我们的基因组 基因物质 几乎存在于人体所有细胞的染色体中 由脱氧核糖核酸(DNA)构成 呈双螺旋分子结构 遗传信息 存在于四种脱氧核苷酸 所组成的序列中 这四种脱氧核苷酸分别简称为 A T C G 信息有两组 每条氢链上各有一组 这很重要 因为 每当新细胞形成 这些氢链会展开 而新的氢链以旧氢链作为模板进行互补配对 这一过程几乎精准无误 

00:50

当然 在自然界中 事事无绝对 错误总有发生的时候 而一旦发生 一个错误的字母就会被编进去 我们可以等一下会看到 这些突变产生的结果 例如拿在座各位的DNA 序列 进行比对 如果拿我的基因组与你的基因组相比 每1200到1300个字母 就会出现差异 这些突变像时间一样 不断累积 如果把一只黑猩猩加进来 我们能看到更多差异 大致每100个字母 就会出现差异 

01:30

如果你对一段DNA 或整个基因组的历史感兴趣 你可以通过观察到的这些差异 对DNA的历史进行重组 我们可以通过这个树状图 来描述这段历史过程 在这里 情况非常简单 这两个人类的DNA序列 可以追溯到较为近期的一位共同祖先 而进一步追溯下去 就找到了他们和黑猩猩的共同祖先 由于这些突变 多少起到了时间的作用 你可以通过这些差异 来对时间进行预测 这两个人类通常 在50万年前有共同的祖先 而与黑猩猩 则在500晚年前有共同的祖先 

02:16

在过去几年里 由于有了先进的技术 你们能够很快地查看许许多多DNA片段 我们现在能够在短短几个小时里 鉴别出一整个人类基因组 当然 我们每个人都有两个基因组 一个来自母亲 而另一个来自父亲 长度约为30亿个字母 我们会发现 我的两个基因组 或者一个基因组 在这样的排列中 有300万个差异 现在你可以开始 分析这些基因差异 如何分布在世界各地 如果你这么做 你会发现一定数量的基因变异发生在非洲 如果你看非洲以外 你找到相对较少的基因变异 这让人大吃一惊 这是因为非洲以外的人口数量 比非洲的人口多了6至8倍 但是非洲人 拥有更多的基因变异 

03:20

更值得注意的是 几乎所有非洲以外的 基因变异 都与非洲境内的DNA序列 关系非常密切 但如果你看非洲境内 基因变异的组成 在非洲以外并没有近亲 所以这个模式说明 来自非洲的一部分变异 走出了非洲 走向了世界 再通过使用追溯这些基因差异的手段 我们得到这样一个结论 即现代人 本质上基本相同的你和我 都是在10万至20万年前 在非洲出现并演进的 之后 在大约10万到5万年前 他们走出了非洲 走向了世界 

04:12

我常说 从基因组的层面上看 我们都是非洲人 现代人要么生活在非洲 要么就是以前从非洲走出来的 现代人近期起源的 另一个结果 是基因变异 在世界上广泛分布 到很多地方 至少从总体上看 基因变异的走势成斜线状 既然存在如此多的基因变异 它们的变化率也不同 这意味着如果我们鉴别出一个DNA序列 即某个人的基因组 我们就可以非常准确地推算出 这个人来自何方 假设这个人的父母或祖父母 基本都留在一个地方 

05:01

但是这就意味着 比如说 许多人认为 不同大洲的人 其基因存在巨大差异吗? 我们也在问这些问题 有一个正在进行的项目 在为一千个人的基因组排序 这些人来自世界各地 他们为来自非洲的两个种群的 185人进行了基因组排序 他们也在欧洲和中国也找了同样多的人 对其基因组进行排序 现在可以说我们找到了多少差异了 也就是其中一个序列 有多少字母是不同的 这个数字很大 3千8百万个差异 

05:46

我们会为 非洲人和非非洲人种 是否存在绝对的差异 也许我们许多人所认为的 最大差异曾经存在过 我所谓的 绝对差异是指 当所有非洲人 在基因序列中 某个特定位置上都有同样一个字母 而所有非非洲人种 在这个位置上都有另一个字母 而在这几百万个差异中 没有任何一个位置有这种情况 这听起来不可思议 也许这是因为个别人被分错组了 那我们就把标准放松一些 看看我们在95%的非洲人样本中 能够找到多少个这样的位置 一个变量是 95% 另一个变量 我们得到的数字是12 

06:34

这真的很神奇 这意味着我们看到 一个来自非洲的人 和一个来自欧洲或亚洲的人 从单个序列位置来看 我们无法 100%准确判断这个人携带的基因组的序列 而通过12个序列位置判断 我们也只能期望95%的准确率 这令人意外 我们从外表上看 很容易就知道他们或其祖先从哪里来 这意味着 那些显而易见的特征 包括 面部特征 肤色 毛发结构 都不是由单个其重大作用的基因决定的 而是许多不同基因变体共同作用的结果 而在世界不同的地方 这些变体变化呈现不同频率 

07:24

关于这些特征的另外一点 我们能够不费吹灰之力就能分辨彼此 我认为这点非常值得思考 那就是 这些特征都体现在我们体表 这些都是 面部特征 毛发结构 肤色 在食物的新陈代谢方面 以及对抗病菌的 免疫系统方面 不同人种的 相关特征 也有不同 但这些都属于身体特征 直接与环境互动 也可以说是与自然亲密接触 不难想象 身体这些部位 能够很快被自然选择所影响 并改变相关的 基因频率 如果我们看看那些 不直接接触外界环境的部位 如肾脏 肝脏 心脏 就完全不可能 通过观察这些器官 来判断人种 

08:34

由此可推断出 另外一个有趣的观点 那就是人类的共同祖先来自非洲 他们出现在 距今10年以前 但他们不是唯一的人类种群 当时还有其他人类种群 最著名的要数尼安德特人 这些体魄强健的人类 在左边 与右边的现代人骨架相对比 他们自千百年前就一直生活在 西亚和欧洲地区 这里有个问题很有意思 我们两种人相遇的时候 发生了什么 尼安德特人后来怎么了 

09:15

为了回答这些问题 我的研究组 从25年前 就一直在对从生活在几万年前的 穴居人以及古生物的 遗骸中提取其DNA的方法 进行研究 提取DNA 并将它转换成可以进行排序的形式 需要用到纷繁复杂的技术 工作的时候要高度谨慎 以免把你的DNA 与试验中的DNA混在一起 通过使用这些方法 我们能够在很短的时间里将许多DNA分子排序 我们在去年 成功将首个尼安德特人基因组排序 所有人 现在都能在网络上看到 我们到目前为止重建的 尼安德特人55%的基因组 你可以开始把它 和现代人类的基因组作对比 

10:13

有一个问题 你可能会问到 那就是 我们碰面时 发生了什么 我们交汇过吗 研究这个问题 就要把来自南欧的尼安德特人基因组 与现代人的基因组 相比对 接下来 我们一对对地进行比对 先比对两个非洲人 观察这两个非洲人的基因组 找出它们的差异 每次比对都要问 尼安德特人的情况呢 它是否与其中一个非洲人相匹配 我们认为这两个非洲人之间没有差异 因为尼安德特人从未去过非洲 他们应该是一样的 其中一个非洲人 不会比另一个非洲人与尼安德特人更相近 而事实正是如此 数据说明 尼安德特人和两个非洲人的差距是一样的 但是这又不同了 这次我们比对的是欧洲人和非洲人 尼安德特人与欧洲人 相匹配的情况 远胜于与非洲人的匹配 我们在比对中国人和非洲人的时候 情况也是这样的 尼安德特人与中国人匹配的程度更高 这也让人惊奇 因为 尼安德特人从来没有去过中国 

11:32

我们提出的解释是 当现代人在10万年前 走出非洲时 他们碰上了尼安德特人 他们可能首先到了中东 那里正是穴居人生活的地方 如果他们曾在那里交汇过 那么那些现代人 后来成为了非洲以外 人类的祖先 就携带了尼安德特人的基因 并把它传播到了世界各地 于是 今天 生活在非洲以外的人们 有2.5%的DNA 来自穴居人 

12:09

我们现在有了一个穴居人基因组 作为一个参照点 又有了研究古代遗骸 并从中提取DNA的 技术 我们可以在世界其它地区采用这些技术 我们首先在南西伯利亚 阿尔泰山 一个叫做德尼柔娃(Denisova)的地方 这是一个溶洞 考古学家在2008年 发现了一小片骨头 这是骨头的复制品 他们发现这是 人类小手指的趾骨 它的保存状态很好 让我们能够从中鉴别出这个人的DNA 其序列长度比先前 尼安德特人的DNA还要长 并将它与尼安德特人的基因组 和现代人的基因组相联系 我们发现 这个人的DNA序列 源自64万年前的尼安德特人 进一步追溯下去 到了80万年前 这个人和现代人 有共同的祖先 

13:17

这个人来自一个 与尼安德特人拥有共同祖先的种群 而在更久以前 他们有很长的独立历史 从这小小一片的骨头 通过这小小一片骨头 我们首次发现这个人种 于是我们用发现地点的名字 将他们命名为德尼柔娃人 对于德尼柔娃人 我们也问了同样的问题 他们与现代人的祖先何时进行交汇的? 如果我们问这个问题 并把德尼柔娃人的基因组 如世界各地人们的基因组相比 我们惊奇地发现 没有证据证明德尼柔娃人的DNA 与现在生活在西伯利亚的人有关系 但是 我们在巴布亚新几内亚 和一些美拉尼西亚和太平洋岛屿上找到了证据 由于我们认定 美拉尼西亚人的祖先从未到过西伯利亚 所以我们推测 德尼柔娃人在过去分布的地区更广 

14:16

通过研究 这些消亡了的人类种群的基因组 我们对现代人祖先走出非洲时的世界 有了逐步的认识 西有尼安德特人 东有德尼柔娃人 也许还有其他 我们尚未发现的人种 我们并不确定这些人种的分界在哪里 但我们知道尼安德特人 和德尼柔娃人都曾在南西伯利亚生活过 他们至少曾经一度共同生活在那里 现代人随后在非洲出现 走出了非洲 我们认为他们去到了中东 他们和尼安德特人交汇 接着继续分散到世界各地 到了东南亚 他们又和德尼柔娃人尼安德特人交汇 接着去到太平洋岛屿 后来 这些早期人类都消亡了 但是今天 在我们某些人 也就是那些后来走出非洲的人仍然有2.5%的DNA 来自尼安德特人 而生活在美拉尼西亚的人们 另有5%的DNA 来自德尼柔娃人 

15:27

这是否意味着 非洲以外的人 与非洲人之间存在绝对的差异 非洲以外的人们 拥有已消亡 古人类的基因 而非洲人却没有 我不这么认为 现代人被认为 最早出现在非洲 他们当然也遍布整个非洲 那里有更古老的人类种群 既然我们曾经与其他种群杂居 我敢肯定 当我们找到一个 更早期人类的基因组 我们可能会发现 他们曾与早期现代人在非洲交汇 

16:09

总结一下 从比对现今人类 与已消亡的古人类的基因组研究 我们学到了什么 我们也许学到了很多东西 我认为最重要的是 我们的基因交汇在了一起 我们拥有这些古人类的基因 不管现代人曾在哪里与他们相遇 从那以后 我们的基因就交汇在了一起 

16:35

非常感谢 

16:37

(众人鼓掌) 



【156、世界人种基因图谱】


世界人种基因图谱是不同的人体内含有不同人类基因的数据分析图谱。由持续数十万年的人类迁徙和对自然环境的适应演变形成。不同人类体内的基因种类也不同。

中文名世界人种基因图谱,外文名World racial gene mapping。

图谱简介

白种人基因;父系:F、G、H、I、J、K、L、M、P、Q、R、R1a、R1b,母系:N、I、W、A、X、Y、HV、H、V、P、J、T、U、K。

黄种人基因;父系:N、O,母系:D、M。

棕种人基因;父系:C、D,母系:B、F、M、Z、G、E、Q。

黑种人基因;父系:A、B、E、E3b,母系:L1、L2、L3。

世界人种基因图谱:白种人基因:F(印度—斯里兰卡基因)、G(巴尔干-高加索基因)、H(印度-斯里兰卡H基因)、I(北欧-斯堪的纳维亚半岛基因)、J(阿拉伯-犹太基因)、K(新几内亚K基因)、L(印度-斯里兰卡L基因)、M(新几内亚M基因)、P(中亚基因)、Q(美洲基因)、R1a(印欧东支基因)、R1b(西欧/印欧西支基因)

黄种人基因:N(极北基因)、O(中国,东南亚)

棕种人基因:C(澳洲古利土著基因)、D*(尼格利陀矮黑人基因)、c2b、d1a、d1b

黑种人基因:A(东非-南非基因)、RxR1(中非R基因)、B(中非B基因)、ExE3b(非洲基因)

科普特-柏柏尔基因:E3b(东非-北非基因)

印第安基因:Q(美洲基因)

图表No.1

俄罗斯的阿拉伯-犹太基因来源于犹太人,俄罗斯现有200多万犹太人,此外还有大约200万有犹太血统的人,他们在沙俄和苏联迫害时期被迫改变民族身份(改变信仰、族籍)。

俄罗斯人受东方印欧人的影响甚于伊朗人。

土耳其人也携带相当数量的阿尔泰基因,应该是他们居住于中亚时带过来的。而极北基因可能是居住在西伯利亚的原始部落带来的。

这份由美国人研究出的世界人种基因图谱(Y染色体)表明:现代德国人中属于雅利安基因占13%—20%。而俄罗斯人属雅利安人基因占47%。雅利安人成份最高的是波兰,超过50%。而以雅利安人自居的伊朗与塔吉克,雅利安基因分别占到45%与50%。阿富汗、巴基斯坦、印度操印欧语民族中雅利安基因占30%—40%。

图表No.2

德国人有相当一部分是斯拉夫人后裔,如建立德意志帝国的普鲁士人。

法国人的中东基因应该是远古时期的腓尼基、迦太基等中东商人留下的。

英国人历史上有过许多北欧人建立的王朝,比如丹麦王朝与诺曼王朝。

图表No.3

意大利人的中东基因主要集中于南意大利,尤其是被阿拉伯人统治过300多年的西西里,同时,这里也集中了后来而入的北欧基因,由11世纪的诺曼人带来。

挪威人、瑞典人、丹麦人是北欧诺曼人的后裔。

芬兰人不同,他们是乌拉尔语系的民族,N极北基因在他们之中占很大的成分。

图表No.4

切尔克斯人与阿布哈兹、阿迪盖等高加索民族相类似,属于G染色体高频的人群。

图表No.5

乌兹别克人的R1a分为两个来源:一个是本土东伊朗粟特人与波斯人携带的雅利安基因,这一批人后来大多突厥化;另一个是中亚细亚草原与阿尔泰山的突厥人所携带的阿尔泰基因,这群人分别于10世纪、16世纪南下中亚农业区,逐渐定居化并同化当地的东伊朗人。

维吾尔人中有比较高频的R1b,据估测源自于古代的印欧土著居民,以吐火罗人居多。另有14.5%左右是远古时代的汉藏语系部落、城邦以及驻守边疆的汉族兵后代。

哈萨克人属于突厥民族,R1a与C各占有相当的比例。哈萨克人中的霍加部落多是波斯、中东的传教士后代,其中东基因便是来自于他们。

图谱更正正

由于年代久远,加之技术限制,导致传统的基因图谱产生了一些错误,比如乌兹别克人,乌兹别克斯坦共有100多个民族,由于当初研究者忽视了多民族的问题,从而将乌兹别克族、塔塔尔族、俄罗斯族、犹太族等全部笼统归入乌兹别克人,因此导致了错误的出现。

根据俄罗斯和乌兹别克斯坦科研机构的数据,对此进行了更正。

图表No.6

图瓦人、哈卡斯人是原发性R1a高频的群体。

吉尔吉斯人最初与阿尔泰人等类似,也居住于阿尔泰山北麓以及叶尼塞河流域,后来迁到中亚。

雅库特人在形成之前,应该同化了不少古西伯利亚土著居民。

图表No.7

9世纪波斯人的萨曼王朝与东欧、北欧通商以后,有不少北欧的维京诺曼人来到中亚、西亚经商定居。中亚、西亚的黑人后裔有两种可能来源:一是被穆斯林统治者大量采购的黑人,二是伊拉姆人(埃兰人)的后代,但由于埃兰人已经消亡,前者很可能是大批来源。《一千零一夜》里就有许多黑奴伺候尊贵的波斯、阿拉伯主人。俄罗斯的黑奴在高加索还有后代。

图表No.8

中东阿拉伯人的东北非基因是原住民留下的。在阿拉伯帝国征服期间,中东有许多民族归依了伊斯兰教(如阿拉米人、巴比伦人、科普特人)。

印度印欧人来源于印欧语系东支。

11%的印度人信奉伊斯兰教。印度东北黄色人种原住民中的米佐拉姆人被确认为犹太人后裔,全国2%的阿拉伯基因,他们可能能分到一份。此外阿富汗普什图人分支杜兰尼人也被普遍怀疑为古代以色列“失踪的十族”。

印度的黑人大多属于安达曼群岛的土著。

图表No.9

满族之中有不少是汉族八旗,另外还包含部分留居于亚洲的印第安人。从人类学角度来说,通古斯人,澳洲古利土著,尼格利陀矮黑人,部分印第安人及部分墨西哥人,皆属于棕种人,具有一定的亲缘关系。

Y染色体单倍群: C系 棕种—澳大利亚人种分布在澳大利亚使用澳大利亚土著语,

D系 矮黑人—安达曼群岛矮黑人人种,在印度南部有大量矮黑人与白人的混血,这批矮黑人使用印欧语系。在东南亚的丛林里的矮黑人部落忽略不计。使用古老的语言,这种语言跟他们的种族一样估计快灭绝了。

蒙古有2%的伊斯兰教徒(基本上都是蒙古国西部的突厥语民族,以及移居外蒙的回族)。

包括鄂温克族在内的大部分通古斯语民族属于C高频族群。

图表No.10

藏族的C系基因来源于氐族等(小月氏)。

图表No.11

缅甸最早的居民是孟人,后来操汉藏语系藏缅语的缅人自青藏高原南下,将孟人排挤出去。缅甸穆斯林中有少量土耳其、波斯、阿拉伯商人的后代。不过更多的是南亚人后裔,分布于缅甸若开邦的罗兴亚人便是一支典型的南亚印度民族,同孟加拉人一样。

图表No.12

类起源

分子生物学技术的发展,使对DNA分子的直接研究成为可能。起先,一些有具体功能的基因的多态性(即人与人有差异)得到了关注。研究得最多的是人类特异性免疫蛋白基因HLA。他的确有相当多的类型,可以观察到大量群体间的差异。但由于与重要的人体功能有关,所以它的变异受到相当程度的限制,无法与人群的分化完全同步。

这些序列的变异往往不会影响正常的人体功能,所以可以自由的与人群分化同步。然而,不管有无功能,位于常染色体上的序列都会碰到混血的难题。人类基因组主要分成23段,每一段构成一种染色体,其中22种是常染色体。每种常染色体在每个人体内都有一对,其一来自母亲,另一来自父亲,但在继续传给后代时,父母双方的染色体会打断而后重新拼接,即重组。所以不同位置的突变之间毫无关系,其组合完全没有意义。

线粒体与Y染色体非重组区NRY

于是,人们自然开始关注没有重组现象的区段,其一是线粒体,其二是Y染色体非重组区NRY。线粒体是男女都有的,但不管男女都来自其母亲,男性的线粒体无法传给后代(线粒体位于细胞质里,男女交配授精过程中,精子细胞只有细胞核和卵细胞核融合,精子的细胞质包括线粒体被排除在卵细胞之外),所以人们的线粒体都来自其女祖先,自然不存在重组。NRY则只有男性体内存在,更无法重组。

这种不重组的区段,最大的优点是其上的突变是紧密相关的,每一个突变都代表着整个区段的特性。先后发生的突变,也会有上下游关系。这样,不仅突变的谱系清晰,不同性质的突变,在研究时也可以相得益彰。相关联的突变构成的组合结构叫做单倍型。而每种单倍型的发生年代可从其相关的”时钟”标记计算得到。这样,只要民族群体有特征单倍型,其发生渊源和年代就可推断。

但是这种构成单倍型的突变,必须保证只出现一次而且不会变回去,不然各种单倍型就不能保证其发生的独特性(同一种单倍型如有不同的来源,便不能据以分析群体发生的关系),有一种突变”核苷酸多态SNP”就符合这种要求。各SNP构成的某种单倍型都是单一来历的,NRY上的SNP单倍型就是在世界各地各民族中体现出极丰富的特异性和多样性。

另一种突变标记”短序列重复STR”与SNP单倍型相粘连时,就成了天然的”时钟”标记。在一个固定的基因位置上,有一种特定的短序列重复了几遍,有如火车车厢。每次突变都会增加或减少一节,而这种增加或减少是随机的。所以,同一个祖先的不同个体的同一STR位置,可能有不同的重复数。因为突变的速度是可知的,所以我们只要寻找到最大的重复数差异,再加上其它一些参数,就可以推算出他们共同祖先的生活年代。

不同位置上的STR,也可以构成单倍型。当几个STR同时随机增减时,奇妙的效果产生了。从最古老的单倍型开始,向不同方向产生差异越来越大的单倍型。在特定群体中观察到的中央单倍型总是最古老的,这就象一点墨水在清水中静静的扩散,色迹的中心必然是墨滴的最初位置。

而根据扩散的半径,也可以计算扩散持续的时间。由于STR的突变机率比SNP大得很多,所以在同一种SNP单倍型的个体中分析STR的网络关系,就可以计算SNP的发生年代。这样,我们就掌握了民族遗传分析的两大利器。

由于技术难度不同,最早研究的非重组区是线粒体。在分析了遍及全世界的几千个人的线粒体之后,1987年,RebeccaCann发现线粒体的系统发源于非洲,这一学说被称为“非洲夏娃说”,这项研究揭开了遗传学方法探索人类史前历史的序幕。

