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出版者:Johns Hopkins Univ Pr

作者:Plaxco, Kevin W./ Gross, Michael

出品人:

页数:272

译者:

出版时间:2006-5

价格:$ 30.51

装帧:Pap

isbn号码:9780801883675

丛书系列:

图书标签:

天体生物学
外星生命
宇宙生物学
生命起源
行星科学
生物化学
天文学
地质学
进化生物学
宜居性

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具体描述

Astrobiology - which studies the intimate relationship between life and the cosmos - is a fast-growing field that touches on aspects of cosmology, astrophysics, and chemistry. In the first scholarly overview of this dynamic field, biochemists Kevin W. Plaxco and Michael Gross tell the story of life from the Big Bang to the present. Emphasizing the biochemical nature of astrobiology, Plaxco and Gross examine the origin of the chemical elements, the events behind the developments that made our Universe habitable, and the ongoing sustenance of life. They discuss the formation of the first galaxies and stars, the diverse chemistry of the primordial planet, the origins of metabolism, the evolution of complex organisms, and the feedback regulation of Earth's climate. They also explore life in extreme habitats, potential extraterrestrial habitats, and the search for extraterrestrial life. This broadly accessible introduction captures the excitement, controversy, and evolution of the dynamic young field of astrobiology. It shows clearly how scientists from different disciplines can combine their special knowledge to enhance our understanding of the Universe we inhabit.

