地球殊異假說和生命

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地球殊異假說和生命之间的区别

地球殊異假說 vs. 生命

在行星科學和天體生物學中，地球殊異假說（英語：Rare Earth hypothesis）認為地球上多細胞生物的形成需要不同尋常的天體物理及地質事件和環境的結合。「地球殊異」（Rare Earth）這一詞來自於一本由彼得·瓦爾德（Peter Ward ）和唐納德·E·布朗尼（Donald E. Brownlee）所著的《地球殊異：為何複雜生命在宇宙中並不普遍？》（Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe，台灣譯名：“地球是孤獨的：從天文物理學、太空生物學、行星科學探索生命誕生之謎”）一書。 地球殊異假說是與卡爾·薩根及法蘭克·德雷克提出的平庸原理恰恰相反的概念。平庸原理認為地球只是位於普通的棒旋星系非異常區域内的一個普通的行星系統中的一顆普通的岩石行星，因此整個宇宙中充斥著複雜生命。瓦爾德等人卻指出像地球、太陽系和我們位於銀河系的區域這樣擁有適宜複雜生命生存的行星、行星系統和星系區域是非常稀少的。. 生命泛指一类具有稳定的物质和能量代谢现象并且能回应刺激、能进行自我复制（繁殖）的半开放物质系统。簡單來說，也就是具有生命機制的物体The American Heritage Dictionary of the English Language, 4th edition, published by Houghton Mifflin Company, via.

宇宙

宇宙（Universe）是所有時間、空間與其包含的內容物所構成的統一體；它包含了行星、恆星、星系、星系際空間、次原子粒子以及所有的物質與能量，宇指空間，宙指時間。目前人類可觀測到的宇宙，其距離大約為；而整個宇宙的大小可能為無限大，但未有定論。物理理論的發展與對宇宙的觀察，引領著人類進行宇宙構成與演化的推論。 根據歷史記載，人類曾經提出宇宙學、天體演化學與，解釋人們對於宇宙的觀察。最早的理論為地心說，由古希臘哲學家與印度哲學家所提出。數世紀以來，逐漸精確的天文觀察，引領尼古拉斯·哥白尼提出以太陽系為主的日心說，以及經約翰內斯·克卜勒改良的橢圓軌道模型；最終艾薩克·牛頓的重力定律解釋了前述的理論。後來觀察方法逐漸改良，引領人類意識到太陽系位於數十億恆星所形成的星系，稱為銀河系；隨後更發現，銀河系只是眾多星系之一。在最大尺度範圍上，人們假定星系的分布，且各星系在各個方向之間的距離皆相同，這代表著宇宙既沒有邊緣，也沒有所謂的中心。透過星系分布與譜線的觀察，產生了許多現代物理宇宙學的理論。20世紀前期，人們發現到星系具有系統性的紅移現象，表明宇宙正在；藉由宇宙微波背景輻射的觀察，表明宇宙具有起源。最後，1990年代後期的觀察，發現宇宙的膨脹速率正在加快，顯示有可能存在一股未知的巨大能量促使宇宙加速膨脹，稱做暗能量。而宇宙的大多數質量則以一種未知的形式存在著，稱做暗物質。 大爆炸理論是當前描述宇宙發展的宇宙學模型。目前主流模型，推測宇宙年齡為。大爆炸產生了空間與時間，充滿了定量的物質與能量；當宇宙開始膨脹時，物質與能量的密度也開始降低。在初期膨脹過後，宇宙開始大幅冷卻，引發第一波次原子粒子的組成，稍後則合成為簡單的原子。這些原始元素所組成的巨大星雲，藉由重力結合起來形成恆星。 目前有各種假說正競相描述著宇宙的終極命運。物理學家與哲學家仍不確定在大爆炸前是否存在任何事物；許多人拒絕推測與懷疑大爆炸之前的狀態是否可偵測。目前也存在各種多重宇宙的說法，其中部分科學家認為可能存在著與現今宇宙相似的眾多宇宙，而現今的宇宙只是其中之一。.