从现代人的线粒体发现现代人类起源于十万年前的非洲,那么其它大陆上更早时期的古人类必然是已灭绝的旁支。这与古人类学界原有的普遍观点不合,因此引发了很多争论。但是,对欧洲尼安德特人骨骸DNA的分析,证实了他们的确与现代人有传承关系,两个学界的认识也渐统一。

但是,由于线粒体的特殊性质,它的突变过快而且长度太短。这使得它提供的信息量很有限,而且在群体间的分布格局较乱,这一切则由NRY来捕捉。NRY上不断有新的SNP,到2001年,斯坦福大学的PeterA.Underhill等在全世界人群中发现了218个SNP位点,构成了131种单倍型。这些单倍型构成的谱系与线粒体谱系的共同之处,也是证明现代人十万年前发源于非洲。

首先通过与黑猩猩等人类近亲的相关区段的比较,我们找到了人类谱系的”根”的方向,因为SNP的特异性,人类的SNP位点,在黑猩猩的对应位置上必然未突变。所以与黑猩猩单倍型最接近的人类SNP单倍型,必然是人类最古老的形态。而后随着时间的推移,不断有新的人类的单倍型演化出来。结果发现所有最早演化出来的新态都保存在非洲,而非洲之外的人类的单倍型形态只是较晚(约12万年前)发生的一小支。这说明现代人最早(约15万年前)的演化过程发生在非洲,直到大约12万年前,才有一小部分人走出非洲,向全世界扩散。

这种结构在NRY的谱系中表现得比线立体清晰和稳定得多。由于NRY是纯粹父系遗传的,所以这种非洲起源假说被称为“非洲亚当说”。

Gm血型

人的血型的一大特点是:终身不变,且能遗传。按照孟德尔遗传定律,父亲双方各遗传一种基因给子女,子女的血型里就包含着这些基因。因此,每个人的血型既受之于父母,但又不同于父母,通过验血型可以认定父母与子女间的血缘关系。而且,人类的这种血缘关系源远流长,早在人类祖先从猿人分化出来时,一种叫Gm血型的因子已形成,它代代相传,延续至今。可见,在血型里,不仅有父母的标记,而且还有老祖宗的标记。

人体血型主要有红细胞血型、白细胞血型、血小板血型、血清血型和红细胞酶型五大类,总共有500种以上。ABO血型已为大家所熟知。但ABO血型仅是红细胞的血型,而携带着人类种族特征的血型是血清血型。血清血型要比红细胞血型复杂,它有几十种之多,其中,叫做Gm的血清血型(双倍体遗传的常染色体基因)有明显的种族差异。

Gm血型的种族差异,表现在组成Gm血型的各个因子上。组成Gm血型的各个因子,世界上已检出的是18个,其中有的因子是不同人种所专有的,如fb因子只存在于白种人,st因子为黄种人特有;

此外,在同一人种的不同民族中,Gm因子的基因频率具有特定值,即是占有某种Gm因子的人数在总人数中占有比较恒定的百分比。如我国的壮族,具有afb因子人的百分比总在80%左右,而维吾尔族人中是7%左右。由基因频率特定值可以确定民族间的血缘关系。Gm血型的这两大特点,是至今发现的人体500多种血型中独一无二的,这使它成为研究种族关系的重要依据。

非洲亚当说

人们往往对非洲人的黝黑肤色难以认同,其实现代非洲人已不是世界上其它人种的直系亲属。

只是在公元1000年左右,西非洲的黑人(Y染色体单倍群E)掌握了农业技术,人口增长而后扩张,才把东非洲等地的浅色的“我们的近亲(Y染色体单倍群A和B)”取代了。而由于欧洲人于大航海时代的殖民,西非洲的这种取代,就被打乱而未能完全完成,所以南非的土著肤色不太黑。

东亚的古人类学界至今还有人不相信,北京猿人竟然不是我们的祖先。但是在这里,的确没有找到10--4万年前的人类化石,看起来这里的古人种,在约10万年前就灭亡了。在之后的几万年冰河时期,东亚大地寒冷而寂寞,直到四万多年前,来自非洲的现代人重新发现了这块大地。

人类的东非祖先的一支后裔Y染色体单倍群突变为A-M91。

12万年前,人类的东非祖先的另一支后裔Y染色体单倍群突变为B-M60和M168。

M168继续突变为三个分支:

C-M130、P9[YAP,又继续突变为D-M174和E-M96(SRY)]、F-M89。

10万年前,C,D基因人群最先走出非洲,形成棕色人种。他们沿着印度洋岸边,拿着旧石器和尖木叉,在海边捕鱼为生,并捡食滩涂上的高蛋白食物。经过了一代又一代人的扩展,来到了印度,形成了前达罗毗荼人ag/axg。前达罗毗荼人是所知的棕色人种中文化发展的最为先进的一支,与后来的L共同创造了哈拉巴文化。

接着,棕色人种东继续东进,到了东南亚。海平面要低好多,其他群岛与中南半岛连成一片,澳大利亚和伊利安岛以及美拉尼西亚的许多岛屿也连在一起。

6万年前,棕色人种到达并占领了这片地区。到后来海平面抬升以后,澳大利亚和安达曼群岛远离亚洲大陆,棕色人种在这两块孤立的大陆上居住。C基因棕种人沿着今白令海峡继续东进,到了美洲的吐火罗人。(美洲人有大量对于红白黑绿黄的五行认同,应该是不足以达到在基因分布中如此大的占比)[按:吐火罗最初源于语言学研究,吐火罗语这个名称对不对还是二说,中国学者倾向于叫它焉耆龟兹语,吐火罗人何时迁到新疆没有定论(但肯定是在印欧语形成之后),不知道本文作者是否在臆断,抑或此处的吐火罗是个人种学的概念,和说焉耆龟兹语的人不是同一个民族,这种语言属于印欧语西支,和拉丁语、日耳曼语等有密切关系。]

虽然焉耆龟兹人地处今日中国境内,但和印欧语东支的伊朗语、印度语差别很大,英国语言学家w.亨宁认为他们是灭亡苏美尔阿卡德王朝的蛮族kutim人,逐渐融合进了突厥民族(Gm血型是吐火罗ab3st+棕色人种ag/axg,突厥民族Y染色体特色单倍群以C基因为本,以P为主)。在东北、华北,吐火罗的因子特别少,形成通古斯人群(比较纯种的棕种人,Y染色体单倍群基本是C);在蒙古高原东部,吐火罗与棕色人种在人口比例上平分秋色,形成蒙古群(Y 染色体单倍群C和P各占一半);在新疆、蒙古高原西部、黄土高原,吐火罗的影响力比较深,形成突厥群(Y染色体单倍群是C,P及R)。

此时整个东亚、南亚大陆及澳洲只分布着棕种人的Y染色体单倍群C,D及黄种人的Y染色体单倍群N,O。

四大人种:高加索人种(白种人)、亚洲人种(黄种人)、大洋洲人种(棕种人)、尼格罗人种(黑种人)。

欧罗巴人种

亦称白种人。主要特征是呈大波浪状且较为细软的毛发,毛发颜色主要有:白、金、红、棕、黑等主要的五种大色调,眼窝深,颧骨不明显,鼻高唇薄,通常为长颅型,肤色较浅。白色人种主要起源自白人化之后的北非土著,后来经过长期的演化和定居,扩散到北非、西亚、中亚、南亚、欧洲以及16世纪以来逐渐扩散至整个大洋洲和南北美洲。

亚洲人种

亦称黄种人。主要特征是黑色且较为硬直的头发,眼有内眦褶,眼窝浅,体毛不甚发达,肤色中等。主要分布在亚洲东部、东南部、北部以及位于南北美洲的大陆。

大洋洲人种

亦称棕种人。主要特征是黑色呈小波浪状且较为粗糙的毛发,鼻高唇薄,通常为长颅型,肤色比黑种人淡。主要分布在位于远东大洋洲上的岛屿上,以及澳大利亚和新西兰等地,例如澳洲古利土著。一般的衣物是用稻草编织而成的,而在建筑物的周围则一般会采用石雕来做装饰,海岛文明显著。

尼格罗人种

亦称黑种人。主要特征是黑色呈小卷曲状的毛发,一般分成南非和北非两个类型,前者分布在非洲撒哈拉以南的地区,鼻矮,通常为短颅型,肤色相对较深;后者分布在非洲撒哈拉以北的地区,鼻高唇薄,通常为长颅型,肤色相对较浅;总体肤色较深。

白种人

7万年前,黄白种人F-M89(P14)(Gm血型是ab1b3)也离开非洲,他们没有走海岸线,而是走陆路。6万年前到达西亚(苏美尔、伊朗、巴基斯坦)并定居在那里,形成欧亚人群(Gm血型突变为afb1b3)。F占德拉维达(达罗毗图)诸民族的13%、印度印欧语系民族的3%、波斯族的5%、乌兹别克族的7%、哈萨克族的4%、喀山鞑靼族的4%、吉尔吉斯族的2%。

接着,G-M201、H-M69(M52)、I-P19(M170)、J-M304(1212)从欧亚人群分离出去,G-M201迁移到意大利、小亚细亚、伊朗,今天的意大利族的6%、波斯族的4%、土耳其族的7%拥有G。H-M69(M52)迁移到印度,今天操印欧语系的印度民族的20%、达罗毗图诸民族的18% 拥有H。I-P19(M170)迁移到北冰洋沿岸,今天冰岛族的37%、苏格兰族的20%、挪威族的30%、拉普族的30%、德意志族的25%、法兰西族的15%、意大利族的12%、西班牙族的15%、波斯族的14%、中东阿拉伯族的5%、俄罗斯族的18%、土耳其族的15%、喀山鞑靼族的15%、涅涅茨族的6%、鄂温克族的6%、科里亚克族的7%拥有I。J-M304(1212)是阿拉伯人的祖先,随着阿拉伯人的扩张,今天中东阿拉伯族的48%、埃塞俄比亚族的15%、达罗毗图诸民族的12%、维吾尔族的10%、哈萨克-吉尔吉斯族的5%、乌兹别克族的8%、蒙古族的2%、回族的8%、俄罗斯族的3%、土耳其族的25%、波斯族的12%、意大利族的 20%、摩洛哥的15%、苏丹的10%拥有J。

K-M9也从欧亚人群分离出去,由于东部高山的影响,K-M9分为两个方向继续向东迁徙。一部分L-M20(M11)向南,进入印度次大陆。今天,印度操印欧语系的民族26%、操达罗毗图语系的民族30%、维吾尔族的3%、乌兹别克族的2%携带L,中东人也有1-2%携带L。3万年前L与从南部沿海进入印度的“海上移民”棕色人种C4、C5遭遇,其间发生了激烈的冲突,新来的侵略者L与棕色人种的女人们交配,而那些棕色人种的男人们则大部分遭到杀害。今天C4、C5占整个印度(包括印欧语系和达罗毗图语系)诸民族的比例为5%,但在个别达罗毗图语系民族中比例达到20%。今天的达罗毗图语诸民族就是L、H与C、F的融合。K-M9的另外一部分M-M5(M4/H17)继续东进,来到澳洲,今天伊里安查亚的70%、巴布亚新几内亚的34%拥有M。K-M9的另外一部分K则进入澳洲和中国,今天苏门答腊岛的15%、婆罗洲的16%、伊里安查亚的5%、巴布亚新几内亚的59%、澳洲土著的25%、汉族的10%拥有K。

K-M9另外一部分P-P27(M45)于3.5万年前向北面的兴都库什山走去,继续向北进入中亚里海北岸游牧,即今天的印欧语系。

印欧语系西支染色体突变为R-M207(M173),Gm血型由afb1b3突变为fb1b3。公元前3000年,印欧语系西支R1b离开故乡分好几路向四面八方扩张。西支一路到了希腊,一路到了意大利(这两路分别是古希腊和古罗马文化的起源),一路穿过中欧一直到达不列颠诸岛(凯尔特人的祖先)。西支和东支分别有两路北上到了东欧波罗的海,西支的为日尔曼,东支的为斯拉夫。这些西支和东支白种人每到一处,就征服或同化当地的土著(尼安德特人),把自己的语言传播到那里。

今天,冰岛族的40%、苏格兰族的75%、德意志族的48%、西班牙族的65%、意大利族的44%、挪威族的25%、俄罗斯族的6%、土耳其族的14%、涅涅茨族的4%、塞尔库普族的4%、拉普族的6%、中东阿拉伯族的5%、波斯族的5%、喀山鞑靼族的4%、乌兹别克族的7%、维吾尔族的17%、回族的12%携带R1b。

公元前1000年,最后一拨印欧语系东支R1a(M17/H16)也离开里海北岸的故乡,一路南下分别占领了伊朗、苏美尔、阿富汗和达罗毗图语系的印度,他们都号称雅利安人。这拨人里面还有一部分(RxR1)从印度出发,继续往西南行进,远抵喀麦隆。

今天,俄罗斯族的47%、挪威族的35%、冰岛族的22%、德意志族的22%、拉普人的20%、印度讲印欧语的40%、讲达罗毗图语的 8%、阿尔泰族的50%、喀山鞑靼族的18%、乌兹别克族的18%、维吾尔族的18%、哈萨克族的5%、吉尔吉斯族的40%、涅涅茨族的10%、塞尔库普族的18%、拉普族的20%、波斯族的13%、土耳其族的6%、中东阿拉伯族的2%。

今天,达罗毗图语的8%、印度操印欧语的3%、维吾尔族的4%、乌兹别克族的4%、吉尔吉斯族的2%、哈萨克族的1%、土耳其族的1%、波斯族的1%、澳洲土著的6%、喀麦隆土著的45%拥有RxR1。

印欧语系东支染色体没突变,仍然是P,但Gm血型由afb1b3突变为ab3st。今天,P主要分布在中亚,其次印度的分布比例也较高(与中亚人历次军事南征和商旅往来有关),最后中东与东亚也有零星分布(主要是当时中东和东亚人口众多,而当时的印度人口不算太多)。印欧语系东支于2万年前向东迁移, 到达新疆及蒙古高原,称吐火罗人,他们后来全部同化于突厥人、蒙古人之中,但却给其带来了P的染色体和ab3st的Gm血型,并使突厥人由棕种-黄种人变成为黄棕白混血人种。

黄种人

5万年前,K-M9中的L-M20(M11)、P-P27(M45)白人分离出去之后,剩余的人群染色体突变为M214,接着又分为N、O,但Gm血型仍然是afb1b3,而没有像印欧人一样突变为fb1b3。N、O沿喜马拉雅山南麓匆匆通过,进入东南亚地区,这期间也融入了少量棕色人种的基因。剩余的 N、O的另一支留居西亚故土(苏美尔、伊朗、巴基斯坦),到后来创造了人类最早的文明----苏美尔文明、克里特岛文明和伊朗-阿富汗的先雅利安文明。 [1] 

4万年前,在东南亚地区的密林里,N、O演变为黄种人。黄种人逐渐发展壮大了起来,在与棕色人种的对比中,渐渐占据了优势,并最终取代棕色人种。

2.5—3万年前,黄种人并分化成了沿海支、内陆支、乌拉尔支。

第四纪晚更新世冰期(距今7万年)不仅仅造成了海平面下降、大陆边缘延伸,另一个效应是一些不高的山都是积雪冰封,使得南岭等山脉成了黄种人向北进入长江流域的天然障碍。

1万年前,冰期结束,使得黄种人大量北上,开创了一个全新的新石器时代,农业文明的星星之火在各地的黄种人中燃烧了起来,社会发展的火车头被拉动了。

O1—M119所占比例中,布里亚特蒙古人5%、锡伯族7%、达斡尔族4%、蒙古族4.2%、满族5.6%、乌尔奇Ulchi(赫哲亲属)3.8%、 雅库特4%、回族的8%、古西伯利亚尼夫赫6%、堪察加人的6%、科里亚克人7%、叶尼塞鄂温克3.2%、中国鄂温克族5%、朝鲜族的 14%(含O*)。

O2—M95主要分布在泰国-柬埔寨-越南南部的南亚(百濮)语系和中国的苗瑶;而且,百越民族如泰国泰族的65%、中国壮族的35.95%也是 O2;另外,东北亚O2含量也很高,朝鲜族O2比例亦高达32%,满族的O2比例为11%,赫哲族为5%、达斡尔族为 21%、鄂伦春族5%、叶尼塞鄂温克0%、中国鄂温克族2%、锡伯族1%、回族的2%、蒙古族1%。

O3所占比例中,汉族(77%)、蒙古族20.5%、锡伯族30%(含O*)、达斡尔族27%(含O*)、满族38%(含O*)、赫哲族46%(含O*)、鄂伦春族 22%(含O*)、朝鲜族25%、日本人20.1%、维吾尔族14%、哈萨克族8%、吉尔吉斯族24%、回族17%(含O*),中国鄂温克族28%(含 O*),叶尼塞鄂温克族和布里亚特蒙古人为0%。

N-M231所占比例中,布里亚特蒙古为27%、叶尼塞鄂温克族17%、中国鄂温克族0%、鄂伦春族的5%、赫哲族18%、满族15%、达斡尔族9%、锡伯族21%、蒙古族5%、阿尔泰族4%、哈萨克族7%、吉尔吉斯族3%、喀山鞑靼21%、乌孜别克族2%、维吾尔族2%。

C1-M8占鄂温克族的65%、鄂伦春族的61%、朝鲜族的15%、满族的25%(含C3)、赫哲族的30%。C-M8(C1a1)占日本和族的5%,中国东北,朝鲜半岛也有零星分布。C2—M38占澳大利亚土著的70%、伊里安查亚的25%、巴布亚新几内亚的3%、婆罗洲的17%。C3-M217占布里亚特蒙古族的60%、蒙古族的55%、达斡尔族的31%、锡伯族的27%、哈萨克族的45%、乌孜别克族的17%、吉尔吉斯族的10%、维吾尔族的4%、阿尔泰族的23%、雅库特族的11%、土耳其族的1%、喀山鞑靼的1%、古西伯利亚科里亚克族的30%、回族的23%、藏族 的2%、印度讲印欧语的3%、塞尔库普的3%。C4、 C5占印度(包括印欧和达罗毗图语系)的比例为5%。

D分布于印度安达曼群岛土著小安达曼人(100%)、苏门答腊岛土著、冲绳人(55%)、藏族(58%)、土家族、彝族、缅甸族、克钦/景颇族、瑶族、琉球人(55%)、朝鲜(7%)、满族人(6%)、维吾尔族(4%)、阿尔泰族(4%)、蒙古族(2%)、乌孜别克族(2%)、哈萨克族(1%)。



【157、试管婴儿】


试管婴儿是体外受精-胚胎移植技术的俗称,是指采用人工方法让卵细胞和精子在体外受精,并进行早期胚胎发育,然后移植到母体子宫内发育而诞生的婴儿。最初由英国产科医生帕特里克·斯特普托和生理学家罗伯特·爱德华兹合作研究成功,该技术引起了世界科学界的轰动。1978年7月25日,全球首位试管婴儿在英国诞生。2011年11月27日,上海首例“第三代试管婴儿”诞生;12月,广州一富商借助试管婴儿技术孕出八胞胎。

技术起源

体外受精联合胚胎移植技术(IVF):又称试管婴儿,是指分别将卵子与精子取出后,置于试管内使其受精,再将胚胎前体——受精卵移植回母体子宫内发育成胎儿。试管婴儿是用人工方法让卵子和精子在体外受精并进行早期胚胎发育,然后移植到母体子宫内发育而诞生的婴儿。

“试管婴儿”是伴随体外受精技术的发展而来的,最初由英国产科医生帕特里克·斯特普托和生理学家罗伯特·爱德华兹合作研究成功的。(罗伯特·爱德华兹因此获得2010年诺贝尔生理学与医学奖,爱德华兹现在是英国剑桥大学的名誉教授。)“试管婴儿”一诞生就引起了世界科学界的轰动,甚至被称为人类生殖技术的一大创举,也为治疗不孕不育症开辟了新的途径。“试管婴儿”是让精子和卵子在试管中结合而成为受精卵,然后再把它(在体外受精的新的小生命)送回女方的子宫里(胚卵移植术),让其在子宫腔里发育成熟,与正常受孕妇女一样,怀孕到足月,正常分娩出婴儿。这一技术的产生给那些可以产生正常精子、卵子但由于某些原因却无法生育的夫妇带来了福音,现在这一技术已在我国很多地方开展。1944年,美国人洛克和门金首次进行这方面的尝试。世界上第一个试管婴儿路易丝·布朗于1978年7月25日23时47分在英国的奥尔德姆市医院诞生,此后该项研究发展极为迅速,到1981年已扩展到10多个国家。现在世界各地的试管婴儿总数已达数千名。我国已有几所医学院开始这项研究,1985年北京医学院已首获成功。

对于患有输卵管堵塞等疾病的妻子,可以通过手术直接从卵巢内取出成熟的卵细胞。然后在试管里将丈夫的精子混合,让他们在体外结合成受精卵。对于精子少或精子活动能力弱的丈夫,则可通过一枚极其微细的玻璃吸管,从他的精液中选出健壮的精子,把它直接注入卵细胞中,形成受精卵。受精卵在体外形成早期胚胎后,就可以移入妻子的子宫了。

技术原理

“试管婴儿”并不是真正在试管里长大的婴儿,而是从卵巢内取出几个卵子,在实验室里让它们与男方的精子结合,形成胚胎,然后转移胚胎到子宫内,使之在妈妈的子宫内着床,妊娠。正常的受孕需要精子和卵子在输卵管相遇,二者结合,形成受精卵,然后受精卵再回到子宫腔,继续妊娠。

“试管婴儿”可以简单地理解成由实验室的试管代替了输卵管的功能而称为“试管婴儿”。尽管体外受精原用于治疗由输卵管阻塞引起的不孕症,现已发现体外受精对由于宫内膜异位症(endometriosis),精子异常(数目异常或形态异常)引起的不孕症,甚至原因不明性不孕症都有所帮助。研究显示一个周期治疗后的妊娠率在40%左右,出生率稍微低一点。

技术发展

第一代

1978年英国专家steptoe和E·dowrds定制了世界上第一个试管婴儿,被称为人类医学史上的奇迹。试管婴儿技术是体外受精———胚胎移植等人工助孕技术的俗称,是一项结合胚胎学、内分泌、遗传学以及显微操作的综合技术,在治疗不孕不育症的方法中最为有效。它是将精子和卵子置于体外利用各种技术使卵子受精,培养几天后移入子宫,使女性受孕生子。

