徐偉珍老師

從紫色地球到探索外星人 徐偉珍撰 1784字

引言：

如果原始地球是紫色的，那意味著我們尋找外星生命的方式一直以來都不對…

內文:

地球上最早出現原始生命經歷約39到41億年的演化，從無生物（或死物）轉變為生物，大約經歷四個步驟：第一步驟是由無機小分子形成有機小分子物質、第二步驟是由有機小分子形成有機大分子物質、第三步驟是由無機大分子形成獨立體系、第四步驟是由獨立體系形成原始生命。

由無機小分子進化為有機小分子是原始生命形成的第一步，已被美國科學家米勒在實驗室裡通過模擬實驗得到驗證。在約30億年前的原始大氣中含有氨、甲烷、硫化氫、二氧化碳、氫氣、水等成分，但沒有游離的氧氣，大氣中的氣體在高溫、閃電、紫外線等作用下發生化學反應，形成了有機小分子物質，它們隨降雨落下、匯集到原始海洋中，於是出現了原始生命的雛型。

有機小分子在原始海洋中聚合成有機大分子是原始生命形成的第二步，由於原始海洋的水溫較高，在高能環境下，有機小分子發生化學反應成為有機大分子，比如蛋白質、核酸。有機大分子聚合，外面形成一層原始界膜，將聚合物與海水分開，形成了相對的獨立體系，此為原始生命形成的第三步。

小標: 紫光

這些獨立體系沒有生命體徵，不能稱為生物，最後隨著時間推移演變成具有原始新陳代謝並且能夠進行繁殖或自我複製的原始生命體，最終產生細胞，也就是原始生命。原始生命出現約在地球形成後10億年，當時原始大氣中沒有氧氣，這些原始生命本身也沒有葉綠體進行光合作用製造有機物，所以剛剛形成的原始生命應該是屬於厭氧異養型生物類群。

厭氧生物(anaerobes)，是指不需要氧氣生長的生物，可以分為在有氧環境下會死亡的專性厭氧生物、與在有氧環境下仍能存活的兼性厭氧生物與耐氧厭氧生物等

三種。異養型生物( Heterotrophs )是相對於自養生物來說的，植物一般都屬於可以從自然界吸收無機物合成有機物的自養生物；而異養生物只能靠吸收有機物來維持生命。

原始地球的氧氣很少，因無充足的大氣層保護，整個地球曝露在強烈的紫外線之下。此時雲端的電離子不斷引起風暴，而交加的雷電不時侵襲陸地與海洋。氧氣遲自20億年前才出現在大氣中，從35億到20億年前的地球是幾乎無氧的環境，又有很多元素很容易和氧產生化學反應，例如鐵遇到氧就會變為氧化鐵，因此地球必須要費時15億年的時間將這些元素氧化掉，多餘的氧氣才會開始累積至大氣當中。

因此在35億到20億年前的地球，其原始生命型態為在海裡，並且需要忍受無氧與巨量紫外線的環境，它們是地球上最遠古的微生物，並且沒有葉綠體，在2007年美國天文協會年會上，被美國馬里蘭大學（University of Maryland）的微生物遺傳學家歇爾·達薩馬提出，這些原古的微生物叫做視黃醛（retinal），它的紫色細胞膜吸收綠色光線，反射紅光和藍紫光，兩者合並便形成了紫光。

小標: 謎答

紫色的遠古的微生物視黃醛（retinal）在暴露於紫外線的原始地球海洋中，阻擋了紫外線對海洋的侵襲，在視黃醛的保護下，海洋彷彿塗上一層保護膜，因此原古海洋被視黃醛的紫羅蘭色所籠罩著，這時大海的顏色，全是浪漫的紫羅蘭色，和我們今天所看到航太圖顯示地球的顏色是海水的寶藍色，有很大的不同，因此原始地球在35億到20億年前的顏色為紫色。

葉綠素是現代植物用來進行光合作用的主要色素，它們能夠吸收陽光中的藍色和紅色光波，並反射綠色光波，正是這個反射光線定義了植物葉子的顏色。但這讓一些生物學家大為困惑，因為「太陽可見光光譜中以綠光傳輸的熱量最多，而植物反而不利用這種光呢？」 「紫色地球」的理論也使這多年的謎題獲得解答。

因為在葉綠素植物出現以前，視黃醛（retinal）就已經存在了。視黃醛將對地球生物有害的紫外線吸收，讓其他生物可以成長。利用葉綠素的微生物就在視黃醛的保護傘下進化，通過進化其吸收陽光的能力來得以生存。美天文學家威廉也表示：「因為所有的綠光全都被具有紫色視網膜分子的生物（視黃醛）吸收了，所以最原始的葉綠素植物已經習慣吸收紅藍光生存」。

如果未來「紫色地球」的假說獲得證實，這也將成為尋找外星生命的參考指標。陸地植物吸收紅色可見光，但並不吸去全部，因此許多科學家將這些反射出來的少量紅光，視為外星生命的標誌。達薩馬的同事，科學家尼爾·里德說：「大多數人想到遙感時，他們關注的都是葉綠素植物。可能那是最顯著的生命跡象。但如果你看到星球正巧處在進化的這個早期階段，而你卻只是在尋找葉綠素的話，那你就可能錯過它，因為你尋找的波長不對。」

圖片:請美編找地球照片ps成紫色的