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德雷克公式

德雷克公式（Drake equation）又稱薩根公式（Sagan equation）或格林班克公式（Green Bank equation），是由天文學家法蘭克·德雷克（Frank Drake）於1960年代提出的一条用來推測「可能與我們接觸的銀河系內外星球高智文明的數量」之公式。.

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地球

地球是太阳系中由內及外的第三顆行星，距离太阳约1.5亿公里。地球是人類已知宇宙中唯一存在生命的天体，也是人類居住的星球，共有74.9億人口。地球质量约为5.97×1024公斤，半径约6,371公里，密度是太阳系中最高。地球同时进行自转和公转运动，分别产生了昼夜及四季的变化更替，一太陽日自转一周，一太陽年公转一周。自转轨道面称为赤道面，公转轨道面称为黄道面，两者之间的夹角称为黄赤交角。地球仅擁有一顆自然卫星，即月球。 地球表面有71%的面积被水覆盖，称为海洋或可以成为湖或河流，其余是陆地板块組成的大洲和岛屿，表面分布河流和湖泊等水源。南极的冰盖及北极存有冰。主體包括岩石圈、地幔、熔融态金属的外地核以及固态金属的內地核。擁有由外地核產生的地磁场。外部被氣體包圍，称为大氣層，主要成分為氮、氧、氬。 地球诞生于约45.4亿年前，42億年前開始形成海洋。并在35亿年前的海洋中出现生命，之后逐步涉足地表和大气，并分化为好氧生物和厌氧生物。早期生命迹象产生的具體证据包括格陵兰岛西南部中拥有约37亿年的历史的石墨，以及澳大利亚大陆西部岩石中约41亿年前的 Early edition, published online before print.。此后除去数次生物集群灭绝事件，生物种类不断增多。根据学界测定，地球曾存在过的50亿种物种中，已经绝灭者占约99%，据统计，现今存活的物种大约有1,200至1,400万个，其中有记录证实存活的物种120万个，而余下的86%尚未被正式发现。2016年5月，有科学家认为现今地球上大概共出现过1--种物种，其中人类正式发现的仅占十万分之一。2016年7月，科学家称现存的生物共祖中共存在有355种基因。地球上有约74亿人口，分成了约200个国家和地区，藉由外交、旅游、贸易、传媒或战争相互联系。.

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光合作用

光合作用是植物、藻類等生產者和某些細菌，利用光能把二氧化碳、水或硫化氢變成碳水化合物。可分为產氧光合作用和不產氧光合作用。 植物之所以称为食物链的生产者，是因为它们能够透过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量，其能量轉換效率約為6%。通过食用，食物链的消费者可以吸收到植物所贮存的能量，效率为10%左右。對大多數生物來説，這個過程是賴以生存的關鍵。而地球上的碳氧循环，光合作用是其中最重要的一环。.

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生物

生物（拉丁语，德语: Organismus， ，又称有機體）是指稱類生命的个体。在生物学和生态学中， 地球上约有870萬種物種（±130萬），其中650萬種物種在陆地上，220万种生活在水中。 生物最重要和基本的特徵在生物會進行新陳代謝及遺傳兩點，前者說明所有生物一定會具備合成代谢以及分解代谢（兩個是完全相反的兩個生理反應過程），並且可以將遺傳物質複製，透過自我分裂生殖(無性生殖)或有性生殖，交由下一代繁殖下去以避免滅絕，这是類生命现象的基础。 生命的起源和生命各个分支之间的关系一直存在争议，古早的生命分類已經過時，近代古典生物學的分類又受到分子生物學的挑戰。一般而言，我們將生物分為兩大類：原核生物和真核生物。原核生物分为兩大域：细菌（Bacteria）和古菌（Archaea），这两个域相互之间的关系并不比他们和真核生物的关系更为接近。在演化史的研究上，原核生物和真核生物之间一直缺乏联系。類似麻煩的還有病毒與內共生細菌等的分類，隨著現代生物化學的研究逐漸深入，出現了有如物理學中存在量子現象一般，在特定微觀世界下許多傳統認知出現錯誤，導致以往常理被顛覆的情況。 真核生物的特徵是有細胞核以及其他膜狀細胞器（例如動物和植物體內的粒線體粒線體也可以說是植物動物體的發電廠因為他可以製造很多的能量，以及植物及藻類中的葉綠素），一種假說是叶绿体和线粒体是由内共生细菌（endosymbiotic bacteria）演化而来T.Cavalier-Smith (1987) The origin of eukaryote and archaebacterial cells, Annals of the New York Academy of Sciences 503, 17–54 。多细胞生物（又稱至於生物實在30班一年且出來則指包含多于一个细胞的生物，在地質學上直到五億年前才出現大爆發。.