第一代试管婴儿技术,解决的是因女性因素引致的不孕。

第二代

1992年由比利时Palermo医师及刘家恩博士等首次在人体成功应用卵浆内单精子注射(ICSI),使试管婴儿技术的成功率得到很大的提高。国内医学界将ICSI称为第二代试管婴儿技术。ICSI不仅提高了成功率,而且使试管婴儿技术适应症大为扩大,适于男性和女性不孕不育症。第二代技术发明后,世界各地诞生的试管婴儿迅速增长,每年美国出生的试管婴儿有5万名。

第二代试管婴儿技术, 解决因男性因素引致的不育问题。

第三代

随着分子生物学的发展,在人工助孕与显微操作的基础上,胚胎着床前遗传病诊断(PGD)开始发展并用于临床,使不孕不育夫妇不仅能喜得贵子,而且能优生优育。

第三代试管婴儿技术所取得的突破是革命性的,它从生物遗传学的角度,帮助人类选择生育最健康的后代,为有遗传病的未来父母提供生育健康孩子的机会。

第三代试管婴儿技术能够实现优生的原理:

因为生殖医学中心会为每一对选择试管婴儿技术生育儿女的夫妇,在试管中培育出若干个胚胎,在胚胎植入母体之前,按照遗传学原理对这些胚胎作诊断(此方法简称PGD),从中选择最符合优生条件的那一个胚胎植入母体。

这种符合优生条件的胚胎是这样被筛选出来的:人类某些遗传病如X性连锁疾病,是有选择地在不同性别的后代身上发病的。以血友病的男性患者为例,一般来说他的儿子是正常的;而女儿或正常或携带血友病基因的概率各占一半(血友病基因携带者一般不会发病);血友病患者如是女性,那她的儿子会发病,而她的女儿携带正常或血友病基因的概率各占一半。营养不良、色盲等遗传病的优生原理与血友病相同。只要了解这种遗传特征,就可以对试管培育的胚胎细胞进行基因检测,选择无致病基因的胚胎植入子宫,从而避免遗传病孩出生。

人类很多遗传性疾病都可以使用这种PGD方法避免遗传给后代,譬如地中海贫血、先天愚型等等。

两对夫妇权衡利弊,作出两个不同的决定:一对同意采用第三代试婴技术选择生女孩;一对心存侥幸,不想采用此技术,还想搏一搏生个男孩,但可以肯定,生下的男孩如前胎男孩一样,仍是血友病患者。

适用人群

1. 严重输卵管疾病,如患盆腔炎导致输卵管堵塞、积水;或输卵管结核而子宫内膜正常;或异位妊娠术后输卵管堵塞。

2. 子宫内膜异位症。

3. 免疫性不孕症,男方精液或女方宫颈粘液内存在抗精子抗体者。

4. 男性因素,即少精症、弱精症、畸精症。

5. 原因不明性不孕症。

6. 其它原因的不孕治疗无效者。

7. 有遗传性疾病需要做移植前诊断者。

8. 其它:如卵泡不破裂综合症等。

不宜人群

1. 提供卵子及精子的任何一方患生殖、泌尿系统急性感染或性传播疾病。

2. 提供卵子及精子的任何一方有酗酒、吸毒等不良嗜好。

3. 提供卵子及精子的任何一方接触致畸量的射线、毒物、药品并处于作用期。

4. 女方患有不宜生育的严重遗传性疾病、严重躯体疾病、精神心理障碍等。

5. 接受胚胎赠送或卵子赠送的夫妇双方患生殖、泌尿系统急性感染和性传播疾病或有酗酒、吸毒等不良嗜好。女方子宫不具备妊娠功能或严重躯体疾病不能承受妊娠。

具备条件

做试管婴儿,必须有结婚证、夫妇身份证及准生证。

男方需化验精液,女方亦需完成一些基本的检查,如妇科检查、诊刮、输卵管通透试验、抗精子抗体、肝功能和乙肝两对半、血常规分析和出凝血时间及基础内分泌激素测定(月经第3天)等。若无异常,大夫会为您建立一份病历,告诉您何时开始试管婴儿治疗。

一般黄体中期即月经第21天开始用药,使体内促性腺激素处于低水平,用药8天左右月经来潮,月经第3~7天,开始肌肉注射促卵泡发育的药物,3天后B超监测卵泡发育情况,调节用药剂量,促卵泡发育药物应用10天左右,卵泡发育成熟,这时经B超引导下经阴道穹窿穿刺可取出卵子,在体外授精,培养3天后授精卵发育成胚胎放入宫腔,移植后卧床休息2~3小时。整个过程痛苦很小,一般不需住院。 试管婴儿一个周期需花费2万~3.5万(国产药1万元以内)。

过程简介

(1)刺激排卵:一般正常妇女每一自然周期仅有一个卵泡成熟,但要对于试管婴儿来说,这是不够的。为了获得多个卵子,往往采用控制超排卵方法,如CC/HCG、 HMG/HCG、CC/HMG/HCG、GnRH-a/FSH/HCG等以获取较多的卵子供使用。

(2)预测排卵:要取排卵前成熟的卵子,首先要确定排卵期。临床上可通过基础体温测定、子宫颈黏液检查、阴道涂片,主要是B超监测卵泡的发育程度,以确定给予激素诱发排卵的最佳时间。

(3)采集卵子:于卵泡发育成熟尚未破裂时,在腹腔镜下经腹或在B超监视下,经阴道以针穿刺成熟卵泡,抽取卵泡内容物,找出卵母细胞。

(4)卵子培养:取出的卵母细胞放入培养液中培养,以使卵子进一步成熟,达到与排卵时相近状态。

(5)体外授精:将在无菌条件下取得的丈夫精液,经过处理,使精子具备穿入卵子的能力,成为授精小滴,然后加入含有卵子的培养基内。通过二性原核融合形成一个新细胞即受精卵,然后继续培养。得其分裂至8~16 个细胞时,将胚泡以导管注入宫底部,最好一次能够移植 3~4个受精卵,可提高移植后妊娠的成功率。胚泡移植成功取决于受精卵本身的生命力,子宫内膜是否健康,以及移植过程有无损伤。

(6)移植后处理:移植后卧床24小时,限制活动3~4 天,于取卵当天,取卵后第3、6天注射HCG或取卵后每日接收黄体酮肌注以减少妊娠早期流产,移植后14、16 天观察血清HCG水平上升与否以判断妊娠。妊娠成功则定期监测胎儿发育,作高危妊娠处理,密切观察,并采取保胎措施。

诊前准备

首先要明确不孕的病因,了解是否适合做“试管婴儿”。做试管婴儿的条件:体外授精胚胎移植技术的目的是帮助不孕患者得到一个健康、聪明的孩子,必须遵循优生优育的原则。因此,想要做试管婴儿的男女双方必须身心健康,无遗传性疾病,女方年龄一般不超过40岁,男方不超过55岁。因为女方年龄过大,自然受孕后怀孕后流产率高,胎儿畸形发生可能性也比年轻者大,妊娠期合并症增加,作试管婴儿的大龄不孕妇女除了同样存在以上的问题外,在促排卵时常常反应不好,在第一阶段被迫放弃治疗,卵子的质量相对差,妊娠率低,不容易成功。就诊时最好携带过去检查及治疗的资料及证明,以免浪费时间做重复检查。资料包括:

1.输卵管通畅性检查的报告:子宫输卵管碘油造影的X光片、B超下通液的报告或腹腔镜检查或开腹手术的医院证明均可。

2.是否排卵的检查:一年内的子官内膜病理报告和近期三个月的基础体温单。

3.近半年来丈夫的精液常规实验室检查报告。

4.夫妇双方乙型肝炎表面抗原抗体、e抗原抗体和核心抗体,丙肝抗体,肝功能、血型化验报告,女方血沉、结核菌素试验;血清爱滋病毒抗体。

上述资料齐全后,可到不孕症治疗中心就诊,正式进入周期前,在预期月经来潮前十天就诊,再次妇科检查,进行试验移植,探测子宫腔深度及移植胚胎时导管方向。

选取胚胎

卵子取出后,与精子在试管内共同孵育,每个卵子约需10万条精子。受精后,受精卵分裂形成早期胚胎,即2~8个分裂球时即可进行胚胎移植(ET),此时约在采卵后48小时,此时间也可根据具体情况稍加以变动,如推后一天,这时也可能更利于优选胚胎。如果过早,宫腔内环境反而可能不利于接受胚胎。一般在刺激周期的前一周期,在门诊进行试验移植,以了解子宫的方位,子宫颈和子宫体间的角度及子官腔长度,并对子宫颈稍加扩张。移植时消毒外阴后,窥阴器暴露宫颈,擦净,再次用培养液擦子宫颈和穹窿及子宫颈管,将子宫颈管内粘液尽量去净。动作应尽量轻柔以减少对子宫肌肉的刺激。用特殊的移植管注入胚胎。进入宫腔,于距宫底0.5cm处注入胚胎,等待1分钟后,将头转动90°以甩掉未能滴下的一滴液体,再将导管缓慢撤出。导管取出后还要在显微镜下检查胚胎有未带出。移植后患者可以仰卧,臀部抬高,子宫很前屈者也可采取俯卧位,目的是使注入的胚胎停留在子宫腔的上方。静卧约3~6小时,可以排尿,避免尿液滞留。移植当日注射HCG5000国际单位及黄体酮30mg,以后常规每日注射黄体酮,如14天后尿HCG阴性即停止注射,妊娠者继续直到B超可见胎心后再逐步减量。对卵泡过多,可能致成卵巢过度刺激综合征者,不宜用HCG。

精液检验

1、精浆果糖测定

[正常参考值]9.11-17.67mmol/L。

2、精浆酸性磷酸酶测定

[正常参考值]金氏法:>255nmol·s-1/L

3、精浆顶体酶活性测定

[正常参考值] 36.72±21.43U/L。

4、精浆乳酸脱氢酶-X同功酶(LDH-X)测定

[正常参考值]  LDH-X绝对活性:2620±1340U/L;  LDH-X相对活性:≥0.426。[临床意义] LDH-X具有睾丸及精子的组织特异性,是精于运动获能的关键酶,该酶检测可作为诊断男性不育有价值的指标。睾丸萎缩患者LDH-X降低或消失,精子发生缺陷时无LDH-X形成,少精或无精者可致LDH-X活性降低。服用棉酚也可抑制此酶活性。

5、精浆肉碱测定

分析正常生育男性及弱精症不育患者精浆中L肉毒碱水平差异及其临床意义。方法 精浆样品经乙研究建立人精浆中L肉毒碱HPLC测定方法,分析正常生育男性及弱精症不育患者精浆中L肉毒碱水平差异及其临床意义。

6、抗精子抗体(AsAb)测定[正常参考值] 阴性。

实施步骤

由于各种原因引起的输卵管阻塞,使精子卵子不能相遇,从而导致不孕。解决的方法是设法使精子与卵子在体外相遇并受精,这就是常说的试管婴儿。具体的做法是,先用药物促使双侧卵巢多生长出一些卵子,待其成熟后将卵子取出,放入模拟人体内环境的培养液中,再加入经过处理的精液,培养一段时间后,精子卵子即可融合成受精卵并分裂至4-8个细胞,然后挑出2-3个发育最好的胚胎,将其放回到子宫腔内继续生长发育。试管婴儿的医学术语称体外受精-胚胎移植。这是因输卵管不通而不孕的夫妇的唯一选择,当然,也可用于治疗一些其它方法治疗无效的其它原因的不孕症。试管婴儿和在此基础上发展起来的胚胎移植能够解决妇女的某些不育症,同时为开展人类、家畜和农作物的遗传工程,为保存面临绝种危机的珍贵动物提供了有效的繁殖手段。此外,按照中国限制人口数量、提高人口素质的人口政策,开展这方面的科研,可为中华民族的优生事业开拓一条新路子。试管婴儿是现代科学的一项重大成就,它开创了胚胎研究和生殖控制的新纪元。

1、控制性超排卵

2、监测卵泡

3、取卵

4、取精

5、体外受精

6、胚胎体外培养

7、胚胎移植

8、胚胎移植后补充黄体酮

9、胚胎移植后第14天验晨尿确定是否妊娠

10、妊娠后14天,B超检查胎儿数及胚胎着床部位

控制性超排卵:

由于自然月经周期的长短因人而异,同一患者不同周期也存在差异,所以不易安排取卵时间,而且自然周期中只有一个优势卵泡发育,受精后只能形成一个胚胎,而移植一个胚胎的妊娠率是很低的。所以需要采用控制性超排卵来增强与改善卵巢功能,以达到不受自然周期的限制、获得多个健康卵子的目的,提供多个胚胎移植,并尽可能使黄体发育与子宫内膜功能同步。控制性超排卵一般是先用GnRHa使体内FSH和LH降调,再施与HMG或FSH排卵药物,刺激卵巢中的卵泡成长,依据患者对药物的反应性调整药物使用剂量,患者的年龄及药物的使用剂量不同,所获得的卵子数亦不同。

监测卵泡:

为评价卵巢刺激效果与决定取卵时间,须利用阴道B超来监测卵泡大小,并配合抽血检查E2值 (雌激素),调整用药量。当二至三个以上的卵泡直径大于1.8cm,且1.4cm以上的卵泡数与E2值相当,便可注射人绒毛促性腺激素(hCG),促使卵泡成熟。在注射hCG后34~36小时取卵。

取卵:

最常用的取卵方式是在的局部麻醉下,经阴道B超引导,将取卵针穿过阴道穹窿,直达卵巢吸取卵子,并立即在显微镜下将卵子移到含胚胎培养液的培养皿中,置37°C的培养箱中培养。

取精:

精子取出的时间与取卵的日子为同一天。取精前洗净双手,用自慰法留取精液。所给的小杯是无菌的,留取时不要触摸杯缘及杯内。取出的精液采用上游法或Percoll密度梯度离心法处理。

体外受精:

取卵后4~5小时将处理后的精子与卵子放在同一个培养皿中,共同培养18小时后,可在显微镜下观察受精情况。若精子质量太差,无法自然受精,则必须以显微注射法强迫受精 (参考卵细胞浆内单精子显微授精)。

胚胎移植:

受精卵在体外培养48~72小时可发育到8~16细胞期胚胎。此时依据患者的年龄、曾经怀孕与否及胚胎的质量,决定移植胚胎的数目,多余的胚胎可冷冻保存。胚胎移植一般不需麻醉。目前多在受精后2~3天移植胚胎,我所采用的是受精后3~5天胚胎移植。推迟胚胎移植的时间,对体外培养的条件要求就越高,但推迟移植时间更符合妊娠生理,同时也可通过自然筛选淘汰劣质胚胎,可提高妊娠率,降低多胎率。

胚胎移植后补充激素:

目前我们多采用注射法给予黄体酮支持黄体。如果确定妊娠,则改用hCG继续补充到怀孕10周。

胚胎移植后14天,可由验尿或抽血确定是否妊娠。

注意事项

试管婴儿是现代一种常见的治愈不孕不育症的方法,它可以帮助那些想要小孩的夫妻孕育出自己爱情的结晶,那么试管婴儿需要注意的事项如下:

1.历时约20天。双方注意休息、营养及卫生,禁同房。

2.治疗方案分为长、短两种,长方案从治疗周期的月经前一周开始用药,短方案从治疗周期月经见红的第2-3天开始用药。用药当日夫妇双方到中心签署知情同意书, 医生查阅身份证、结婚证、计划生育证明原件,收取复印件。

3.患者在使用药物之前必须认真阅读药物使用说明书,在用药过程中出现不良反应请立即去医院就诊,以便医生及时诊治。

4.使用长方案者用药后月经一旦来潮,或用药后12天仍未来月经,请及时与医生联系。

5.用药开始后遵医嘱来院监测卵泡(阴道B超),必要时抽血化验激素水平。

6.丈夫遵医嘱适时手淫排精一次。

7.一般于周期第12-14天卵泡成熟,卵泡成熟后即停止用促排卵药。于停药当晚9时左右(具体遵医嘱)肌注绒毛膜促性腺激素(HCG)。注射HCG后36小时左右经阴道取卵,同时丈夫取精液。事先最好洗澡或作局部清洁。

8. 如卵子能受精并能分裂成可以移植的胚胎,则于取卵后第3天将胚胎送回子宫腔。进行囊胚期移植的患者于取卵后5-6天进行移植。移植当日少饮水,术后卧床休息2小时,防止胚胎流出;限制活动24小时,避免性生活半月。移植术后每日肌注黄体酮/或每三日肌注HCG。

9.移植术后遵医嘱来院监测激素水平。移植后2周留晨尿或抽血做妊娠实验。如阳性,即受孕成功,于移植后4周左右行B超检查,了解胎儿情况。继续保胎至移植后10-12周;阴性即胚胎未着床,停药等待月经来潮。

成功概率

“试管婴儿”的成功率是这应该是准备接受“试管”婴儿技术治疗的人们所关注的问题。从20多年前 “试管”婴儿诞生到今天,人类辅助生殖技术有了很大的发展。因为各项技术的成熟,包括细胞培养液的完善,也包括医务人员经验的丰富,“试管”婴儿的成功率在世界范围内逐渐提高,从原来的20%~25%左右已经提高到60%甚至更高的水平。

“试管”婴儿的成功率取决于很多方面,取决于内分泌及实验室的条件,取决于技术人员的技术水平,当然也取决于病人的年龄,病人的子宫和卵巢条件以及有没有其他的疾病等等,这都是影响成功率的因素。比如受女方年龄的影响,这是一个最大的影响因素。在25岁到35岁的女性“试管”婴儿的成功率要高于30%~40%的平均水平,有的能达到50%,或者更高一些,但是到了35岁以后成功率逐渐下降,到40岁只达到20%左右,原因是年龄大了以后,卵的质量和数量都有所下降。

影响因素

女方年龄

女方年龄起着至关重要的作用。一般来说,男方即使五六十岁,对生育能力的影响都并不明显,可相对于女方来说就不行了。随着女方年龄的增长,生育能力会逐渐下降,35岁后下降明显加快,到了绝经期后就完全丧失,而且这一过程不可逆转。目前尚无药物可以使女人的生育能力“返老还童”。

卵巢功能

卵巢功能是指卵巢对促排卵药物的反应性。卵巢功能越差,得到的卵子越少、卵子的质量越差,妊娠率就越低、流产率也就越高。卵巢功能除与年龄有关外,还与个体之间的差异有关。此外,卵巢手术、特别是卵巢囊肿剥除术、卵巢电凝术,可严重破坏卵巢结构,损坏卵巢的功能。所以未孕青年妇女应尽可能避免卵巢囊肿剥除术,实在必须进行的应尽可能多保留卵巢组织,应避免进行卵巢切除。目前超声引导下进行囊肿穿刺并配合药物治疗的方法,经实践证明效果非常理想,这种治疗方案不仅无痛苦,而且不破坏卵巢组织,最大程度地保护了卵巢功能。其他如卵巢单纯性囊肿应用介入超声治疗效果也很好。

输卵管积水

输卵管积水也是不孕症的一个重要原因,同时输卵管积水患者若希望怀一个试管婴儿,其妊娠率也低于无积水者,且流产率及宫外孕发生率会大大增加。文献显示,输卵管积水使得试管婴儿的怀孕率及着床率减低50%,使得流产率提高2倍。

也就是说试管婴儿的成功率在20%~30%的话,如果存在输卵管积水那么成功率就会将至10%~15%,加之流产率的提高,所以说在试管婴儿治疗之前治疗输卵管积水就显得至关重要。

原因有以下几点:

1、输卵管积水潴留液改变宫腔的内环境,机械的干扰胚胎与子宫内膜的接触。

2、输卵管积水中所含的微生物、碎屑及毒性物质影响胚胎着床,降低胚胎种植率及妊娠率,增加流产率。

3、输卵管积水时组织所释放出来的细胞因子、前列腺素、白细胞趋化因子和其他炎性复合物作用与子宫内膜,影响胚胎着床。

4、输卵管积水患者种植窗期子宫内膜β一整合素水平下降,亦可影响子宫内膜容受性。

5、输卵管积水常由感染引起,且多为上行感染,即往的感染可能会造成子宫内膜损害,留下永久性的对胚胎种植容受性的影响。

6、在试管婴儿治疗的超排卵中B超监测可发现少数输卵管积水呈进行性增大,会被误认为发育中卵泡,会引起用药误导,提早给予HCG,导致取卵时成熟卵细胞比率下降。

7、另一方面B超监测下经阴道取卵过程中误穿输卵管积水,积水直接污染卵细胞,影响卵细胞受精及受精卵发育。

所以为了提高试管婴儿的成功率,降低流产率着手治疗输卵管积水是非常必要的。输卵管记忆合金栓堵术作为处理输卵管积水的一种新方法,既避免了手术之苦,又避免了对卵巢功能的影响。在试管婴儿治疗周期中,其受精率、卵裂率等指标与输卵管近端阻塞无积水的患者相似。

综上所述,输卵管记忆合金栓堵术作为对输卵管积水的处理是一项创新性的方法,并且是行之有效的方法,与临床目前采用的常规方法相比其优点如下:

1、采用机械方法进行输卵管近端的栓塞,为机械性栓塞,对宫腔内环境不会造成影响。

2、避免了开腹手术和腹腔镜手术等带来的一系列的痛苦、损害、风险和并发症。

3、该手术是在x光机下直视操作,操作者和患者家人都可以清晰的看到整个栓堵过程,具有操作简便、痛苦小、微创、不需要麻醉或只需要局麻,故其危险性低,术中患者清醒,手术成功率高,经济,而且对卵巢功能无影响;20分钟完成手术,可随治随走,无需住院等优点。

4、行该手术后试管婴儿的妊娠率显著增加,并且避免了输卵管妊娠的发生。

5、术后能恢复子宫内膜的内分泌环境。

该项技术克服了手术治疗的不足,并填补了介入治疗在体外受精-胚胎移植(试管婴儿治疗)应用中的空白,是试管婴儿的发展及新突破。

输卵管积水患者试管婴儿前进行输卵管记忆合金栓堵的必要性

输卵管记忆合金栓堵术作为试管婴儿前处理输卵管积水的一种新方法,既避免了手术之苦,又避免了对卵巢功能的影响。在试管婴儿治疗周期中,其受精率、卵裂率等指标与输卵管近端阻塞无积水的患者相似。

综上所述,输卵管记忆合金栓堵术作为对输卵管积水的处理是一项创新性的方法,并且是行之有效的方法,与临床目前采用的常规方法相比其优点如下:

1、采用机械方法进行输卵管近端的栓塞,为机械性栓塞,对宫腔内环境不会造成影响。

2、避免了开腹手术和腹腔镜手术等操作带来的一系列的痛苦、损伤、风险和并发症;

3、该手术是在x光机下直视操作,操作者和患者家人都可以清晰的看到整个过程,具有操作简便、痛苦小、微创、不需要麻醉或只需要局麻故其危险性低,术中患者清醒,手术成功率高,经济,而且对卵巢功能无影响;20分钟完成手术,可随治随走,无需住院等优点。

4、行该手术后试管婴儿的妊娠率显著增加,并且避免了卵管妊娠的发生;

5、术后能恢复子宫内膜的内分泌环境。关于输卵管积水对试管婴儿影响的问题可以参看<中华输卵管专业网>的输卵管积水栏目.