探寻寰宇的生命足迹：一部跨学科的宇宙生物学史诗书名：《寰宇生命探秘：从微观起源到星际文明的宏大叙事》作者：[虚构作者姓名，例如：艾萨克·凡·德·罗萨] 出版信息：[虚构出版社，例如：星穹科学出版社，2024年第一版] --- 导言：沉默的宇宙与迫切的追问自古以来，人类便仰望星空，心中萦绕着一个终极的疑问：我们是宇宙中唯一的生命吗？《寰宇生命探秘》并非一本专注于地外生命形态或传统“生物学”的著作，而是一部宏大叙事、融汇了天体物理、行星科学、化学演化与哲学思辨的跨学科巨著。它旨在系统梳理和阐述，生命这一宇宙中最奇妙的现象，是如何从无机物质中诞生、演化，并可能在浩瀚的时空中以何种形式存在。本书的核心焦点在于“可能性”——生命存在的普遍性、不同行星环境下的化学兼容性，以及我们理解生命所需的全新范式。第一部分：生命的基石——宇宙化学与有机起源的炼金术本书的开篇，将读者带回宇宙的黎明，追溯构成生命的基本元素的起源。我们不再满足于地球生命的狭隘视角，而是将目光投向星际空间。第一章：元素的炼金术：恒星的熔炉与星际云本章深入探讨了氢、氦之外的重元素——碳、氧、氮、磷、硫（CHNOPS）——如何在超新星爆发和恒星内部的核聚变中被锻造出来。随后，我们将审视分子云的低温、高密度环境，剖析复杂有机分子（如氨基酸前体、核酸碱基）如何在星际尘埃颗粒表面聚集和反应。重点论述了非生物合成的途径，例如在米勒-尤里实验的宇宙版本中，紫外线和宇宙射线如何催化形成简单的生物分子“积木”。第二章：岩石行星的摇篮：原始海洋与化学梯度本书随后将焦点收缩到类地行星的形成阶段。我们探讨了不同行星演化轨迹对生命起源的影响：是地质活动（如火山喷发和深海热液喷口）提供了必要的能量梯度，还是大气成分和水圈的构建才是关键的先决条件？本章细致比较了地球、火星（早期）以及系外“超级地球”上可能存在的化学反应环境，特别是关于“生命的起源地”的争议——是温暖的浅水潭，还是深邃的海底热泉？第三章：左手性与右手性：生命分子的不对称难题生命分子具有独特的手性（Chirality）——如DNA和蛋白质中的氨基酸倾向于左旋。本书用大量篇幅解析了，在无机世界中，这种绝对的化学选择性是如何被建立起来的。这可能涉及极化光、矿物晶体表面催化，甚至是小行星撞击带来的外部影响。理解手性起源，是破解“生命如何开始”的关键一步。第二部分：生命的多样性与极限——超越碳基的想象力传统的生物学建立在DNA/RNA和蛋白质之上，但《寰宇生命探秘》挑战了这种碳基中心论，探索了生命在不同物理化学条件下的潜在形态。第四章：溶剂的革命：水之外的生命支撑水是地球生命的通用溶剂，但它并非唯一选择。本章系统分析了其他潜在的“生命溶剂”的优势与局限性。例如，液态甲烷/乙烷（在土卫六上）如何提供不同于水的化学反应介质；液态氨或硫化氢在低温高压环境下可能扮演的角色。重点研究了这些替代溶剂对代谢速率、分子稳定性和遗传信息存储的深远影响。第五章：非碳基生命的理论框架：硅、硼与氮的交织碳因其四价键合能力和形成长链的稳定性而被视为生命的理想骨架。本部分将严谨地探讨硅基生命（Silicon-based Life）在极端高温环境下的热力学可行性，以及氮磷聚合物（如磷氮化合物）在不同压力下的结构潜力。这部分内容建立在严谨的化学键能和热力学计算之上，旨在构建一套普适的、与化学本质相关的“生命定义”。第六章：适应极端：地球上的异星生物圈为了理解外星生命，我们必须深入了解地球生命所能承受的极限。本章深入探究了嗜极微生物（Extremophiles）——如深层岩石圈中的微生物、超酸性矿井中的生物、以及深海热液喷口附近的化学自养生物。这些生命形式极大地拓宽了我们对行星宜居带（Habitable Zone）的理解，表明生命可能在远超我们传统想象的温度、压力和辐射水平下繁衍生息。第三部分：行星宜居性与搜寻的范式转变本书的后半部分将目光投向太阳系内外，探讨如何系统化地搜寻地外生命，以及我们需要寻找的“生物标记”（Biosignatures）究竟是什么。第七章：系外行星的大气光谱学：寻找生命的指纹随着詹姆斯·韦伯太空望远镜等新一代仪器的投入使用，分析系外行星大气成为可能。本章详细阐述了如何通过透射光谱来识别潜在的生物标记——不仅包括氧气和臭氧，更重要的是那些在非生命过程中难以大量积累的“失衡气体组合”（如甲烷与氧气的共存）。本书强调了区分“生物特征”与“地质特征”的复杂性。第八章：冰封的世界与地下海洋：木卫二与土卫二的潜力太阳系内的冰冷卫星，如木卫二（Europa）和土卫二（Enceladus），因其地下液态水海洋而成为焦点。本章分析了这些世界如何通过潮汐加热获得能量，以及海洋与岩石核心的相互作用如何产生驱动化学演化的热液活动。重点讨论了如果生命存在于这些黑暗的海洋中，其能量来源和化学环境将与地球深海有何本质区别。第九章：生命起源的概率论与费米悖论的现代诠释在总结部分，本书引入了概率论和信息论的工具，来评估宇宙中生命出现的统计可能性（德雷克方程的量化挑战）。随后，作者对著名的费米悖论进行了跨学科的重新审视。悖论的解释不再局限于“大过滤器”（Great Filter）的位置，而是探讨了技术发展、文明自我毁灭倾向、以及宇宙尺度下文明间的通讯障碍（如“黑暗森林”理论的物理学基础）等因素。结语：人类在宇宙中的位置《寰宇生命探秘》最终回归哲学层面，探讨了如果我们确认了地外生命的存在，这将如何颠覆人类的自我认知、宗教信仰和科学目标。本书提供了一个严谨而富有想象力的框架，让我们得以从宇宙的视角，重新审视生命的本质——它是一个偶然的奇迹，还是宇宙演化中不可避免的必然？本书是一份邀请，邀请读者加入这场跨越光年的、关于存在意义的终极探索。