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物种

种（Species）或稱物种，生物分类的基本单位，位于生物分类法中最後一级，在属之下。較為籠統的概念，是指一群或多或少与其它这样的群体形态相同，並能够交配繁殖出具生殖能力後代的相关生物群体。以演化生物學家恩斯特·麥爾的定义来说，物种是：「能够（或可能）相互配育的自然种群的类群，这些类群与其它这样的类群在生殖上相互隔离着。」昆虫学家陈世骧（1978）对物种所下定义为：「物种是繁殖单元，由又连续又间断的居群所组成；物种是进化单元，是生物系统线上的基本环节，是分类的基本单元。」。 在分类学中，一个物种被赋予一个拉丁化的雙名法名称。该名称使用斜体印刷，手写时则加上底線；属名首字母大写，屬名之後紧跟一个唯一的形容词，這個詞稱為種小名或種加詞，其首字母不可大寫。只有完整的双名制名称才称为「种名」，而非仅仅是双名制名称的第二个部分。例如人的种名叫Homo sapiens（智人），而不是sapiens。 物种也是演化和生物多样性的基本单元。.

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演化

--（evolution），指的是生物的可遺傳性狀在世代間的改變，操作定義是種群內基因頻率的改變。基因在繁殖過程中，會經複製並傳遞到子代。而基因的突变可使性狀改變，進而造成個體之間的遺傳變異。新性狀又會因為物種迁徙或是物種之間的水-平-基因轉移，而隨著基因在族群中傳遞。當這些遺傳變異受到非隨機的自然选择或隨機的遺傳漂變影響，而在族群中變得較為普遍或稀有時，就是演化。演化會引起生物各個層次的多樣性，包括物種、生物個體和分子 。 地球上所有生命的共同起源，約35-38億年前出現，其被稱為最後共同祖先，但是2015年一項在西澳的古老岩石進行的研究中發現41億年前「的行跡」。 新物種（物種形成）、種內的變化（）和物種的消失（絕種）在整個地球的不斷發生，這被形態學和生化性狀證實，其中包括共同的DNA序列，這些共同性狀在物種之間更相似，因為它源於最近的共同祖先，並且可以作為進化關係的依據建立生命之樹(系统发生学)，其利用現有的物種和化石建立，化石記錄的事物包括由的石墨 、，以至多細胞生物的化石。生物多樣性的現有模式被物種形成和滅絕塑造。據估計，曾經生活在地球上的物種99％以上已經滅絕。地球目前的物種估計有1000萬至1400萬。其中約120萬已被記錄。 物種是指一群可以互相進行繁殖行為的個體。當一個物種分離成各個交配行為受到阻礙的不同族群時，再加上突變、遺傳漂變，與不同環境對於不同性狀的青睞，會使變異逐代累積，進而產生新的物種。生物之間的相似性顯示所有已知物種皆是從共同祖先或是祖先基因池逐漸分化產生。 以自然選擇為基礎的演化理論，最早是由查爾斯·達爾文與亞爾佛德·羅素·華萊士所提出，詳細闡述出現在達爾文出版於1859年的《物種起源》.

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