该项技术克服了手术治疗的不足,并填补了介入治疗在体外受精-胚胎移植(试管婴儿治疗)应用中的空白,是试管婴儿的发展及新突破。

子宫功能

子宫内膜受到严重损伤的患者,若超排卵周期子宫内膜厚度少于7毫米,则进行试管婴儿时妊娠率低、流产率高,目前尚无可靠方法治疗。此外,子宫畸形虽不影响试管婴儿的妊娠率,但流产率及早产率高,活胎分娩率低,因此在进行试管婴儿前最好能进行矫正手术,这样才能改善妊娠预后,提高试管婴儿妊娠率。

除了上述几点外,还有一些社会学方面的因素,对试管婴儿的妊娠率有一定的影响,如:患者本身的心理因素、患者所处的社会环境等等。

诞生记录

1978.7.25 英国 女 世界第一个试管婴儿

1978.10.3 印度女 印度第一个

1979.1.14 英国 男 第一个男性婴儿

1979.6.23 澳大利亚女 澳大利亚第一个

1980.6.6 澳大利亚 一男一女 首例试管婴儿双胞胎

1981.10.19 英国 女 第一个黑白混血儿试管婴儿

1981.12.28 美国 女 美国第一个

1982.1.20 希腊女 希腊第一个

1982.2.24 法国女 法国第一个

1982.6.25 英国 女 全国第一个试管婴儿的母亲再度出生试管婴儿

1982.9.22 以色列女 以色列第一个

1982.9.27 瑞典女 瑞典第一个

1983.5.20 新加坡男 东南亚第一个试管婴儿

1983.6.8 澳大利亚 二女一男 首例三胞胎

1984.1.16 澳大利亚 四男 首例四胞胎

1985.4.16 中国台湾男 台湾首例试管婴儿

1988.3.10 中国 女 中国内地第一个试管婴儿

健康风险

目前,科学家还无法准确地解释为什么试管婴儿出生后会面临更大的健康风险。一些辅助生育学(IVF)专家指出,与试管受精相关联的疾病问题的高发率可以追溯到创造孩子胚胎时所用的卵子的缺陷。

三份新的研究显示,在做试管受精而备的卵子中平均有42%携带基因变异,这会让创造出来的胎儿难以顺产。一些专家暗示这归咎于用来刺激排卵的药物。为了更方便地获取卵子,医生都要给做试管受精手术的妇女事先服用排卵药物。

据英国广播公司报道,实验室里用来创造胚胎的卵子经常会带有基因缺陷,因此,更多的IVF专家正呼吁所有用到的卵子都要被筛选。现在,在英国规范IVF的政策要求年龄超过35岁的妇女的卵子都要做非正常染色体数目的扫描。

这个发现,预言性地推动了人们对使用胚胎植入子宫前基因诊断(PGD)的需求增加,PGD是一个检查早期胚胎的一个单细胞的不正常基因的程序。这个程序有时候可能直接就引起胚胎的死亡,但更重要的是,作为一种“搜索-消灭”的方法,它有效地减少了被认为基因不良的孩子的数量。

现在,首批试管婴儿都已长大成人。他们下一代的陆续出生,让试管婴儿引发的健康问题变得更加复杂。

滥用后果严重

监督辅助生殖技术国际委员会2006年6月21日发表报告说,从1978年世界首例试管婴儿诞生起,全世界共有300多万名婴儿通过试管受精方式出生。委员会专家雅克.穆宗说,全世界每年实施大约100万例试管受精手术,年出生婴儿约为20万。

虽然经过20多年的飞速发展,试管受精技术已经催生出一个年收入超过1亿美元的行业,但最近凸显的安全性问题,使它受到的批评越来越多。

事实上,在发现试管婴儿出生后可能会承受更多的健康风险之前,试管受精技术的应用已经带来了很多问题。许多妇女认为,有了试管受精技术,她们可以无限期推迟生育,当准备好的时候付钱就可以。但大多数人并不知道试管受精的平均怀孕率仅为25.1%,生育率18.5%;也不知道这些过程很痛苦并常常有危险。

目前中国不育人群人数正在逐年上升,“除了先天疾病之外,许多人是自己把自己耽误了。”很多妇女由于工作压力大,总觉得生孩子的事可以先放一放,使本来具备生育能力的自己罹患不孕,而试管受精技术只适用于1%~2%的不孕妇女。

在中国,每10对育龄夫妇中就有1对不育。庞大的市场需求,使很多医疗机构纷纷开展试管受精技术。遗传学家卢光琇认为,这一技术的滥用如得不到遏制,将影响中国的人口安全。她说:“这比农民买假种子造成粮食绝收后果要严重得多,一旦试管婴儿应用、管理失控,缺陷儿、男女比例失调、近亲结婚等问题将接连出现,并严重影响中国的人口安全。”

[补充]从目前的各种文献来看,虽然有争议,但大致聚焦于以下几点:

几个弊端

1、现代人工辅助生技术—试管婴儿,使精子失去了优胜劣汰竞争机会,可能将带微缺失的Y染色体遗传下去。容易造成流产死胎,先天畸形等缺陷。

2、如果女性身体不具备孕育条件,比如内分泌紊乱,黄体功能不全,有过流产史。即使施行试管婴儿手术成功,也可能造成流产。

3、可能出现伦理道德问题。地下精子库的不规范增加了人工授精的许多伦理问题。有些机构对精子没有严格把关,精子来源不明。无法保证胎儿质量。

4、增加了多胎妊娠风险:多胎妊娠的孕妇并发症多,早产发生率及围生期死亡率高,属高危妊娠范围。所以医患双方都希望得到单胎,最多是双胎妊娠。

5、成本效益高,即获得每一个后代的成本高:做一次人工受孕需要2~3万人民币,受孕率15﹪。多次的话,受孕率能提高至37%左右,甚至更高;

6、对女性生理的干扰较大。刺激排卵导致卵巢反应低下,易出现于卵巢功能早衰,年轻女性于40岁以前闭经、卵巢不敏感综合征。卵巢过度刺激综合征:血液浓缩血容量减少、少尿、腹水、胸水、电解质紊乱、高凝状态、肝肾功能损害、血栓形成、成人呼吸窘迫综合征,甚至死亡。发生率为0.6﹪~14﹪。

7、通过人工受精制造的试管婴儿比自然受精得来的婴儿出生时罹患脑瘫的几率高3倍。

产生缺陷

澳大利亚研究人员对837名通过试管混合法产下的婴儿,301名通过精子注射法产下的婴儿与4000名普通婴儿进行对比发现,试管婴儿患有先天性缺陷的比例比普通婴儿高,而且,试管婴儿往往没有自然受精的婴儿聪明,患心理疾病尤其是自闭症的可能性也较大。但是,并没有研究表明这种情况到底是由父母的不孕基因导致,还是由于试管婴儿技术本来的缺陷。

争议问题

健康风险

一些辅助生育学(IVF)专家指出,与试管受精相关联的疾病问题的高发率可以追溯到创造孩子胚胎时所用的卵子的缺陷。研究显示,在做试管受精而备的卵子中平均有42%携带基因变异,这会让创造出来的胎儿难以顺产。为了更方便地获取卵子,医生都要给做试管受精手术的妇女事先服用排卵药物。据英国广播公司报道,实验室里用来创造胚胎的卵子经常会带有基因缺陷。

先天缺陷风险

美国疾病控制预防中心的流行病专家Jennita Reefhuis博士报告,试管婴儿存在先天缺陷的可能性是普通婴儿的两到四倍。试管婴儿发生先天心脏缺陷的可能性是正常婴儿的两到三倍、天生唇裂的风险是普通婴儿的两倍,先天肠胃缺陷的风险是普通婴儿的四倍。即使风险更高,但这些生理缺陷确实发生在试管婴儿身上的案例依然很少见,且还不清楚风险攀升的致因。

胚胎筛选争议

试管婴儿技术的初衷并非是通过胚胎筛选“设计”婴儿,达到有选择地决定胎儿的性别,肤色,携带致病基因等目的。反对者认为,完全排除掉仅仅是有可能患上乳腺癌的胚胎,有违伦理道德标准。也有反对者认为,试管婴儿技术的发展,会让基因筛选在不久的将来愈演愈烈,最终变成从相貌、智力等方面对人类胚胎实现进行筛选,变成名副其实的设计出生的婴儿。该技术已经得到英国人类受精和胚胎管理局(Human Fertilisation and Embryology Authority,简称HFEA)颁发的牌照,可以为患者提供染色体检测筛选服务。

多胚胎几率增加

胚胎移植并不能保证种一个成一个,医生为了保证成功率,往往想多种几个。因此在试管技术中,双胞胎,乃至多胞胎的现象十分普遍。中国卫生部专门为此出台了操作规范,明确要求,有试管婴儿需求的产妇,35岁以下的,第一次胚胎移植的,只允许移植2个。35岁以上或者不是第一次移植的,最多不能超过3个。但即便是3个,也被认为过多。

催生商业化代孕

1996年之前,国家对于代孕问题并没有特殊规定,1996年9月22日中国出现第一例代孕母亲生产下试管婴儿,此后不久代孕成为部分逐利者的商业契机,导致大量代孕灰色产业链产生,1997年,中国卫生部出台规定,严格禁止代孕母亲的试管生产。

赠卵所致伦理争议

很多无法生育的妇女需要赠卵来进行试管婴儿手术,由于卵源不足,导致有借卵需要的母亲登记排队,其中等待赠卵的最长达四五年之久。2006年之前,不少人通过找亲戚“借卵”等方式获得卵源。 2006年后,卫生部明令任何形式的商业化赠卵和供卵行为,“赠卵”只能限于做试管婴儿的女性剩余的卵子。因卵子来源被严格限定,赠卵试管婴儿手术耗时太长、程序复杂,繁忙的大医院也无法为此付出大量的时间和精力。这就催生了“卵子黑市”。由于缺乏监控,代孕中介为追求利益可能将某一个女性的数个卵子卖给多个家庭,在不知情的状况下,其后代可能出现兄妹、姐弟结婚的人伦问题

有副作用

做试管婴儿的第一步便是在严格的操作环境下对女性进行穿刺取卵,而穿刺有时是有损伤的。在穿刺取卵的时候可能会疼痛、出血、损伤脏器,或者大出血,也有可能会引起感染。做试管婴儿需要经济上、时间上的投入,而且容易失败。除了以上做试管婴儿有可能出现的副作用外,做试管婴儿还存在一定的风险,比如试管婴儿的成功率较低,大约是25%-35%,而且试管婴儿的双胎率比较高,可高达百分之十几,双胎的孩子因为重量大,发育不一定很好,而且母亲负担过重,所以可能会出现早产。做试管婴儿有副作用吗?如果35岁以上的女性做试管婴儿,为了提高成功率可移植三个胚胎。有时放三胎以后,还需人为的减成两胎,而在减胎的过程当中会存在风险。

并发症状

卵巢过度刺激症:在取卵后约1周左右,有少许患者出现以下症状:在临床上会表现腹胀、腹水(甚至胸水)、卵巢增大、胃肠道不适、少尿等症状,一旦妊娠该症状会持续二个多月才逐渐消除,这种病人术后禁止使用HCG安胎,并要密切和医生联系。该现象多见于多囊卵巢患者以及一些对药物敏感的人,这种人有几十个卵泡同时发育。

多胎妊娠:为了提高妊娠成功率,医生移植的数目通常都大于一个,这就存在多胎妊娠的危险。也许患者希望多胎,但多胎妊娠会增加许多风险:如妊娠高血压综合症、流产、死产、早产和低体重儿等。另外,多胎也会给父母带来经济上,体力上和情感上的负担,这些问题会抵消为人父母的快乐。治疗不育的目的是为了获得孩子,为了母婴健康,避免多胎,首先要减少移植胚胎的个数,通常不超过3个。如发生多胎可通过减胎技术将胚胎减少至1~2个。

引发流产

经过试管婴儿的治疗,能够获得怀孕当然是非常的高兴,但当这些快成为妈妈的人还在幸福的期待之中时被告知胚胎停止生长或未见胎心时,心理的反差是可想而知的。其实,试管婴儿确实也会引起流产,而且流产率要高于自然怀孕。

专家为此提出了以下几个原因:

1.不育症患者普遍年龄偏高,她们的流产率要比年轻人群高,有资料显示年龄越高越容易流产;

2.年龄高的人染色体畸变率要高于年轻人,染色体异常是流产的重要因素,因此现在的产前检查把35岁以上作为进行羊水检查的条件之一;

3.试管婴儿具有较高的多胎妊娠率,也可以导致流产率增高,目前有20%以上的多胎,所以,流产一定会增加;

4.目前有人认为促排卵药物的使用可以导致流产的增加。

所以,准备做IVF的患者在术前应该了解这些情况,怀孕后要配合医生进行主动的保胎治疗。

输卵管通畅的程度与宫外孕的发生有着直接的关系。输卵管不畅通会引起不孕,也能引发宫外孕。妇女正常怀孕的时候也能发生宫外孕,试管婴儿也可能发生宫外孕,流产、早产都可以。据权威医学资料统计,宫外孕在IVF(试管婴儿)孕妇的发生率约5%~8%。确切的原因仍未十分清楚,高危因素为盆腔粘连,当然并非所有盆腔粘连的病人一定会发生宫外孕。个别患者首次行IVF为宫外孕,第二次行IVF获得宫内正常妊娠,IVF宫内及宫外同时妊娠发生率为0.675%,经去除宫外孕病灶及安胎治疗,大部分宫内妊娠可以继续下去。 患过宫外孕的女性因曾尝过宫外孕的苦头,知道它的危害,有的甚至为它差点丢了身家性命,所以在准备再次妊娠前总是忧心种种、顾虑重重,害怕万一怀孕会再次发生宫外孕。也有很多患者有着这样的认识,认为输卵管疏通术治疗后有发生宫外孕的机率,故非常担心,而认为试管婴儿才是避免再次发生宫外孕的最佳选择。她们知道试管婴儿是把精子和卵子在体外培养后再送到子宫腔里,因精卵结合的过程不经过输卵管,所以不会发生宫外孕。上面的观点看似正确,其实不然,有专业知识的人则知道,实际上试管婴儿的宫外孕发生率比输卵管复通术后的宫外孕发生率还要高。所以只是为了避免宫外孕的发生而放弃输卵管堵塞的复通治疗而直接选择试管婴儿治疗无论其是从其医疗风险,医疗费用,宫外孕的发生率等方面都是得不尚失的。因为胚胎第三天放进子宫里面去,在移置的过程中是通过一条移置管注入子宫腔内,这从一个侧面就好象与输卵管通畅性检查的造影和通液有着同样的道理,这时的胚胎组织很小,也有可能非常容易地将胚胎注入输卵管的,同时,胚胎移置后通常还要在宫腔内游离三到四天才能找到最佳着床点,然后胚胎着床,临床妊娠。如果在这一段时间里跑到输卵管里面去就会引起宫外孕,现在没有好办法预防试管婴儿不发生宫外孕。除非在试管婴儿手术前切除双侧输卵管,这无疑又让患者增加并承担了新的手术创伤及医疗风险,同时也增加了患者的经济负担。

技术解释

未成熟卵培养(IVM)

普通试管婴儿技术帮助了很多患者实现了拥有孩子的梦想的,但是仍然有部分患者,如多囊卵巢综合征和卵巢过度刺激综合征的患者,临床上需要用未成熟卵培养技术。该技术特点就是在卵子处于非常幼小的阶段就从体内取出,并在体外特定条件下培养成成熟的卵子,这样就避免了多囊卵巢综合征患者卵子在体内难以成熟的问题以及卵巢过度刺激综合征患者难以药物促排卵的难题。

IVM的成功率低于第一代和第二代试管婴儿,大约为15~30%之间,国内只有少数生殖中心拥有该技术。

自然周期试管婴儿

自然周期试管婴儿是最近2两年大家开始关注的新的治疗方法。其理论依据是部分患者本身有比较好的卵巢储备,完全可以采取未成熟卵培养技术将自身储备的卵泡培养成成熟的卵泡,然后再进行试管婴儿。这样就不需要用促排卵药物,避免了药物对卵巢的反复刺激,减少了卵巢过度刺激,同时也减少了治疗费用,因为常规试管婴儿治疗费用中药品费用占了50%。常规试管婴儿如果失败后,通常需要让卵巢休息2-3个月然后再进行下一周期的治疗。但是自然周期由于没有药物对卵巢的刺激,所以失败后可以在在下个月立即进入下一周期的治疗。这种时间的连续性也更方便了职业女性和高龄妇女缩短治疗周期。

自然周期目前尚未被广泛采纳,其成功率数据现在缺少明确的文献报道,但是一般认为自然周期的成功率会低于促排卵周期,优秀的中心可以达到30%以上。

冷冻卵子

冷冻卵子技术主要是用特殊的冷冻技术,将卵子冷冻储存于液氮中,等到需要使用时再将卵子解冻。该技术适用于卵巢早衰以及丧失卵巢功能的患者,以及部分希望延迟生育的职业女性。卵巢早衰或者卵巢功能丧失的患者,其希望主要来自于其他患者捐赠的卵子,可以通过卵子冷冻技术将捐赠的卵子冷冻起来,到需要的时候再取出使用。另外部分职业女性希望延迟生育,但是又担心年龄增长后卵子质量下降,这样可以在年轻的时候采取冷冻技术将卵子冷冻储藏,等到年纪大了以后再使用。

该技术的难点在于由于卵泡内存有大量的液体,因此在冷冻过程中容易形成冰晶伤害卵泡的组织结构,造成成功率偏低。

冷冻胚胎

试管婴儿技术可以超越人类的排卵极限,通过药物排卵在一个月经周期内制造多个卵子,形成多个胚胎。但是多个胚胎移植不仅不会提高成功率,反而增加了多胎的发生,增加母婴死亡和并发症的危险。因此世界各国一般都有相应的法规限制植入的胚胎数量,而且由于技术的进步,国际已经开始形成单胚胎移植的趋势。国内目前规定最多移植的胚胎数量为3枚。对于有超过3个胚胎的患者,可以将多余的优质胚胎冷冻在液氮内,如果移植的胚胎不成功,就可以在下一次治疗周期移植冷冻的胚胎。冷冻胚胎的成功率一般会比新鲜周期的试管婴儿成功率低10%。

世界上首例冷冻胚胎试管婴儿诞生于澳大利亚MonashIVF。目前国内几乎所有的中心都掌握了冷冻胚胎技术。

中国首例试管婴儿

试管婴儿的研究有着漫长的历史,早在40年代,科学家就开始在动物身上进行实验,1947年英国Nature杂志就报告了将兔卵回收转移到别的兔体内,借腹生下的幼兔的实验。1959年美籍华人生物学家张民觉把从兔子交配后回收的精子和卵子在体外受精结合,而且他还将受精卵移植到别的兔子的输卵管内,借腹怀胎,生出正常的幼兔。成功地完成兔子体外受精实验使张民觉成为体外受精研究的先驱。他的动物实验结果为后来人的体外受精和试管婴儿研究打下了良好的基础。

对输卵管因素不孕症治疗所寄托的希望已由20世纪60、70年代的输卵管显微成形手术转移到IVF-ET技术上。这两种治疗的选择还要根据患者的具体情况。我国在这方面的工作相对起步较晚,1985年我国台湾省出生第1例试管婴儿,1986年香港也出生1例。大陆首例试管婴儿郑萌珠于1988年3月10日上午8点56分在北京医科大学第三医院诞生,目前已经二十多岁了,聪明、健康。她的母亲是一位38岁、原发不孕20年、双侧输卵管不通的患者。湖南医科大学、中山医科大学第一附属医院生殖医学研究中心等都相继研究成功。 到目前为止国内已有上百家医疗机构开展了IVF-ET,但所做病例还不算多,其临床妊娠成功率都达到20%上下。在新技术方面,山东省医院报道我国首例配子子宫腔内移植妊娠成功,于1992年5月分娩。中山医科大学进行显微操作卵细胞浆内单精子注射(ICSI)试管婴儿于1996年4月诞生,这些成功都标志着我国大陆的体外受精,胚胎移植正在向前迈进。 目前中国第三代试管婴儿技术完全成熟,以庄广伦、马静茹教授为首的生殖医学中心是我国进行第三代试管婴儿的临床应用的惟一科研单位。

中国首例

张丽珠教授介绍,1987年5月,甘肃省礼县盐官镇小学民办教师郑桂珍找到北京大学附属第三医院产科,称结婚20年未怀孕,想通过试管技术生个孩子。经检查,发现郑桂珍输卵管不通,符合做试管婴儿特征。但其已38岁,年龄较大;再者之前国内没有任何试管婴儿成功的经验,难度相当大。“1986年我们以优生的名义申请到国家课题,开始尝试这方面研究试验。”张丽珠教授告诉记者,虽然硬件相当简陋,但第一例试管婴儿诞生过程较顺利。1987年6月24日,胚胎移植到郑桂珍体内;7月10日,郑桂珍出现早孕反应。1988年3月10日,张丽珠为郑桂珍实施剖腹产。郑桂珍见到孩子时喜极而泣。回到甘肃礼县后,郑桂珍一家一直和张丽珠教授保持联系。“小姑娘还想要考北大医学院。”张丽珠教授说。2007年的一天,由她制造的第一例试管婴儿郑萌珠打电话告诉张教授,她考上了大学,当年,这个19岁的姑娘已经离开了甘肃天水老家,赴西安西京大学报到。

