第五節(jié)
水在宇宙中并不稀少

地球上的生命是以水為介質(zhì)的，為地球上的任何生命形式所必需。組成我們身體的物質(zhì)中，大約70%是水，大白菜中90%—95%為水，水母的含水量更是高達(dá)98%！生命活動(dòng)中數(shù)以千計(jì)的化學(xué)反應(yīng)，都是在水中進(jìn)行的，水還活躍地參與其中的許多化學(xué)反應(yīng)。各種分子也是在水中才形成各種特異的結(jié)構(gòu)。生命最初也是在水中誕生的。可以說(shuō)，沒(méi)有水就沒(méi)有生命。

水也是宇宙中最豐富的物質(zhì)之一。宇宙中豐度最高的三個(gè)元素依次是氫、氦、氧。例如在我們的太陽(yáng)系中，氫元素占70.6%，氦元素占27.5%，氧元素占0.6%，碳元素占0.3%。氫和氦在宇宙大爆炸后的太初核合成時(shí)就大量形成。更多的氦以及比氦重的元素則是在恒星內(nèi)部的熱核反應(yīng)中生成的，在恒星爆發(fā)時(shí)被噴灑到太空中。被噴灑到太空中的氧，自然有機(jī)會(huì)與無(wú)處不在的氫結(jié)合生成水。

對(duì)太空的實(shí)際觀測(cè)也證實(shí)了這一點(diǎn)。例如在2011年，美國(guó)航空航天局（NASA）的科學(xué)家們?cè)诰嗟厍?20億光年的一個(gè)叫做APM 08279-5255的類(lèi)星體（quasar，黑洞周?chē)呙芏鹊奈镔|(zhì)區(qū)域，因?yàn)槲镔|(zhì)被黑洞吞噬而發(fā)光）周?chē)l(fā)現(xiàn)了大量的水，相當(dāng)于地球上全部水量的140萬(wàn)億倍！由于這個(gè)光信號(hào)是在120億年以前發(fā)出的，現(xiàn)在才到達(dá)地球，而宇宙的年齡是約138億年，這說(shuō)明宇宙在形成后的18億年，就已經(jīng)含有極其大量的水。

在我們的太陽(yáng)系中，水也廣泛存在。地球的表面約71%為水覆蓋，海洋平均水深約為4公里，水的總體積約為13億立方公里。木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二（Europa）表面完全由冰層覆蓋，下面有深達(dá)100公里的海洋。土星的衛(wèi)星土衛(wèi)六（Titan）表面的冰層下也有液態(tài)水的海洋，其深度可能有數(shù)百公里（圖1-14）。冥王星的伴星卡戎（Charon）的表面也全部由冰覆蓋。火星上曾經(jīng)有過(guò)大量的液態(tài)水，被這些水沖出的河床超過(guò)4萬(wàn)條，有的綿延幾千公里長(zhǎng)。現(xiàn)在火星的南極和北極地區(qū)以及地表之下，仍然有大量的水存在。這些水的總量超過(guò)500萬(wàn)立方公里，如果全部覆蓋在火星表面，水深可達(dá)35米。即使在被認(rèn)為是非常干燥的月球上，在靠近極地的隕石坑的陰面，也發(fā)現(xiàn)了約6億噸的水。除了行星和衛(wèi)星以外，彗星也含有大量的水，被稱(chēng)為是“臟雪球”。距離太陽(yáng)30個(gè)天文單位（1個(gè)天文單位等于地球到太陽(yáng)的距離）的柯伊伯帶（Kuiper belt）含有大量的彗星，當(dāng)然也含有大量的水。就是離太陽(yáng)數(shù)萬(wàn)天文單位的奧爾特云（Oort Cloud）也含有水。

這些事實(shí)說(shuō)明，水在宇宙中是普遍存在的，再加上組成生物體的主要分子可以在宇宙環(huán)境中自然形成，地球上生命的出現(xiàn)很可能不是一個(gè)偶然事件，而是可以在多處發(fā)生。或者反過(guò)來(lái)說(shuō)，正是宇宙中水的存在和自然形成的化合物，包括氨基酸、嘌呤、嘧啶、脂肪酸和各種糖類(lèi)分子，導(dǎo)致了生命的誕生。從下一章開(kāi)始，我們將在分子水平上介紹生命在地球上出現(xiàn)和發(fā)展的過(guò)程。

圖1-14 太陽(yáng)系中幾個(gè)星球上的水量。地球、木衛(wèi)二（Europa）和土衛(wèi)六（Titan）都含有大量的水。星球左前方的球體代表如果把這些星球上的水全部聚到一起，所形成的水球的大小。圖中所有球體的大小都是按比例畫(huà)的，可以看出地球上的水還不如木衛(wèi)二和土衛(wèi)六多。下圖為木衛(wèi)二