2019年4月15日8点34分,中国首例“试管婴儿二代宝宝”出生了。

孕育八胎

2011年12月消息,广州一对L姓富商久婚不孕,2010年初借助试管婴儿技术孕育的8个胚胎全部成功,两位代孕妈妈再加上自身诞下4男4女八胞胎。

认识这对夫妇的知情人士透露,8胞胎并非这对夫妇的本意。目前医学统计试管婴儿的成功率只有30%左右,这对夫妇在尝试试管婴儿时一次做了8个胚胎,没想到这次试管婴儿做的8个胚胎全部成功。 

先进国家

当今试管婴儿技术最先进的应该是美国与泰国,这两个国家由于政策与文化的关系,试管婴儿技术发展态势非常的不错,试管婴儿技术较好的医生与医疗设备相对其他国家来说也比较的先进。由于当地的法律允许试管婴儿选择男女,生多胞胎等一些宽容的政策……当然由于生活水平的问题,在美国做试管婴儿的费用要比在泰国贵很多,相对于一些想做试管婴儿的人,到泰国做是一个不错的选择。

以色列一直是一个倡导生育的国家,其国家中每年有4%的婴儿是试管婴儿。以色列每年每百万人口中,即进行3000次试管婴儿手术,也为全球之冠。其费用也比美国便宜,但是比泰国要贵,但是在医学方面以色列是先进的。

《31年前出生的中国大陆首例试管婴儿,当妈妈了!》(2019-04-15 北京日报客户端)报道:

“生了,男孩!”今天(4月15日)早上8时34分,北京大学第三医院,一声婴儿啼哭,又一个小生命降生了。他的妈妈,是我国大陆首例试管婴儿郑萌珠。他也是我国大陆首个由试管婴儿分娩的“试管婴儿二代宝宝”。

郑萌珠今日诞下一名男孩

31年前,我国大陆首个试管婴儿降生

时光倒回30多年前,甘肃礼县盐官镇的郑桂珍由于双侧输卵管不通,婚后多年不孕。

虽然已38岁,但郑桂珍还是梦想着当妈妈。有一天,郑桂珍从广播里听说北京的医院里在做试管婴儿的研究,能帮助她这种输卵管不通的患者怀上宝宝。虽然不知道什么叫“试管婴儿”,但郑桂珍夫妇还是辗转找到北医三院教授张丽珠,决定试一试。

接诊后,张丽珠提出一个大胆想法:开腹取卵。当时的条件,现在看来,简直不敢想象——

全院只有一根取卵针,针头钝了就拿到钟表铺磨一磨;没有专业的保温设备,就把存放卵泡液的试管装在保温杯里;没有培养液,就自己照着方子配……

即便如此,张丽珠团队依然成功地找到卵子,并顺利完成体外受精。受精卵开始分裂,张丽珠用一根特制的塑料管将受精卵植入郑桂珍子宫内。7周后,胎儿原始心脏有力地搏动,临床妊娠成功。

1988年3月10日,张丽珠成功接生一个小女婴,这就是我国首例试管婴儿。

开心的郑桂珍,给孩子取名“萌珠”。“萌”取萌芽之意,“珠”则是取自张丽珠教授的名字,感谢她赋予孩子生命。

长大成人,投身生殖医学

特殊的身份,让郑萌珠得到了更多关注,她的照片挂在医院里,她的故事被写入教科书……

郑萌珠并没觉得自己特殊,“我和大家一样,也得吃饭、生活、学习、恋爱、成家,就是一个普通人。”

但郑萌珠心里,一直觉得自己对于辅助生殖技术的发展有一份责任,“上天选择了我,我也得去帮助其他人。”

郑萌珠大学毕业后,回到北医三院工作,成为医院生殖医学中心的工作人员,从事病案管理工作。“整理生殖医学数据,也是在帮助和妈妈情况差不多的人。”郑萌珠说。

在生殖医学中心,不少患者都心情焦虑,郑萌珠常常送去安慰;还经常有患者认出她,甚至有患者会要求挂“郑萌珠”的号……“那些患者是把我当成了一种坚持下去的希望。”郑萌珠说。

郑萌珠很喜欢自己的工作,“当初别人帮助了我们一家,现在我又能再去帮助别人,这也是一种传承吧。对我来说,这是最好的选择。”

“希望我的宝宝健康长大”

由于怀孕后期胎位不正,郑萌珠接受剖宫产手术。

今天8时34分,郑萌珠成功分娩健康婴儿,这在中国辅助生殖技术史上具有里程碑意义。

孩子身长52,体重3850克。手术室外,萌珠的妈妈郑桂珍激动得泣不成声。因为萌珠怀孕后害喜严重,又馋老家的饭菜,郑桂珍几个月前就从老家来到了北京。

“现在还感觉晕乎乎的,像做梦似的。”老人说,心里五味杂陈,高兴、感动还混杂着心疼,她不断喃喃自语,“时间过得真快,萌珠终于也有自己的孩子了……”

在北医三院故地重游,老人很感慨,总是不断感叹医院的变化太大了。郑桂珍正琢磨着小孙子的名字,“每个人都要有知识,知识可以改变命运,我想给孩子取个平凡又能勉励他的名字,又希望能把恩人张丽珠的名字放进去,左思右想,还没个结论。”

术后回到产科病房后,郑萌珠躺在床上,偏着头就能看到身侧躺在小床里安睡的宝宝。“好神奇的感觉,简直没法用语言形容了。她激动地说:“感觉我好能耐啊!孩子挺白净的,也挺饱满的,看着这么多人关心她、关注她,我觉得特别幸福。”

“不养儿不知父母恩,经历了怀孕生子,才体会到我妈当年怀我有多不容易。”郑萌珠告诉记者,妈妈当年为了生她曾经挨了两刀。一刀是取卵时落在卵巢上,一刀是剖腹产。

“希望孩子能健康快乐长大,奋斗到哪儿是哪儿,做个平凡的普通人就好。”郑萌珠说。

“感恩奶奶,还有所有的亲人”

郑萌珠的手机里,存着一张经典的照片——穿着白大褂的张丽珠教授抱着刚出生的郑萌珠,一脸慈祥。

“很想念奶奶。”郑萌珠一直叫张丽珠奶奶,她告诉记者,自己小时候虽然在甘肃长大,但一直和奶奶保持联系,每年她过周岁生日时,都会给奶奶寄一张照片。偶尔她们一家也会被邀请到北京参加活动,每次,奶奶都会关心地问郑萌珠,“学习怎么样”“胖了,该减肥了”……

奶奶生病后期,人躺在床上,意识已经不是很清楚。有一次萌珠去探望奶奶,还没走到床前,奶奶一眼认出了她。郑萌珠一想起这个瞬间,眼圈就红了。

奶奶离开后,萌珠很长一段时间情绪都不好,有时哭起来就停不下来,“跟自己的亲人离别,真的很舍不得……”

提起张丽珠,郑桂珍也流下眼泪,“张丽珠教授她们是我们一家人的恩人。没有他们就没有萌珠,更不会有今天的小孙子。张教授她们都是特别善良的人,帮了我们这么大一件事儿,这些年,却连一个瓜子都没要过我们的。”

在北京,郑萌珠还有很多“亲人”。今天,当年见证郑桂珍怀孕生产的医生刘平就守在手术室外。

刘平,也是张丽珠教授的学生,她亲历了萌珠的降生,也见证了我国试管婴儿技术的发展历程。

“我依然记得那时候萌珠的爸妈多么努力地想要一个孩子。现在他们如愿当上了爷爷奶奶,这对他们家庭来说是最值得高兴的事。”刘平说。

我国辅助生殖技术居世界领先水平

31年前,郑萌珠的出生,开启了我国辅助生殖技术的新征程。

此后,北医三院生殖医学中心又诞生了首例配子输卵管移植试管婴儿、冻融胚胎试管婴儿。2006年,国内首例三冻(冻卵、冻精子、冻胚胎)试管婴儿在北医三院出生。2014年,世界首例MALBAC宝宝也在北医三院诞生。这标志着我国胚胎植入前遗传诊断技术已处于世界领先水平。

中国工程院院士、北医三院院长乔杰

宝宝的诞生见证了我们辅助生殖技术从无到有,从有到优的过程。“试管婴儿二代宝宝”的出生,证实了我国辅助生殖技术的安全性。

乔杰在接受记者采访时表示,我国每年新出生的孩子里,利用试管婴儿等辅助生殖技术的已经占到出生人口的1%至2%,试管婴儿的下一代是否健康,是否能够正常的怀孕、分娩也是大家非常关注的问题。所以,萌珠的健康分娩对中华民族和辅助生殖技术的安全性都具有非常重要的代表意义。萌珠的宝宝健康出生,打消了一些人对于试管婴儿的顾虑。

她介绍,目前我国的辅助生殖技术除了帮不孕的女性患者之外,同时还能帮助到一些男性,过去认为没有这个生殖能力的男性,现在只要能有精子,不管多少,只要是没有遗传病的情况下都能解决。对于有遗传病的情况,我们现有技术也能够通过筛选,阻断遗传病在家庭的传播。

如今,各地生殖医学中心纷纷成立,辅助生殖技术推广至全国范围。从解决“生不出”难题,到致力于化解“生不好”的困扰,我国现代辅助生殖技术不断升级换代。

目前,全国具有资质能够开展人类辅助生殖技术服务的医疗机构已经超过450家,其中能够开展体外受精-胚胎移植的医疗机构350家,能够开展胚胎植入前遗传学诊断的医疗机构已超40家,人类辅助生殖技术的从业人员已达上万人。中国辅助生殖技术临床妊娠率约为40%,活婴分娩率达到30%~35%。

数据显示,我国每年试管婴儿数量逾20万例次,成为世界辅助生殖技术治疗第一大国。

如今,辅助生殖技术更进一步。在新的基因检测技术帮助下,不好的基因可以被剔除,杜绝父母的带病基因遗传给下一代。父母有遗传病,也能生健康娃。



【158、塑料如何慢慢杀死我们的海洋生物、鱼和鸟?】


2017年11月19日BBC

BBC纪录片《蓝色星球2》(Blue Planet II)制作团队说,在海上拍摄期间,几乎很少有看不到塑料的时候。

该片第三集集中介绍塑料如何影响海洋生物。

制作助理莎拉·康纳尔(Sarah Conner)告诉BBC,几乎每一次下潜,我都能发现某种塑料,有时候是塑料渔线,有时候是糖果包装,有时候是塑料瓶。

“乘船行驶在开阔的海面,如果看到塑料垃圾,我们总会尽最大的努力打捞起来带走。所有热爱海洋的人都会这样做的。”

塑料束缚、捆绑着海洋生物。

在《蓝色星球2》第三集中,观众看到一个玳瑁龟被困在塑料袋中。这一次,它的运气很好。摄影师拉斐尔(Rafa Herrero Massieuz)费了一番功夫、将玳瑁龟解放出来,它毫发无损地游走。

莎拉说,有些科学家认为, 海洋生物被困在塑料中是海洋面临的最严重的人为威胁。

不过,《蓝色星球2》的第七集将关注另外一个威胁:塑料微粒或许对海洋生物吸收工业污染物有影响。

制作人员介绍,塑料微粒或许会造成海洋生物吸收更多的污染物,这可能会让大型食肉动物——比如领航鲸——受到更加严重的化学污染。

莎拉告诉BBC,现在,海洋中的塑料微粒“无处不在,大批海洋生物吞吃……甚至在我们地球最深、最深的地方、玛丽亚娜海沟都有塑料微粒,”她说,科学家非常有必要对塑料微粒作更多的研究。

《蓝色星球》第二季(Blue Planet 2)

拍摄过程中,《蓝色星球2》制作团队纪录了他们发现的所有的塑料。

奇怪的是,通常,最为偏僻、遥远的岛上,塑料污染最为严重。据制作人员介绍,这是海洋环流造成的。环流将塑料聚积在每一个大洋的中央,形成巨大的“垃圾场”。

制作人员告诉BBC,塑料污染海洋是一个世界性的问题,需要世界性的解决方法。

科学报告形容海洋塑料垃圾状况非常严峻

英国广播公司BBC于2001年推出纪录片《蓝色星球》,探索海洋奥秘。《蓝色星球2》共7集,2017年10月29日开始播出。

《蓝色星球2》拍摄历时4年,125次远征,访问39个国家,总计潜水拍摄6000小时!

有时,看到塑料危及海洋动物,制作团队会出手相助。莎拉说:“我看到过死鸟,腿困在塑料袋里,不能飞,不能觅食,估计是饿死的。我看到过一只菱皮龟,被困在捕鱼用的绳子里,死了。”

以前有过广泛报道,误吞塑料导致许多海洋生物死亡,包括海龟、信天翁。

有一次,在英属哥伦比亚以外海域,《蓝色星球2》制作团队帮助解救了一头被困的坐头鲸。当时,坐头鲸身后拖着长达几乎一公里的渔网绳,只能挣扎着往前游。

摄影师拉斐尔介绍说,他们用了九个小时的时间解救这头坐头鲸,直到把所有的绳子都清理干净、坐头鲸能畅快地游泳。

他说:“对我们来说,最难应对的是感情。鲸鱼的悲哀,我们能感受到。”

《蓝色星球》第二季(Blue Planet 2)

在南乔治亚,制作团队还看到信天翁小宝宝反刍吐出的颗粒中有塑料。

莎拉说,爸爸妈妈肯定是出海觅食发现了塑料,以为可吃,带回来喂给宝宝。

“一个宝宝死了。它吃了塑料牙签,胃被扎破了……”

海鸟为什么吃塑料?

科学研究显示,塑料垃圾表面的浮游生物分解后发出的气味和腐烂的海藻类似,因此,像信天翁等海鸟就会误以为它们是食物而吞食。

海鸟是靠嗅觉来寻找食物的。



【159、随着海洋污染加剧,吃鱼还健康吗?】


2021年04月20日 新浪科技

福岛海域捕获一条鱼放射性物质超标——“被核废水污染后的三文鱼” 有点怕它吃了我——海洋污染远超预期!科学家:每吃一份生蚝会摄入0.7毫克塑料——鱼骨艺术家揭秘海洋污染:发现海洋污染越发严重,呼吁保护海洋——

鱼一直以来被认为是我们可以吃的最健康的食物之一。

但是,随着可替代的植物鱼肉的兴起,再加上人们对海洋可持续性以及碳足迹的日益关注,我们的饮食中是否需要鱼类,逐渐成为一个问题。联合国粮食及农业组织的报告称,自1974年以来,处于生物可持续水平范围内的鱼类种群已经从曾经的90%,下降到如今的66%以下。

与此同时,对汞和其他污染物的担忧意味着,例如,那些怀孕或处于哺乳期的女性,被建议少吃某一些鱼类。

那么,吃鱼,究竟是更健康,还是会带来更多健康风险呢?

重金属

最近几十年,人们最大的一个担心是,鱼类携带的污染物和金属可能达到了有害的水平。

其中受到最多关注的是多氯联苯(PCB)。虽然多氯联苯在上世纪八十年代已经被禁用,但是在被禁之前,这些工业化学物质已经在世界范围内被大量使用,并且仍徘徊在我们的土壤与水中。多氯联苯,可能会对从免疫系统到大脑的一切造成不利的健康影响。虽然多氯联苯存在于从奶制品到饮用水的一切东西中,但人们发现鱼类中的多氯联苯含量最高。

鱼类携带的污染物和金属可能达到了有害的水平鱼类携带的污染物和金属可能达到了有害的水平

英格兰赫特福德郡洛桑研究中心的科学主管约瑟夫·纳皮尔说,限制来自鱼类的多氯联苯摄入,这个解决办法可能有悖于直觉。

对于直接捕捞以供食用的野生鱼类,它们体内有毒化合物质积累的这个潜在问题更值得关注。因为养殖鱼类的话,我们给它们投喂的来自海洋的食物都已经经过清洗处理以除去有毒物质,所以养殖鱼类一般会比野生鱼类更加安全。

然而,情况并非总是如此。多氯联苯的含量也随季节而波动。

尽管我们普遍认为养殖鱼类更有益我们的健康和环境,但大型水产养殖也有其自身的问题,比如造成海洋污染、成为疾病的温床,进而将疾病传染给野生鱼类等等。

英国国民医疗服务体系(NHS)已经建议,孕妇和哺乳期妇女应当减少多氯联苯或其他污染物质(如二恶英)含量可能较高的鱼类摄入量,比如每周食用份数减少到两份,每份140克左右。这些鱼类包括鲑鱼和沙丁鱼等油性鱼,以及蟹和海鲈等非油性鱼。

由于鲱鱼等油性鱼具有较高水平的毒素(即多氯联苯),孕妇每周食用这些鱼类的份量不应超过两份。由于鲱鱼等油性鱼具有较高水平的毒素(即多氯联苯),孕妇每周食用这些鱼类的份量不应超过两份。

另一个受到关注的是金属汞,这是一种神经毒素,可以进入胎盘并影响婴儿发育。汞的摄入,和癌症、糖尿病以及心脏病之间,存在大量联系。虽然其他食物,如蔬菜,也含有汞,但一项研究发现,受试者的汞摄入量中,有78%来自鱼类和海鲜。

鱼类中的汞含量之高,已经足以使得美国的食品和药物管理局(FDA)建议孕妇,将某些常见鱼类(包括大比目鱼和金枪鱼)的摄入量控制在每周食用一次以内。

但是,纳皮尔也说,人们对鱼类体内重金属积累的顾虑有些夸张了。他说,这个问题仅存在于寿命特别长的鱼类,比如剑鱼。剑鱼可以生存15年至20年。剑鱼的汞含量达到了0.995PPM,而平均寿命为4年到5年的鲑鱼,它们的汞含量大约为0.014PPM。尽管研究仍在进行中,但美国环境保护署已经提出,对于孕妇而言,若每周食用一次的话,每餐可允许摄入的平均汞含量为0.46PPM。

然而,这个问题正在恶化。随着全球气候变暖,有证明表明,海洋中的汞含量可能会上升。研究发现,随着北极的多年冻土逐渐融化,其中含有的汞也会流入水道。

尽管汞带来的风险很小,但我们从鱼类中获得的好处却要多得多,尤其是海洋Omega-3脂肪酸。

脂肪酸

油性鱼——包括鲑鱼、金枪鱼、沙丁鱼和鲭鱼等,富含海洋Omega-3脂肪酸二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)。因此,人们普遍相信,食用这些油性鱼,可以降低心血管疾病风险。

有一些植物也富含Omega-3,比如亚麻籽和核桃。不过这些植物还富含第三种脂肪酸——α-亚麻酸(ALA)。2014年的一项研究总结称,植物Omega-3对心脏健康的益处或许不亚于EPA和DHA,但尚无其他研究支持该论点。但是,藻类补充剂和可食用的海藻均富含EPA和DHA。

EPA和DHA在人体新陈代谢过程中都有着重要的作用,但我们人体内无法有效地生产出这两种脂肪酸。所以,将它们作为我们日常饮食的一部分十分重要。

我们的大脑、视网膜和其他特殊组织中含有大量的DHA。DHA和EPA一起,有助于我们抵抗体内的炎症,而炎症往往与更高风险的心脏病、癌症和糖尿病相关。

英国南安普敦大学人类发展与健康负责人菲利普·卡尔德说:“研究海洋Omega-3健康功效的人口数据向来一致且具有说服力,并且也表明摄入更多EPA和DHA的人群患常见疾病(尤其是心脏病)且因此死亡的风险更低。”

一个既能补充Omega-3,同时又可以避免摄入金属汞进而带来潜在伤害的办法是,服用鱼油保健品。然而,世界卫生组织(WHO)最近委托进行的一项研究,在观察了各种健康结果中Omega-3补品的功效后,发现服用这些补品并不能产生与食用油性鱼一样的效果。

尽管你可以从鱼油保健品中获取Omega-3,但效果不及直接食用油性鱼。尽管你可以从鱼油保健品中获取Omega-3,但效果不及直接食用油性鱼。

我们的身体习惯于代谢整体食物,而不是一小部分特定营养物质。

世卫组织那项研究的研究人员之一、东盎格利亚大学的一名读者李·霍珀补充说:“我们的研究发现,在降低冠心病死亡风险方面,Omega-3补品的功效十分有限。”

大约334人连续四年或五年服用Omega-3补品,才可能有一人不会死于冠心病。

但是,像霍珀进行的这类人口研究仍存在一个问题。虽然有些油性鱼,如沙丁鱼,并不算贵,但跟鱼有关的饮食一般都更贵一些。人们也普遍认为,社会经济地位会影响健康结果。所以,多吃鱼的家庭也可能有更高的收入和更健康的生活方式。

研究人员通常会考虑到这些混杂的因素,但他们未必可以顾及到每一个可能影响研究结果的因素。世卫组织的报告是对79项研究的回顾,而这每一项研究在控制受试者社会经济地位的方式上都会有所不同。

跟鱼有关的饮食一般都更贵一些——所以,难道是那些吃更多鱼的人总体上收入更高、更健康吗?跟鱼有关的饮食一般都更贵一些——所以,难道是那些吃更多鱼的人总体上收入更高、更健康吗?

但是,干预试验也有问题。干预试验指的是,受试者随机分配到一个小组中,然后评估干预行为(比如,服用Omega-3补品)。卡尔德说,通过干预试验分析EPA和DHA缺乏对健康的潜在影响,也有困难,因为在试验开始前,受试者自身的Omega-3水平都不一样。

此外,研究还表明,鱼类对每个人的健康影响可能也不同,具体取决于每个人转化EPA和DHA前体形式的能力。卡尔德说,这个差异或可归结于一个人的整体饮食习惯和生活方式,但基因差异也可能是一个因素。

另一个影响鱼类对人体健康功效的因素是,鱼的养殖方式。

海洋生态系统富含Omega-3:小鱼吃海洋浮游生物,大鱼吃小鱼,最后整个食物链将Omega-3传递给人类。但养殖鱼类的生态系统就不太一样了,而我们大多数人吃的其实是养殖鱼类。纳皮尔说:“在水产养殖场,不过是成千上万条鱼养在一个笼子里。养殖人员给它们喂什么,它们就吃什么。”

和野外的同伴一样,养殖鱼通常吃的也是更小的鱼种。但是,不太一样的地方是,在野外环境中,大鱼可以吃掉各种各样的小鱼。而养殖场里的鱼,它们吃的往往是以秘鲁鳀鱼为原料的食物。

哪怕全球水产养殖有望保持增长,但水产养殖行业为了生存下去,他们已经在大肆捕捞鳀鱼。根据联合国粮农组织的说法,人们对鱼油保健品的需求不断增加,意味着用来喂养养殖鱼的鱼饲料中含有的鱼油正在减少,进而也意味着我们吃下肚的养殖鱼中的Omega-3含量也在减少。

对鱼油保健品需求的不断增加,意味着我们吃下肚的养殖鱼中的Omega-3含量正在减少。对鱼油保健品需求的不断增加,意味着我们吃下肚的养殖鱼中的Omega-3含量正在减少。

每年海洋中产出的鱼油是有限的,我们拥有的就那么一些。如果水产养殖的规模持续扩大,而你需要加入到人们饮食中的最重要营养成分——鱼油——的总水平却丝毫未变,那么鱼饲料中的鱼油含量只能被不断稀释。

2016年的研究发现,养殖鲑鱼中的EPA和DHA水平,十年内下降了一半。纳皮尔说,即便如此,养殖鲑鱼的Omega-3含量仍高于野生鲑鱼。他说:“大西洋里的野生鲑鱼是有名的溯河回游鱼类;它们其实是一种精瘦的动物。野生鲑鱼很少囤积脂肪,它们会消耗掉吃下去的所有热量。”

健脑食物

除了Omega-3之外,鱼类还拥有其他有益的营养成分,包括硒(可以保护细胞免受损害和感染)、碘(维持健康的新陈代谢)以及蛋白质。

鱼类一直被誉为“健脑食物”。最近的一项研究表明,鱼类有此美誉,不仅是因为它们富含Omega-3脂肪酸(虽然也有研究发现Omega-3和延缓认知能力下降之间也存在联系)。

研究人员在比较了经常吃鱼之人和不吃鱼之人的大脑容量之后,发现烤鱼与更多的灰质有关,而与Omega-3含量无关。

华盛顿大学医学院的放射学和神经学助理教授塞勒斯·拉吉说:“健康改善或疾病会改变我们的大脑容量。大脑神经元越多,脑容量越大。”

研究人员对平均年龄在70多岁接近80岁的163名受试者进行研究。在比较了他们的吃鱼习惯和MRI扫描图后,研究人员发现,与不吃鱼的受试者相比,每周都吃鱼的受试者脑容量更大——主要集中在额叶(这区域对注意力集中很重要)以及颞叶(对记忆、学习和认知十分重要)。

鱼类和大脑之间的关系可能归结于鱼类具有抗发炎的效果,因为当大脑对缓解炎症做出反应时,这个过程会影响大脑细胞。

这意味着,你可以通过吃鱼这样简单的方法,来改善大脑健康,预防老年痴呆症。为了尽可能地使大脑战胜痴呆,拉吉建议,步入二十岁或三十岁之后,人们应该开始至少每周吃一顿鱼。

鱼之所以有益健康的另一个原因是,它可以代替我们饮食中不那么健康的食物。霍珀说:“如果我们多吃鱼,那么自然而然地,我们吃的其他食物就会变少。”

鱼之所以有益健康的另一个原因是,它可以代替我们饮食中不那么健康的食物。鱼之所以有益健康的另一个原因是,它可以代替我们饮食中不那么健康的食物。

但是,卡尔德说,由于没有强有力的研究表明不吃鱼的人具有明显的健康问题,我们很难断言鱼类对人的整体健康至关重要。但是,Omega-3可以改善健康,并降低患病风险,这是毋庸置疑的。

但是,鱼类到底有多么有益健康,这可能会成为一个长期争论的话题。由于鱼类并非是一种可持续的食物来源,现在的研究将集中在解决这个可持续的问题上,比如如何获取更多藻类和更多鱼油,而不是深入研究鱼类。

当然,个人可以通过选择最可持续的鱼类来做出自己的贡献。比如,海洋保护协会给出的一份指南列出了最佳鱼类,133种鱼类中有50种被列为最可持续鱼类。幸运的是,好的“选择”中包括人们喜爱的养殖鲑鱼、大虾、鳕鱼、鲭鱼、贻贝、牡蛎和养殖的大比目鱼。(匀琳)



【160、太阳“寿终正寝”后人类和其生存的地球会怎样?】


2019年12月10日 BBC

太阳最终将变成一颗白矮星。

宇宙间万事万物,都是有其寿命的,包括我们人类赖以生存的太阳。

根据科学家的计算,太阳最多大约还有50至60亿年的寿命。

而科学家最近所发现的一个天文现象,为他们提供了几十亿年后当我们的太阳“寿终正寝”后未来的一瞥。

天文学家观察到一颗巨大的行星围绕一颗白矮星(white dwarf)在运行。

白矮星通常是恒星在耗尽了核燃料,它的核心就会坍缩成为致密的白矮星。白矮星是低质量恒星演化路线的终点。

恒星在经历红巨星阶段的末期,它的中心会因温度、压力不足以使碳氧元素进行核聚变,从而产生一个致密天体。大部分恒星的演化过程都包含白矮星阶段。

天文学家说,这也是他们所观察到的行星可以在它们所围绕旋转的恒星“死亡”,变成白矮星后依然幸存下来的直接证据。

他们把这一发现发表在《自然》杂志上。

太阳系的行星

我们赖以生存的太阳是太阳系中一颗中等质量的恒星。

科学家根据计算认为,最多再有大约60亿年,太阳就会膨胀为现有体积的200倍,成为一颗红巨星(Red Giant)。

随着太阳的膨胀,它会吞并和摧毁我们的地球,之后,太阳就会变成一个白矮星。

科学家观测到的这颗白矮星距离我们大约有2000光年,而围绕它运转的那颗行星体积大约跟海王星(Neptune)的体积差不多(但也许比海王星大)。

英国华威大学(University of Warwick)的曼瑟博士(Christopher Manser)说,这颗白矮星的温度是太阳的5倍,因此,它产生的紫外线辐射也比太阳多得多。

同时,曼瑟表示,白矮星的引力巨大,任何靠近白矮星的天体,例如小行星,都会被强大的引力撕裂。

展望未来

科学家是用欧洲在智利的甚大望远镜(the Very Large Telescope),观测到这颗白矮星和这颗行星的。

曼瑟对BBC解释了他们是如何通过望远镜以及计算来估测这颗白矮星和其行星的距离和体积的。

他说,他们是使用欧洲在智利的甚大望远镜(Very Large Telescope in Chile)或叫超大型望远镜,观测到这颗白矮星和这颗行星。

这台口径8.2米的望远镜收集了来自这颗白矮星的光谱,然后再对其光谱进行分析。

曼瑟表示,通过分析光谱中不同的颜色,科研人员可以鉴定白矮星周围有一颗像海王星或是天王星(Uranus)大小的行星在围绕着它运转。

科学家希望能够对此进行进一步的研究,希望能为未来我们的太阳达到“生命”终点时提供一些信息和线索。

曼瑟解释说,当太阳达到红巨星阶段,它会不断膨胀。 届时,我们的地球将会被吞没。 水星(Mercury)和金星 (Venus)也不能幸免。

但是火星(Mars)、小行星带、木星(Jupiter)和太阳系中的其他行星将在其轨道基础上向外扩张。

随着太阳失去了质量,它对这些行星的引力也会随之减小。

最终,太阳将变成一颗白矮星。火星、小行星带和木星将会围绕它运转。在行星运行的过程中,有时,它们也可能被白矮星巨大的引力吸引过去。

而且,一旦太阳最终变成白矮星,它所发出的辐射可能会非常强大,足以能蒸发掉目前正在运行的木星、土星(Saturn)和天王星的大气层。最后剩下来的可能只有它们的岩石核心。

不过,希望到那时,地球上的人类早已具备移民到太阳系以外的能力,或是飘荡在太空中的人造城市中去了。



【161、为什么人类无法造出一粒米?原来它可能蕴含着宇宙的终极奥秘】


2021-04-25 专属生活

最近和一些爱好探索世界奥秘的的朋友聊天的时候,有一个非常有趣且深奥的科学话题又成为了讨论的热点,这个话题就是,人类可以制造氢弹,可以制造火箭飞出地球,可为什么无法制造出一粒米?

可能有人说,我们现在吃的米不是制造出来的,其实这完全是两个概念,我们现在吃的米是通过种子种植出来的,即使有一些人造米也是在原有米的基础上培育出来的。而科学意义上的制造,是凭空制造,就像神仙那样,做个法术一粒米就被制造出来了。

当然,神仙法术这些东西是虚幻的存在,可是凭空想要制造出一粒米的难度却非常非常难,它涉及到了生命的本质,甚至涉及到了宇宙的终极奥秘。可能有人会说,制造一粒米怎么还说到了宇宙的本质呢?

相信很多人都知道,我们这个大千世界的各种物质,不管是恒星,行星还是地球上的各类物质,它们都是有基本的元素组成,比如水这种物质由氢元素和氧元素构成,组成人体最重要的一种元素就是碳。那么这些基本的元素最初是如何来的呢?

不管是什么样的元素,追根溯源我们都拥有共同的原始祖先,那就是宇宙大爆炸。138亿年前还没有宇宙,只有一个质量无限大,体积无限小的奇点。当这个奇点发生大爆炸之后,宇宙诞生了,而这个时候的宇宙只有一种最基本的元素氢,后来的各种元素及物质可能都是由氢元素演变而来。

因此,现在的宇宙中最基本,最多的元素就是氢,恒星内充满氢,是组成恒星的主要物质。因此世界万物,宇宙万物,都是由最基本的元素氢演变而来,理论上,只要人类能够完全制造出一粒氢原子,就能够制造出任何复杂的事物,其实就是包括生命,一粒米。

宇宙大爆炸之后形成了各种奇妙的事物,要说哪种事物最神奇和神秘,那一定是生命。生命是宇宙大爆炸之后诞生的最特别,最神秘,最让人们难以理解的事物。生命和普通的物质不同,像氢弹,飞船等这些都不是生命,只要掌握了一定的科技技术,都可以将它们轻松制造出来。

可是生命的复杂性却让人们难以下手,在微观世界里,组成生命的核心是脱氧核糖核酸,也就是我们所谓的DNA,DNA是一种非常复杂的分子有机化合物,这种有机化合物包含了大量的基因,而这些基因当中,又携带了大量的信息,这些信息掌控着一个物种的生,老,病,死,以及一切生命有关的现象。

这些基因如果稍有改变,对于这个物种来说,可能就意味着一次进化的发生,所以如果想要用基因的技术,直接制造一粒米,就需要完全掌握,稻米内部的全部基因,并且还要知道这些基因,是以怎么样的形式,组合和排列在一起的。

一粒米也是生命,它看上去小小的不起眼,可是它内部包含的基本信息,生命信息却复杂到我们无法想象。从某种意义上来说,宇宙的生命是被设计创造出来的,比如地球生命是由地球大自然根据地球的生态玩意设计创造出来的,这是宇宙的力量也是大自然的力量。

除了生命,宇宙中的万事万物都是被大自然设计出来的,这种能力只能宇宙才有,为什么宇宙大自然有创造万物的能力?原因就是大自然掌握了宇宙的本质,掌握了宇宙的终极奥秘。从宇宙大爆炸那一刻起,宇宙大自然就应用而生,它成为了万物的主宰,有着无尚的能力。

因此,不要小看一粒米,它从微观的角度包含了DNA的生命信息,可如果再深一点,一粒米蕴含了宇宙的本质,宇宙的终极奥秘。如果我们能够完全将一粒米研究清楚,从而能够凭空制造出一粒米,也就基本了解了宇宙的本质,掌握了宇宙的一些终极奥秘,和大自然一样,有了主宰万物的能力。

人类非常伟大,从诞生到进化成长为智慧生命只用了数百万年的时间。人类科技发展到现在只有300多年,可是已经取得了巨大的进步。人类从本质上来说,也是被大自然设计创造出来的,这种能力人类也想拥有,可要如何做到呢?

人类想要拥有大自然创造万物的能力,只有不断努力发展科技,科技的力量是强大的,它可以改变万物,可以创造万物。只要科技的力量足够强大,大自然拥有的能力人类也会拥有,那个时候创造一粒米将成为可能。当人类拥有创造一粒米的能力之后,其实也意味着人类了解了宇宙的本质,知道宇宙到底是什么?

那个时候不仅可以创造一粒米,而且也可以创造宇宙中的任何事物。那个时候的人类有可能已经成为宇宙中最强大的,站在金字塔顶端的超级文明。当然,想要实现这些,需要漫长的时间,可能需要人类为之奋斗几亿年以上,也有可能人类永远也无法破解一粒米的全部奥秘,无法凭空制造出一粒米。

不管如何,人类现在已经开始进行基因技术的破解和研究,对于人类来说,基因技术决定着人类的未来。如果我们能够破解人体基因密码,就可以让人类摆脱疾病的困扰,人类将不会再生病,同时人体的寿命也可以大幅增加,而且还可以开启人类新的进化,让人类成为了更高级的生命。



【162、田园洞人不是当今亚洲人直系祖先而是表亲 父系Y-C1a2 与比利时古人GoyetQ116-1关联】


《科学》摘译

来自4万年前田园洞人部分骨骼的DNA分析

中国的这位古人是智人还是尼安德特人的后代

海豆芽译自Science网科学新闻栏目2017.10.12 原作者Ann Gibbons

当科学家们2013年在中国发掘出一具4万年前的骨骼时,他们认为已经发现了智人或者尼安德特人的后代。但其古代的DNA现在却揭示“田园洞人”只有尼安德特人DNA的痕迹,而没有检测到另一种已经灭绝的被称为“丹尼索瓦人”的DNA。相反,他是我们“智人”的发育完全的成员,是如今生活在东亚和南美的人的远亲。这项研究可能有助于科学家们追溯人类最初迁徙的步伐。

“这篇论文非常激动人心,因为它是填补东亚时间和空间上一个非常大空白的基因,”波士顿哈佛大学医学院古遗传学家Pontus Skoglund说,他没有参与这项研究。

最早的智人大约30万年前出现在非洲。到6万年前,一个亚群被赶出了非洲并与尼安德特人通婚,也许就是在中东。此后,他们向全世界扩散,来自欧洲、西亚、以及美洲古人类的DNA已经揭示了那些早期移民的身份,而无论他们与如今生活在那里的人们是否相关,特别是欧洲。而这痕迹在东亚逐渐消失,那里温暖的气候使得难以从化石中获取古代的DNA。

这个新基因,为那些缺失的年代提供了一些线索。在这次一个古东亚人全基因组研究中,北京中国科学院古基因学家付巧妹领导的研究团队从田园洞人的大腿骨提取了DNA,田园洞人是在北京西南56公里的田园洞发现的。

该团队计算出田园洞人继承的尼安德特人DNA与相似年代古欧洲人和亚洲人一样多,4%到5%。这比如今欧洲人和亚洲人的1.8%到2.6%尼安德特人DNA高一点点。田园洞人没有检测到任何来自丹尼索瓦人的DNA,丹尼索瓦人从他们的DNA已知是尼安德特人的表亲,其DNA是从西伯利亚洞穴中的几颗牙齿和几块小骨头中提取的,并且仍然能在西南太平洋群岛美拉尼西亚的人身上找到他们DNA的痕迹,他们到达那里是一个很大的谜。

一个大大的惊喜是田园洞人与比利时Goyet洞3.5万年前的一个古欧洲人有相同的DNA,但他与大致相同时期生活在罗马尼亚和西伯利亚的其他古人类没有相同的DNA,甚至与如今的欧洲人也没有相同的。而田园洞人与如今的东亚和东南亚人最为密切相关,包括中国、日本、朝鲜,还包括巴布亚新几内亚和澳大利亚。

付巧妹的团队10月12日在《当代生物》杂志报道说,这一切都表明田园洞人不是繁育了当今亚洲人的奠基人口的一个直系祖先,而是一个远房表亲。还表示这些“古人大量到处迁徙和混杂,”密苏里州华盛顿大学的古人类学家Erik Trinkaus说,他不是该论文的合作者。

一些人留下了后代而另一些人则没有留下。“我发现这非常有趣,一些欧亚大陆早期智人殖民者成功了,尽管另一些没有成功,”论文的合作者Svante Pabo说,他是德国莱比锡城马克斯·普朗克进化人类学研究所的古基因学家。

田园洞人还是如今生活在南美亚马逊地区的美洲原住民的远亲,比如巴西的卡累利阿人(Karitiana)和苏芮人(Surui),阿根廷北部和玻利维亚南部的查恩人(Chane)。他们也从养育了田园洞人的亚洲祖先那里继承了大约9%到15%的DNA。但那个祖先不是北美古人或如今的美洲原住民的祖先,这表明美洲原住民有两个不同的亚洲种源群落。

这对Skoglund来说是个好消息,他在2015年一个不同的研究中发现,卡累利阿人和苏芮人与土著澳大利亚人、新几内亚人和安达曼群岛人是密切相关的。当时,他预测他们来自亚洲同一“幽灵”种源群落,那个群落不同于另一个繁育了北美原住民的亚洲种群。“真是令人着迷,基于当今人口的‘幽灵种群’预测可能单独以这种方式证实,”他说。

由于田园洞人生活在4万年前,付巧妹等研究人员联想到,所有的美洲土著人群应该和田园洞人有着一些相同的遗传联系。如果美洲土著人群的祖先只有一个,极有可能当时迁移到美洲的就是田园洞人支系,因为他们的同一祖先是在田园洞人出现之后分化的。

但令人意外的是,基因组数据比对显示,在美洲土著各个人群中,只有远在南美洲的亚马逊人与田园洞人的遗传关系最近。付巧妹表示,这意味着,亚马逊人的美洲土著人群或繁衍自未知的古人类支系,这些支系与田园洞人相关的人群有关。这一结果显示,美洲土著人群也具有遗传多样性。

美洲土著人群的遗传多样性在学术界倒不是一个最新的观点。一个由美国和巴西等国遗传学家组成的科研团队2015年7月21日在《自然》杂志官网刊登的最新研究论文显示,今天生活在南美洲亚马逊河流域的土著居民与大洋洲土著居民之间存在亲缘关系。该论文第一作者、美国哈佛医学院基因学系学者蓬托斯·斯科格隆德在对2012年采集的一些基因样本研究的过程中发现,巴西的一到两个土著人群与澳大利亚、新几内亚和安达曼群岛的土著人具有一些“奇怪的”基因相似性。

不过付巧妹等人的研究还表明,现有的美洲土著居民至少是由两种甚至更多不同的亚洲祖先人群繁衍而来的,至少其中一种与4万年前的田园洞人有着联系,另外大洋洲一些原住民与丹尼索瓦人存在基因联系,这也反过来给东亚史前人群多样性研究提供了线索。

付巧妹也曾经尝试从生存在距今10.5万年至12.5万年之间的“许昌人”化石中提取DNA,但是没有成功。

“‘许昌人’遗址属于河湖相沉积,也就是在河流或者湖泊环境中形成的沉积,在这种潮湿的环境中,古人类和其它动物的DNA都很难保存下来。” 

近些年来,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的实验室还对包括来自丁村、许家窑、奇和洞等重要古人类遗址的动物化石做过DNA提取尝试,但大多不成功。

幸运的是,付巧妹研究员和她的研究团队在田园洞人上取得了突破性的进展,这对以后进行这类研究具有重要的参考价值。

现在,虽然欧洲和西伯利亚地区都有一些古人类样本基因组被测序,但是在东亚,尤其是中国地区,被测序的古人类基因组样本非常少,这与中国地区发现的丰富的早期现代人考古材料形成鲜明对比。因此,未来中国境内的远古人类及与其他地区古人类、及现代人类的基因比较都是付巧妹团队的研究重点。

斯文特·帕玻认为,中国境内的一些人类化石中,应该含有足以提取并用于分析的DNA。根据他多年的研究经验,他认为,一般而言,低于20万年或者10万年的人类化石中很可能存在DNA。在中国,虽然元谋人、蓝田人、北京人等这些远古人类不属于此列,但是20万年以后的人类化石中,其DNA仍然可以帮助我们了解中国人类进化的历程。



【163、科学研究揭示丹尼索瓦人曾长期生活在青藏高原】


2020-11-16 日报关注

近日,国家文物局召开“考古中国”重大项目重要进展工作会,通报了甘肃夏河白石崖溶洞遗址、青海都兰热水2018血渭一号墓两项重要考古成果。

国家文物局副局长宋新潮说,“考古中国”重大项目关注中国境内人类起源、文明起源、中华文明形成、中华文明在世界文明中的重要地位等关键领域。会议聚焦青藏高原东、北部地区重要考古发现。2018血渭一号墓是一座唐(吐蕃)时期的高级贵族墓葬,是热水墓群考古发现结构最为完整、复杂的高等级墓葬,其发掘对研究唐(吐蕃)时期热水地区的葬制葬俗及唐帝国与少数民族关系史、丝绸之路交通史、物质文化交流史等相关问题具有重要价值。位于甘肃省甘南藏族自治州夏河县甘加乡的白石崖溶洞遗址,是目前东亚第一个发现丹尼索瓦人化石和丹尼索瓦人DNA的旧石器时代考古遗址,是青藏高原史前考古的重大进展,更是国际上丹尼索瓦人研究的重大突破。

丹尼索瓦人是新发现的一支古老型人类,与曾广泛分布在欧洲的尼安德特人是姐妹群。这个神秘的“全新”人,相关明确的人骨化石发现较少,但遗传特征研究深入,对现代大洋洲、东亚、南亚和美洲原住人群有遗传贡献,是国际广泛关注的研究热点。

中国研究团队成功获取了丹尼索瓦洞以外的首个丹尼索瓦人线粒体基因序列,最终揭示丹尼索瓦人成功适应了高寒缺氧的环境,在晚更新世就长期生活在青藏高原,也是支撑丹尼索瓦人在亚洲地区广泛分布的一个有力证据。这一研究成果日前在线发表在《科学》杂志上。

2019年,兰州大学和中科院青藏高原研究所带领的研究团队报道了发现于白石崖溶洞的夏河人下颌骨化石的研究成果,利用古蛋白分析方法鉴定其为丹尼索瓦人,利用铀系测年方法将其年龄确定为距今至少16万年。此项研究揭示,夏河人下颌骨化石为丹尼索瓦洞以外发现的第一件丹尼索瓦人化石,白石崖溶洞遗址是青藏高原上最早的考古遗址,将丹尼索瓦人的空间分布首次从西伯利亚地区扩展至青藏高原,是丹尼索瓦人研究和青藏高原史前人类活动研究的双重重大突破。然而,该化石所揭露的这支分布在青藏高原上的丹尼索瓦人的信息非常有限。

多年来,由中科院院士、中科院青藏高原研究所所长陈发虎带领的兰州大学环境考古团队展开了更进一步的发掘研究。

由兰州大学教授、中科院青藏高原研究所和青藏高原地球科学卓越创新中心特聘客座研究员张东菊带领团队,对白石崖溶洞遗址进行首次考古发掘,并邀请国内外多个研究团队进行多学科综合研究。他们发现,遗址内保存有丰富的中更新世和晚更新世古人类活动遗存。

研究人员根据沉积物特征的不同划分了10个地层,共收集到1310块石制品和579块动物骨骼碎片。再分别用光释光和碳14技术进行测年,最终确定白石崖溶洞遗址的可靠年龄距今约3万—19万年。

“洞穴沉积物的多指标分析显示,地层堆积主要为原生堆积,考古遗存未经过明显扰动。”该研究第一作者和通讯作者张东菊说。本研究的最后通讯作者中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员付巧妹等人运用沉积物DNA技术,试图寻找可能的古人类痕迹。

“我们通过实验,一次性尝试捕获钓取242个哺乳动物和人类的线粒体DNA。”付巧妹说:“分析显示,沉积物中的动物古DNA包括犀牛、鬣狗等灭绝动物,这与遗址发现的动物骨骼一致。我们还成功获得了古人类的线粒体DNA,进一步分析显示其为丹尼索瓦人DNA。”结合地层测年结果,研究人员发现丹尼索瓦人DNA主要出现于距今10万年和距今6万年前后,可能晚至距今4.5万年,这说明丹尼索瓦人在晚更新世长期生活在该洞穴。

专家表示,这些最新研究成果,为推进丹尼索瓦人的时空分布、遗传特征、文化特征、环境适应等研究提供了重要科学依据,并且对重建青藏高原古人类活动历史和厘清东亚古人类演化历史具有重要意义。



【164、西伯利亚冰封2.4万年蛭形轮虫重获生命】


BBC News 中文 June 12, 2021

一项最新研究表明,一种微观的多细胞生物在西伯利亚被冻结了2.4万年后重获生命。

一项最新研究表明,一种微观的多细胞生物在西伯利亚被冻结了2.4万年后重获生命。

科学家们从俄罗斯北极地区的阿拉耶萨河(Alayeza River)挖出了这种被称为蛭形轮虫(Bdelloid rotifer)的动物。

它在被称为“隐生”的冰冻状态中度过了数千年。一旦解冻,它就可以无性繁殖。 

之前的研究一直认为,它们仅能在冰冻状态下存活至多10年。

但周一(6月7日)发表在《当代生物学》(Current Biology)期刊上的一项新研究表明,它们可能会存活数千年。

“多细胞生物可以被冷冻和储存数千年,然后恢复生命,这是许多小说家的梦想,”俄罗斯土壤科学理化与生物问题研究所的斯塔斯·马拉文(Stas Malavin)对报联社(Press Association)说。

他说,目前尚需更多研究来了解它是如何实现这一惊人过程的。参与这项研究的科学家们在实验室里对几十只该物种进行了冷冻和解冻,以检验这一过程。

根据放射性碳定年法测定,这只蛭形轮虫标本的年龄介于23960至24485岁之间。

蛭形轮虫是在世界多地淡水环境中发现的一类轮虫。轮虫这个名字来自拉丁语,意思是“轮盘”。

这种生物以其抗极端的能力而闻名。据《纽约时报》报道,它们是地球上最抗辐射的动物之一,还能忍耐低氧、饥饿、高酸性和多年的脱水。

除了蛭形轮虫,目前也有其他多细胞生物在数千年后复活的报告,包括线虫,以及一些植物和苔藓。



【165、研究揭示尼安德特人晚期历史】

 

一篇论文描述了5名生活在47000~39000年前的尼安德特人的基因组,这些人又被称为晚期尼安德特人。相关成果3月22日在线发表于《自然》。

关于尼安德特人的遗传多样性,或是在晚期尼安德特人种群与早期现代人类最后交往时期以及他们最终消失之前,晚期尼安德特人种群之间的关系,人们所知不多。

德国莱比锡马克斯·普朗克学会演化人类学研究所的Mateja Hajdinjak及同事对5名晚期尼安德特人进行了基因组测序,他们采用的是发现于比利时、法国、克罗地亚和俄罗斯高加索地区的尼安德特人骨头和牙齿碎片。通过将它们与其他尼安德特人的基因组进行比较,作者推测所有晚期尼安德特人拥有一个来自西伯利亚的共同祖先,他们约在15万年前与共同祖先分离开来,而他们的亲缘关系与地理远近相关。

作者的分析认为,早期现代人类所包含的尼安德特人基因主要来自一个或多个尼安德特人种群——这些种群至少在7万年前与该研究所分析的晚期尼安德特人分离开来,且在后者种群自身分离开来之前。

通过将上述5人的基因组与1名来自高加索的更早期尼安德特人的基因组进行比较,作者认为在尼安德特人历史晚期,高加索或欧洲全境发生了一次种群周转。发生的时间恰好与6万~2.4万年前剧烈的气候波动期一致,当时北欧的极端寒冷天气可能导致了本地种群灭绝,之后南欧或西亚的种群重新迁殖。(来源:科学网 冯维维)



【166、因为有了火山爆发,才有了我们这个生机勃勃、绚烂多姿的地球】


2017-04-06 210地学研究院

在太阳系的行星中,只有地球仍然有频繁的火山爆发。火山,是地球的脉动,是地球富有生命力的象征。

地球形成早期,从火山中喷出的气体,如水蒸气、氢气、氨、甲烷等构成了原始的大气层。原始地球的地表温度高于水的沸点,当时的水都以水蒸气的形态存在于原始大气之中。

地球内部温度逐渐降低,地面温度终于降到沸点以下,于是原始大气中的水蒸气凝聚成倾盆大雨从天而降,形成了江河、湖泊,汇聚成原始海洋。

而这原始海洋,则是地球上所有生命的摇篮。正是因为有了火山爆发,才有了我们这个生机勃勃、绚烂多姿的地球。



【167、宇宙最早的生命,比地球早了多少年?】


2021年04月08日 环球科学

人类在宇宙中是孤独的吗?每当我们仰望星空时,或许就会思考这个问题。

在科幻小说《三体》中,答案显然是否定的,无数的生命体及地外文明蛰伏于宇宙之中,此消彼长,日转星移。而现实或许也是如此,也许在几十亿年前,类太阳恒星的行星上就已经出现了宇宙中最早的生命。他们可能早已湮没在时间的长河中,也可能在宇宙中留下了痕迹。循着这些蛛丝马迹,我们或许就能找到宇宙生命的起源。

撰文 | 亚伯拉罕·洛布(Avi Loeb)

翻译 | 洪艺瑞

审校 | 吴非

在宇宙大爆炸发生后约1500万年,爆炸产生的电磁辐射逐渐消散,整个宇宙冷却至接近室温。在2013年的一篇论文中,我把这个阶段称为“早期宇宙的宜居时期”。如果人类生活在那个时期,即使没有太阳也无关紧要,因为宇宙的辐射背景就可以让我们足够暖和。

但是生命在那时就已经诞生了吗?答案很可能是否定的。这不是因为缺乏适宜的温度,而是因为宇宙中缺乏生命必需的化学元素——碳元素和氧元素。在大爆炸发生后的20分钟内,宇宙中仅含有少量的氢和氦、极其微量的锂,以及几乎可以忽略不计的其他更重的元素。只有在大爆炸发生约5亿年后,第一批恒星将氢和氦融合为氧和碳,从而让生命成为可能。

那么宇宙中的生命究竟起源于何时呢?宇宙中大多数恒星都形成于太阳诞生数十亿年前。基于恒星形成的历史,我和拉斐尔·巴蒂斯塔(Rafael Batista)、戴维·斯隆(David Sloan)计算了从第一颗恒星诞生到遥远的未来,不同的时间点生命出现的概率。结果表明,类太阳恒星周围的生命很可能在最近几十亿年才出现。未来,在围绕矮星运行的行星上,可能还会诞生更多的生命。例如离我们最近的矮星比邻星,它的寿命能达到太阳寿命的数百倍,能够为其行星提供长达10万亿年的热量。或许有一天,人类科技足够发达,我们就能迁徙到像比邻星b这样的行星上,开启新的生活。

当然,以上推测都建立在一个假设上——水是生命之源。水是目前已知的唯一能够支撑生命的液体,但人类对自然的探索仍然相当有限,谁也没有把握说我们一定是对的。宇宙早期是否有其他能支持生命的液体出现?在我们和马纳斯维·林加姆(Manasvi Lingam)合作发表的一篇新论文中,我们就发现在第一批恒星形成后,氨气、甲烷和硫化氢可能以液态的形式存在,随后出现的可能是液态乙烷和丙烷。尽管这些液体与生命之间的相关性仍然不明确,但我们可以进行实验探究。目前的难点在于,需要首先创造出合成生命,哈佛大学的杰克·绍斯塔克(Jack Szostak)及全世界其他团队正积极尝试攻克这个难题。如果成功,那么我们就可以探究在水之外的其他液体中能否诞生生命。

要想知道宇宙生命何时起源,可以尝试在最古老恒星的行星上搜寻生命的迹象。那么如何确定哪些恒星最古老呢?天文学家认为,这些恒星由于形成较早,因此主要由氢和氦组成。比氦更重的元素,我们称之为“金属”,这些元素在古老恒星中含量应该较低。事实的确如此,我们已经在银河系边缘发现了一些缺乏金属的恒星,它们很可能是宇宙中最早诞生的一批恒星。这些恒星往往含有高于平均水平的碳,我们把这种恒星称为“高碳低金属”(carbon enhance metal poor, CEMP)恒星。

我和我之前的学生纳塔莉·梅什(Natalie Mashian)对CEMP恒星进行了研究,我们认为绕CEMP恒星运转的行星可能主要由碳组成,能够为宇宙早期生命的诞生提供良好的基础。因此,我们可以寻找那些绕CEMP恒星运行,并且大气组成存在生物标记的行星。通过计算这些行星的年龄,我们就可以推测宇宙生命大约起源于何时。

另一种方法则是搜寻宇宙中早期文明发出的信号。这些信号可能是推动光帆时产生的一束光,也可能是一些宇宙尺度的工程项目留下的痕迹,比如移动一颗恒星。但不太可能会是通讯信号,因为将信号从宇宙这头传输至另一头,可能需要数十亿年,没人会想通过这种方式进行交流。

但这些生命的痕迹注定不会长久。10万亿年后,暗能量造成的宇宙加速膨胀会让整个宇宙陷入黑暗和寒冷之中,所有的生命或将陷入永恒的沉寂。我们无法想象10万亿年后人类将如何应对这场灾难,我们甚至不知道那时人类是否存在。但我们仍然可以为未来人类留下一笔遗产——我们可以珍惜眼前美丽的自然环境,对大自然的馈赠葆有感恩之心。如果人类的后裔足够聪明,能够熬过那段黑暗时光,那么或许我们今天的行为会让他们感到骄傲,并把我们的贡献铭刻在他们的历史之书上。

关于作者

亚伯拉罕·洛布(Avi Loeb)是哈佛大学天文学系前主任,哈佛和史密森天体物理中心理论与计算研究所所长。



【168、这些就是一旦发明成功就会轰动整个地球的科学技术】


2021-04-13 闽南大侠

自第二次物理学大奇迹年已经过去一百多年了,基础科学基本上没有什么特别的发展,但是技术已经达到了某个临界点,人类社会发展至今,我们越来越清楚地意识到,科学技术是第一生产力,科学技术对于人类社会的推动作用毋庸置疑,而在当前,某些科学技术,一旦取得突破,将会引起全世界轰动。

目前,急需取得突破的技术有可控核聚变、光速飞行技术、常温超导技术,无论哪一项取得重大突破,或者说是取得成功,都将会引起全世界范围内的巨大轰动,而这些技术,对于人类社会的发展具有极其重要的作用,段时间来看,此上任何一项技术,都是极其难以突破的。

首当其冲应该发展的是量子力学。因为它的发展意味着基础科学的进步。

为什么量子力学、量子计算机如此重要,那是因为人工智能的基础就是算法、算力和数据,无论是大量数据的处理,算法的应用以及算力的提升,都需要当前的计算机性能百尺竿头更进一步,更快更强,可惜由于摩尔定律遭遇了电路板过热这个大问题,不得不靠提升体积(超级计算机)和连接能力来提升,但终究只是物理层面的提升,而达不到指数级的质变。

量子力学还有一个方向也很重要,那就是高维空间理论,其指向通过时空弯曲所造成的虫洞实现远距离航行

人工智能

人工智能目前比较模糊的分为强人工智能和弱人工智能,让我们叹为观止的阿尔法狗就属于典型的第二代弱人工智能,这意味着2019年节点我们处于弱人工智能中等偏下的水平,离真正能推理(Reasoning)、解决问题(Problem_solving)有知觉的,有自我意识的。

生命科学

无论是通过3D生物打印进行坏死器官移植,还是通过脑机接口实现记忆移植克隆体,亦或是半硅基半碳基生命结合来实现永生,在量子力学和人工智能的加持下,都不难实现。

最后原子能技术的运用,是未来人类能否走出地球的关键,虽然说可控核裂变也是原子能技术,但可控核裂变的成本和缺点都太多了。

而可控核聚变就不同了,可控核聚变的材料很多,且达不到反应条件就会自动停止,所以无论是成本效益还是安全性,可控核聚变都是最佳的选择。

所以这个技术一旦被人类成功掌握,人类必然会进入一个全新的阶段,届时人类的脚步将遍及整个太阳系,甚至是太阳系以外的地方……



【169、智人 (生物学分类中人科人属下的唯一现存物种)】


智人(学名:Homo sapiens),是人属下的唯一现存物种。形态特征比直立人更为进步。分为早期智人和晚期智人。早期智人过去曾叫古人,生活在距今25万~4万年前,主要特征是脑容量大,在1300毫升以上;眉嵴发达,前额较倾斜,枕部突出,鼻部宽扁,颌部前突。一般认为是由直立人进化来的,但有争议认为直立人在后来崛起的智人(现代人)走出非洲后灭绝或在此之前就灭绝了。晚期智人(新人)是解剖结构上的现代人。大约从距今四五万年前开始出现。两者形态上的主要差别在于前部牙齿和面部减小,眉嵴减弱,颅高增大,到现代人则更加明显。晚期智人臂不过膝,体毛退化,有语言和劳动,有社会性和阶级性。

有三种类型的材料来研究人从哪里来这个问题:基因、化石、语言文化。其中语言文化一般不能超过新石器时代。很多形态特征并不与种系差异相关。

简介

已知最古老的化石形成于约16万年前的埃塞俄比亚。欧洲的智人似乎在约3万年前取代了尼安德特人。我们尚不清楚这是否是一个自然过程。世界的其他地区也渐渐被智人占据。他们迁徙到亚洲和澳大利亚的时间至少和出现于欧洲的时间一致,但到达亚洲东北部的时间较晚。新大陆出现人烟的时间最晚,不会早于1.5万~1.2万年前。智人不仅有了新的身体结构,也制造了更多复杂的工具和成套工具,最终发展出了装饰艺术。除了化石记录之外,较晚时期中技术和社会行为发展的详细证据也越来越多。

历史发展

智人是由直立人进化来的,其脑容量更大。现代人( Homo sa pianssapians)和智人属于同一物种。大脑的发达与复杂化可能有利于聚群的社会生活,群居生活十分有利于以协作方式获取猎物、采集食物和交流信息等,因而使智人在生存竞争中占优势。

在智人中已经形成了明显的宗教仪式,这些仪式可能是建立在生死观念基础上的。据现在研究,动物大概没有生死观念。智人开始为同类死者掘墓掩埋,还在墓穴中置放工具和衣著,好让死者到另一个世界去使用。

直立人如何进化到智人大致有两种学说。一种为多区域连续学说,认为直立人从非洲迁移到亚欧大陆,然后欧、亚、非三地的直立人分别进化为各地的智人,由于进化过程中异地的人持续发生杂交,所以仍保持同一基因库,属于同一人种;另一学说为非洲起源学说,认为人类进化过程中发生过两次大迁移,一次是直立人的迁移,另一次则是非洲的直立人进化为智人,然后又迁移到亚欧大陆,这次迁移大约发生在10万年前。而智人可能在150万~30万年前就已出现。这两种学说都还没有可靠的依据,人类起源问题的最终解决仍有待于更多的工作。

北京周口店附近发现的北京人属于直立人,而在其上方年代较近的地层中又发现了属于智人的山顶洞人。曾有人认为北京人进化为山顶洞人,但最近的研究似乎否定了这种意见,中国的智人可能也是从非洲迁移来的。

德国尼安德山谷发现的尼安德人是比较原始的智人,在距今7.5万到3万年前曾广泛分布在欧洲,身材粗壮,孔武有力,头颅较大,其脑容量大于现代人。比尼安德人进化的是首先在法国发现的克罗马农人,克罗马农人曾与尼安德人混居,后来尼安德人突然消失,许多科学家相信是被克罗马农人消灭的。克罗马农人能制造多种复杂的工具,善于捕获野兽为生,他们创作了许多大型哺乳动物的图画,并表现他们射杀野兽的情景。克罗马农人广布欧洲,早在2万年前经亚洲到北美,但这一说法证据尚不十分确凿。

全世界的人都属于同一物种,为什么肤色有如此大的差异呢?过去曾认为是由各地气候不同造成的,但很多方面很难自圆其说。美国宾夕法尼亚大学科学家的研究认为,人类刚迁离非洲时,皮肤还是褐色的,后来由于基因突变,才发生各种肤色的差异,而且决定肤色的基因只发生极微小的变异,这些变异经受各地不同的自然条件的选择,分别保留了不同的肤色。所以根据肤色来区分种族并不是十分科学的。

智人婚配已脱离乱婚,进入血族群婚阶段。由于此种婚配方式也就形成了氏族制度。恩格斯曾说:“劳动愈不发展,劳动产品的数量愈少,从而社会的财富愈受到限制,社会制度就愈是在较大程度上受血族关系的支配。”中国从原始人群到氏族社会的转变大约经历了数万年,以后又经数万年开始进入母系社会。这可能是因为当时人口稀少,缺乏劳动力,而妇女对生育起重要作用,被尊为氏族的组织者。

中国山顶洞人的社会,大体可代表最初的氏族社会,当时人群按性别、年龄而有不固定的简单分工,共同劳动所得产品共同消费,由于生产力低下,只能勉强维持生活。氏族内部不婚,婚配要在不同氏族间进行。这种异氏族婚配制度在中国开始较早,后来发展成“同姓不婚”的信条。而西欧则可能在较长时期内容许近亲婚配。距今6080~5600年的中国仰韶文化与马家窑文化都可反映母系氏族社会的盛况。以后由于男性在生产中起重要作用而由母系社会发展成为父系社会,距今约4275年的龙山文化就是父系氏族社会的产物。

形态特征

智人可以通过显著增大的大脑区别于其它活的猿,相对减少了身体大部分的毛发覆盖,有一系列能与惯用的双足动作相适应的骨骼和肌肉,包括失去抓握能力的脚部结构。是陆地两足动物,游泳和潜水的能力有限,必须后天学习。在身体尺寸和比例方面表现出强烈的变化,并且色素沉着,其中一些可能与智人所处的广泛环境有关。在体型上表现出中等程度的性二态性。

栖息环境

智人可以在各种各样的栖息地中找到,主要集中在城市中心,这归功于他们利用技术来适应和修改栖息地的能力。

生活习性

智人是机会主义的杂食动物,在提取、生产、加工和保存食物方面表现出卓越的独创性。智人是唯一可以控制或开火的物种,所有已知的现存智人群体都在进行烹饪。饮食的区域差异受特定环境中的可获得性,文化传统如食物偏好和避免以及遗传因素的影响。乳糖酶的持久性允许一些智人在一生中消费牛奶和乳制品,这是最近对乳制品消费的适应性调整,这只会在具有奶牛养殖传统的智人中发挥作用。

分布范围

智人是分布最广泛的陆栖哺乳动物物种,居住在地球上的每个大陆(尽管南极洲没有永久性定居点)。

繁殖方式

智人能够全年繁殖。雌雄异体,体内受精,胎生,妊娠期平均为40周。通常有一个后代产出,虽然双胞胎偶尔出现,但很少有多胞胎出生。分娩间隔,出生体重,断奶时间,独立性和性成熟度都随着母亲和年轻人的营养状况而大不相同,并且受到文化习俗的影响。

亚种分化

单一物种,无亚种。

种群现状

该物种分布广泛,适应性强,目前日益增加,并且没有导致总体数量下降的主要威胁。

保护级别

列入世界自然保护联盟(IUCN)2008年《濒危物种红色名录》ver 3.1——无危(LC)。



【170、中国境内古人类的第一份基因组分析报告出炉,亚洲人类的遗传史竟如此复杂】


撰文 | 陈晓雪;责编 | 李晓明

知识分子为更好的智趣生活 ID:The-Intellectual

中国早期现代人的考古材料有多丰富,相关的遗传学研究就有多匮乏。

在过去20年,随着分子生物学和生物信息科学的发展,古DNA研究已经成为研究古人类起源、迁徙和混合的重要手段。针对欧洲发现的尼安德特人、西伯利亚地区发现的丹尼索瓦人等开展的古DNA已经帮助我们逐渐解开这些人群与当今人类之间的遗传联系。中国是人类基因组计划的发起方之一,却因古DNA保存条件有限等因素的闲置,相关的研究却一直进展缓慢,尤其缺乏对古代样本的基因组分析。

最近,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所与德国马普进化人类研究所等团队的合作获取了一个距今4万年、出土于北京房山田园洞的男性个体的基因组,分析结果显示:与欧洲人相比,田园洞人与亚洲人在遗传上更加接近,已经是东亚人,但并不是现代东亚人或东南亚人的直接祖先;田园洞人和3.5万年前的一个欧洲个体以及美洲南部的部分土著人群存在未知的共同祖先。10月12日,《当代生物学》(Current Biology)刊发了这一研究。

“这篇文章非常令人兴奋,因为它是(东亚)第一个基因组分析的工作,填补了东亚在地理和时间尺度上的巨大空白。”在《科学》的新闻报道中,哈佛医学院的古遗传学家Pontus Skoglund评论说。

2003年,田园洞人在北京周口店附近的一个山洞被发掘出来,经测定距今4万年,在解剖学上是一个具有古老特征的早期现代人。很自然的问题就是,田园洞人是否是当今的亚洲人的直接祖先?还是说只是在亚洲出现却不是亚洲人,又或已经是东亚人却没有现存后代的早期现代人?田园洞人和同时代的欧亚人群是什么样的关系?

2013年发表在《美国科学院院刊》(PNAS)的一个研究从遗传学的角度给出了答案。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所古DNA实验室的付巧妹博士和同事通过对田园洞人的线粒体和21号染色体的研究发现,相比于现代欧洲人,田园洞人与现代亚洲人的遗传关系更近,应该是古东亚人群的代表。但是,2014年发表在《自然》的一个关于古人类基因组的研究显示,现代欧洲人混入了更为古老的遗传成分,早于欧亚人群分离后的人群,而这会使得现代欧洲人在遗传上远离其他欧亚人群。“这就不能因为田园洞人和现在的东亚人更近,与现在的欧洲人更远,就说明田园洞人是东亚人。”付巧妹告诉《知识分子》。

田园洞人还是古东亚人吗?这个问题要画上一个问号。

3年后,通过捕获测序的方法,付巧妹和同事对田园洞人进行了全面的遗传学分析,他们报道了田园洞人基因组上的370万个变异位点(variable SNPs),基本涵盖基因组每个染色体上的相关群体遗传信息。分析结果显示,与古代或当代的欧洲人相比,田园洞人与古代和当代的东亚人更加接近,且不属于当今东亚中任何一个人群直接祖先所在的人群,而是属于对当今东亚人有遗传贡献的一个人群的旁支。这说明,田园洞并非今天的东亚人的直接祖先,但他和今天的东亚人有共同东亚人祖先,和今天的东亚人的直接祖先是亲戚关系。

令人惊讶的是,研究人员还发现,田园洞人与来自比利时的一个3.5万年前的个体(GoyetQ116-1)有着比同时期的古欧洲人更多的的等位基因。这种遗传上的联系在同时期的其他古欧洲人中并没有被发现,这些结果提示田园洞人和比利时古人都与某个对其他旧石器时代的欧亚人没有遗传贡献的一个未知人群存在遗传联系。研究人员分析,当时的东亚人和欧洲人很有可能没有直接发生基因交流,而是这个未知人群与他们的祖先发生过基因交流;这个未知人群从尚未分化的古欧亚人群中的某一亚群演化而来。

另外,研究人员还发现,田园洞人与三个南美洲的土著人群(位于巴西的“亚马逊人”the Surui和Karitiana,阿根廷北部和玻利维亚南部的the Chane)比其他的美洲土著人有着更近的遗传联系。而之前的研究显示,亚马逊人与今天的巴布亚人(Papuan)与南亚的土著安达曼人翁格族(Andamanese Onge)比其他的美洲土著人更接近。这表明,“至少有两个人群对美洲中部和南部的土著有遗传贡献”,研究人员写道。

根据以上结果,研究人员还勾勒出一幅3.5万年前欧亚大陆早期现代人的分布图,包括至少4个人群。一个代表人群是在俄罗斯出土的3.7万年前的Kostenki14,对当代欧洲人有遗传贡献;一个代表人群是田园洞人,对当代东亚人有遗传贡献;还有一个是4.5万年前的乌奇寻人(Ust’-Ishim)和4万年前的Oase1人,目前没有观察到对任何当代人群有明显的遗传贡献;以及科学界根据现有的遗传数据假设出来的一个未知人群:basal Eurasian(古欧亚人群),他们对当代欧洲人和古代近东人群都有遗传贡献。

华盛顿大学人类学系教授Erik Trinkaus认为,得到这些结果并不奇怪,实际的历史比单纯的数据模拟所得的复杂的多,“通过更多更好的DNA分析所看到的复杂只是这一复杂度的冰山一角”。“随着旧石器时代人群高质量数据的增加,(我们会发现)欧亚大陆的人群(历史)将变得更加复杂”,Trinkaus在给《知识分子》的邮件回复中说。

至此,付巧妹团队关于田园洞人的古DNA研究可以算是告一段落,“但东亚早期人类的研究并没有结束,只是刚刚开始”。付巧妹说,她将和同事继续研究早期人类的起源、迁移和混合的历史。

注:本文图片除标注外均来自中科院古脊椎动物与古人类研究所。

参考文献:

1. Yang et al.,2017, “40,000-Year-Old Individual from Asia Provides Insight into Early Population Structure in Eurasia”,Current Biology. https://doi.org/10.1016/j.cub.2017.09.030

2. Fu, Q.,Meyer, M., Gao, X., Stenzel, U., Burbano, H.A., Kelso, J., and Paabo, S.(2013). DNA analysis of an early modern human from Tianyuan Cave, China. Proc.Natl. Acad. Sci. USA 110, 2223–2227.

3. Lazaridis I, Patterson P, Mittnik A,Renaud G, Mallick S, Sudmant P, Schraiber J, Castellano J, Kirsanow J, EconomouJ, Bollongino R, Fu Q, Bos K, Nordenfelt S, Filippo C, Prüfer K, Sawyer S,Posth C, Haak W, Hallgren F, Fornander E, … , Kelso J, Reich D, Krause J: Ancient human genomes suggest three ancestral populations for present-day Europeans. Nature 2014, 513(7518):409-413.

网民:

付巧妹出生在江西,1984年出生,2003-2007年本科就读于西北大学文物保护专业,2009年在中国科学院研究生院获硕士学位,2009年初付巧妹前往德国马克思·普朗克演化人类研究所做古DNA研究,2013年获生物演化遗传博士,2013年2月-2014年2月德国马克思.普朗克进化人类学研究所演化遗传系做博士后研究,2014年2月-2015年12月在美国哈佛医学院遗传系做博士后。曾参与过尼安德特人、丹尼索瓦人的基因研究。她领衔的关于“古DNA解密现代人起源”的研究入选《自然》杂志“2014年度十大科学事件”之一,2016年1月,她回到中国,担任中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(以下简称古脊椎所)古DNA实验室的主任。 想不到妹纸这么快就获得了这么大的成就,可喜可贺啊!!

中国分子生物学界终于开始,客观的研究东亚的基因了。复旦等大学的研究不是纯学术的,李辉的三个祖父论今天显得多么幼稚!

我根本就不相信进化论。越读书,越相信历史循环。我在上幼儿园以前,已经学习进化论了。

金发碧眼白皮肤是在1万年前左右才出现的性状。


【后记】


《在英国一块田地里发现了和太阳同龄的陨石》(2021-07-30 煎蛋网)报道:


英国格洛斯特郡的一块田地里发现的一小块岩石碎片,在路人看来可能它并不起眼,但它包含了关于太阳系形成,乃至生命起源的重要信息。因为它不是在地球上形成的,而是来自火星轨道以外的某个地方。被引力作用或小行星碰撞,在浩瀚的太空中翻滚着,最终冲破地球大气,作为陨石砸向地表。

然而,现在我们知道,被称为“温奇科姆陨石”的东西可能不是普通的陨石。科学家们正在进行分析,以确定其成分。

英国拉夫堡大学的显微镜专家肖恩·福勒(Shaun Fowler)说:"内部结构是脆弱,松散,多孔的,有裂缝和裂纹。它似乎没有经历过热变质,这意味着,在任何行星成型之前,它就一直在火星外的轨道上,没有被接触。这意味着我们有难得的机会来一探行星前的历史。"

这块石头碎片是3月份落在温奇科姆的同一块陨石的一部分,其年龄约为46亿年——与太阳系的年龄差不多。这意味着它来自孕育太阳和行星的同一团尘埃和气体。虽然太阳系的行星后来经历了重大事件和转变,但落在格洛斯特郡的陨石一直在火星和木星之间的小行星带中游荡,没有受到任何影响。它松散的聚集结构意味着它没有经历过反复碰撞。

也就是说,直到它降落在英国之前,它还是非常 纯洁 的。陨石的到来引起了轰动——它不仅是30年来在英国地陆上找到的第一块陨石,而且它被证明是罕见的陨石,所谓的碳质软石。

这意味着它是一种岩石陨石,而非金属,主要由碳和硅组成。与铁质岩石相比,这些材料不太可能在进入大气层的严酷环境中存活下来;这就是为什么碳质软玉石很稀少很珍贵的原因。

这块发黑的太空岩石将接受一系列的分析,包括电子显微镜、振动光谱学和X射线衍射。这些技术将有助于揭示岩石的物理结构和成分。

在地球上发现的所有陨石中,只有不到5%是碳质软骨岩,但却备受追捧:它们富含有机物质,科学家们认为它们可能携带着地球上有机物质起源的线索。

发现这块陨石的东安格利亚天体物理研究组织(EAARO)的天体化学家德里克·罗布森说:"碳质软玉石含有有机化合物,包括氨基酸。能够从地球诞生前就存在的材料中识别并确认这种化合物的存在,将是了解生命如何开始的重要一步。"

《加拿大发现9亿年前海绵化石 可能是最古老动物化石》(海外网 2021-07-30)报道:

据“中央社”报道,研究人员于加拿大西北地区的山区发现深海海绵化石,距今近9亿年。若推论正确,这些化石将把地球的动物起源时间往前推约3亿年。

在加拿大西北地区崎岖的山区上,研究人员发现栖息在由细菌形成的原始礁石的海绵化石,这些距今约8.9亿万年前的海绵化石,可能让人窥见动物在地球上的起源。

当地时间28日,一名加拿大研究人员表示,这些可追溯至新元古代的化石,身体微结构似乎。与类似现今存在的地中海浴用海绵或沐浴角骨海绵种类的深海海绵不同。

如果解读正确,这些可能是最古老的动物化石,较之前发现的化石早了约3亿年。

进行这项研究的加拿大劳伦森大学地质学家特纳表示:“最早出现的演化生物很可能是类似海绵的,这并不令人惊讶,因为无论以现今或化石记录而言,海绵都是最基本的动物类型。”该研究报告发表在《自然》杂志上。

报道称,地球形成于距今超过45亿年前,最早的生命形态在数亿年后出现,为类似细菌的单细胞海洋有机体;复杂生命演化在地球历史中相对较晚才发生。

各界对初阶动物生命首次出现的时间与形态一直争论不休。带有神秘罗纹、状似煎饼,名为狄更逊水母(Dickinsonia)的有机体化石出现在约5.75亿年前,被视为已知最古老动物的候选者。

特纳相信,动物的演化比现存化石纪录所指还要更早。

当人们想到动物,第一时间进入脑海的可能不是海绵。但海绵这个固定栖息在海床,并拥有柔软、多孔躯体与内骨骼的水生无脊椎动物,可能是最成功的动物族群之一。

若这些化石确为某种海绵,它们出现的时间将显示,地球最古老动物的演化,比一般被认为是动物生命出现前的两个指标性事件还要早。

其中一个事件是地球历史上大气含氧量激增的瞬间,距今约8.3亿至5.4亿年前;另一个事件则是地球冰封或至少部分冰封而气温骤降,发生距今约7.2亿到6.35亿年前。

这些化石比已知最古老的海绵化石早了约3.5亿年。特纳指出,根据遗传学研究,海绵首次出现的时间大约与这些化石同时期。

谢选骏指出:历史是不断改写着的;人们对于地球母亲的认知,也是如此。以前没有我们的母亲,后来有了我们的母亲,在后来又没有了我们的母亲……

《地球制造氧气多亏了它的出现》报道:

考古学家发现地球在早期的时候氧气量很低,根本不足以支持现在地球生物圈的活动。之后氧气的含量并不是稳步增加达到今天的水平,而是出现几次飙升的时期。发表于《自然·地球科学》(Nature Geoscience)的研究提出,地球上含氧量大幅提升很可能和月球的作用相关。

科学家目前掌握的信息认为,地球在诞生的初期大气层中几乎没有氧气。在距今大约20亿年前的时候,氧气的含量突然飙升到目前氧气水平的百分之几。在那之后这样的氧气水平维持了大约十亿年后,又出现一次大幅的提升。

对于地球氧气含量发展的过程,科学家提出过一些理论解释。其中被较多人谈论的是生物学家的说法:微生物的光合作用为地球提供了大量的氧气。

这个说法有一定道理,但是无法解释的是,这些微生物在地球氧气量第一次飙升事件之前已经存在了,为什么在后来十亿年内并不是逐渐地推进地球上的氧气含量?

其他科学家提出过几种理论辅助解释,比如火山喷发的气体吸收了大量氧气,消耗了氧气,导致氧气含量没能继续增加;有的说是因为当时环境没有足够的营养,一种特别能制造氧气的藻类——蓝藻不能大量繁殖。

这份新研究提出,地球上氧气量的变化很可能与地球自转时间的延长相关——地球自转时间的变化和氧气含量变化的时间点存在一致的地方,很可能这不是巧合。

关于地球自转的时间,科学家目前认为也经历了很大的变化。他们认为地球刚诞生的时候,每6小时自转一圈,后来随着海洋的形成和月球的出现,潮汐力增加了地球自转的摩擦力,导致地球的自转时间一步步调整,直到现在的24小时一圈。

但是这个时间调整的过程也不是均匀的。较多人认可的一个理论是,潮汐可分为海洋潮汐和大气潮汐两类。它们会相互抵消彼此的作用。这两种潮汐力相互牵制,让地球的自转周期在长达十亿年的时期内,都维持在21小时的水平。这份研究认为,这正好能解释为什么地球的氧气含量在两次飙升事件之间,有一个长达十亿年的持平阶段。

这份研究的主要参与者之一德国莱布尼茨热带海洋研究中心(Leibniz Center for Tropical Marine Researc)的生态学家陈努(Arjun Chennu)说,他们的分析模型显示地球自转周期的变化,延长了日照时间,促进了蓝藻制造氧气的能力。他说,当地球自转太快的时候,蓝藻的造氧能力还没达到高峰就已经傍晚了。后来地球自转速度放慢一些,多出来的日照时间大幅促进了蓝藻的造氧潜力。


(另起一页)


【161卷】


宇宙朝圣导论

Cosmic Pilgrimage Introduction


《宇宙朝圣》第一卷

"Cosmic Pilgrimage" Volume One


2021年7月第一版

July 2021 First Edition


谢选骏全集第161卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 161


内容提要

如果我们不能用一种朝圣的态度和方式去从事宇宙探险、宇宙旅行和宇宙殖民,那么其结果一定是极为悲剧的。

Synopsis

If we cannot use a pilgrimage attitude and method to engage in space exploration, space travel, and space colonization, then the result must be extremely tragic. 



【162卷】


无垠宇宙

Boundless Universe


《宇宙朝圣》第二卷

Cosmic Pilgrimage Volume Two


2021年7月第一版

July 2021 First Edition


谢选骏全集第162卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 162


内容提要

宇宙像一个万花筒,随着人类的观测能力而不断延伸……


Synopsis

The universe is like a kaleidoscope, continuously extending with the observation ability of human beings... 



【163卷】


外星生命

Alien Life


《宇宙朝圣》第三卷

Cosmic Pilgrimage Volume Three 


2021年7月第一版

July 2021 First Edition


谢选骏全集第163卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 163


内容提要

能够抵达地球的外星人,比地球人类更善良还是更凶残?


Synopsis

Aliens who can reach the earth are kinder or more cruel than human beings on earth?



【164卷】


地球母亲

Mother Earth


《宇宙朝圣》第四卷

Cosmic Pilgrimage Volume Four


2021年7月第一版

July 2021 First Edition


谢选骏全集第164卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 164


内容提要

以往关于“天堂”的思想,体现的恰恰是类似地球般的温柔的蓝色;而宇宙空间的多数色彩,反而是类似“地狱”般的黑暗的,或是类似“炼狱”般的炽热的。

Synopsis

In the past, the thought of "heaven" reflected the gentle blue like the earth; but most of the colors in the universe were dark like "hell" or hot like "purgatory".



【165卷】


走向太空

Go To Space


《宇宙朝圣》第五卷

Cosmic Pilgrimage Volume Five


2021年7月第一版

July 2021 First Edition


谢选骏全集第165卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 165


内容提要

走向太空是划时代的一步,与此同时,互联网整合了地球——这不能说是一个简单的巧合。


Synopsis

Going to space is an epoch-making step. At the same time, the Internet has integrated the earth-this cannot be said to be a simple coincidence.



【166卷】


登陆外星

Alien Landing


《宇宙朝圣》第六卷

Cosmic Pilgrimage Volume Six


2021年7月第一版

July 2021 First Edition


谢选骏全集第166卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 16


内容提要

人类可以登陆月球,人造物体可以登录火星,而不仅仅是一次性地坠毁勘探。


Synopsis

Humans can land on the moon, and man-made objects can land on Mars, not just crashing and exploring all at once.



【167卷】


太阳系

Solar System


《宇宙朝圣》第七卷

"Cosmic Pilgrimage" Volume Seven


内容提要

太阳系是人类和人造物体目前可以到达的极限,就像宇宙为人类预先划定的一个鱼缸——你们可以看到外面的世界,但是你们到达不了外面的世界。

Synopsis

The solar system is the current limit that humans and man-made objects can reach, just like a fish tank pre-delineated by the universe for humans-you can see the outside world, but you cannot reach the outside world.



【168卷】


拟人天象

Anthropomorphic Astrology


《宇宙朝圣》第八卷

"Cosmic Pilgrimage" Volume Eight


2021年7月第一版

July 2021 First Edition


谢选骏全集第168卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 168


内容提要

宇宙物质的分布,从太阳系、银河系、星系团(群)到超星系团,仿佛构成一个又一个“阶梯”。……当天文学家测量出相对于宇宙微波背景辐射(CMB)的运动时,莱登-贝尔等人(1988年)猜测有个"巨引源",但是他的本质为何仍然难以理解。……在我看来,上述宇宙的结构好像进行着觐见礼。这是宇宙规模的朝圣历程。我把这叫做上帝的奇迹。上帝让我们到这世界上来,就是为了让我们能够见证这样的业绩。


Synopsis

The distribution of cosmic matter, from the solar system, the Milky Way, galaxy clusters (groups) to super galaxy clusters, seems to form one "staircase" after another. …When astronomers measured the motion relative to the cosmic microwave background radiation (CMB), Leiden-Bell et al. (1988) speculated that there was a "giant attractor", but its nature is still difficult to understand. ...In my opinion, the structure of the above-mentioned universe seems to be undergoing an audience meeting. This is a pilgrimage on a cosmic scale. I call this a miracle of God. God asked us to come to this world so that we can witness such achievements.



【169卷】


黑洞内外

Inside and Outside the Black Hole


《宇宙朝圣》第九卷

"Cosmic Pilgrimage" Volume Nine


2021年7月第一版

July 2021 First Edition


谢选骏全集第169卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 169


内容提要

“暗能量掌握了宇宙的终极命运”——这也许不是一个疑问,而是一个答案。因为“看不见摸不到的暗能量”,似乎更能接近圣经所说的“有眼却不能看,有耳却不能听”的上帝真理。于是在我看来,并非看不见摸不到的暗能量掌握了宇宙的终极命运,而是看不见摸不到的暗能量更加接近掌握了宇宙的终极命运的上帝旨意。


Synopsis

"Dark energy has mastered the ultimate destiny of the universe"-this may not be a question, but an answer. Because "the dark energy that cannot be seen or touched" seems to be closer to God's truth that the Bible says that "have eyes but cannot see, and ears but cannot hear". So in my opinion, it is not the invisible dark energy that controls the ultimate destiny of the universe, but the invisible dark energy is closer to the will of God that controls the ultimate destiny of the universe.



【170卷】


新的地心说出现了

A New Geocentric Theory Appears


《宇宙朝圣》第十卷

"Cosmic Pilgrimage" Volume Ten


2021年7月第一版

July 2021 First Edition


谢选骏全集第170卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 170


内容提要

新的地心说出现了——地球是宇宙观测的中心。对于人类来说,事情只能如此。因为人类不可能到太阳上观测宇宙,也不可能前往银河中心进行活动,所以,日心说和银心说,都是臆测甚至是妄想。宇宙或许没有中心,但地球显然是宇宙观测的中心。

Synopsis

A new geocentric theory appeared-the earth is the center of cosmic observation. For humans, things can only be so. Because it is impossible for human beings to observe the universe from the sun, nor to go to the center of the galaxy to carry out activities, the heliocentric theory and the galactic center theory are all speculations or even delusions. The universe may not have a center, but the earth is clearly the center of cosmic observation. 


(另起一页)


书名

地球母亲

Mother Earth



《宇宙朝圣》第四卷

"Cosmic Pilgrimage" Volume Four 


作者

谢选骏

Xie Xuanjun


出版发行者

Lulu Press, Inc.

地址3101 Hillsborough St.Raleigh, NC 27607—5436 USA


免费电话1—888—265—2129

国际统一书号ISBN:

定价US$最低


2021年7月第一版

July 2021 First Edition


谢选骏全集第164卷

Complete Works of Xie Xuanjun Volume 164


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