第五节

水在宇宙中并不稀少

地球上的生命是以水为介质的，为地球上的任何生命形式所必需。组成我们身体的物质中，大约70%是水，大白菜中90%—95%为水，水母的含水量更是高达98%！生命活动中数以千计的化学反应，都是在水中进行的，水还活跃地参与其中的许多化学反应。各种分子也是在水中才形成各种特异的结构。生命最初也是在水中诞生的。可以说，没有水就没有生命。

水也是宇宙中最丰富的物质之一。宇宙中丰度最高的三个元素依次是氢、氦、氧。例如在我们的太阳系中，氢元素占70.6%，氦元素占27.5%，氧元素占0.6%，碳元素占0.3%。氢和氦在宇宙大爆炸后的太初核合成时就大量形成。更多的氦以及比氦重的元素则是在恒星内部的热核反应中生成的，在恒星爆发时被喷洒到太空中。被喷洒到太空中的氧，自然有机会与无处不在的氢结合生成水。

对太空的实际观测也证实了这一点。例如在2011年，美国航空航天局（NASA）的科学家们在距地球120亿光年的一个叫做APM 08279-5255的类星体（quasar，黑洞周围高密度的物质区域，因为物质被黑洞吞噬而发光）周围发现了大量的水，相当于地球上全部水量的140万亿倍！由于这个光信号是在120亿年以前发出的，现在才到达地球，而宇宙的年龄是约138亿年，这说明宇宙在形成后的18亿年，就已经含有极其大量的水。

在我们的太阳系中，水也广泛存在。地球的表面约71%为水覆盖，海洋平均水深约为4公里，水的总体积约为13亿立方公里。木星的卫星木卫二（Europa）表面完全由冰层覆盖，下面有深达100公里的海洋。土星的卫星土卫六（Titan）表面的冰层下也有液态水的海洋，其深度可能有数百公里（图1-14）。冥王星的伴星卡戎（Charon）的表面也全部由冰覆盖。火星上曾经有过大量的液态水，被这些水冲出的河床超过4万条，有的绵延几千公里长。现在火星的南极和北极地区以及地表之下，仍然有大量的水存在。这些水的总量超过500万立方公里，如果全部覆盖在火星表面，水深可达35米。即使在被认为是非常干燥的月球上，在靠近极地的陨石坑的阴面，也发现了约6亿吨的水。除了行星和卫星以外，彗星也含有大量的水，被称为是“脏雪球”。距离太阳30个天文单位（1个天文单位等于地球到太阳的距离）的柯伊伯带（Kuiper belt）含有大量的彗星，当然也含有大量的水。就是离太阳数万天文单位的奥尔特云（Oort Cloud）也含有水。

这些事实说明，水在宇宙中是普遍存在的，再加上组成生物体的主要分子可以在宇宙环境中自然形成，地球上生命的出现很可能不是一个偶然事件，而是可以在多处发生。或者反过来说，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、脂肪酸和各种糖类分子，导致了生命的诞生。从下一章开始，我们将在分子水平上介绍生命在地球上出现和发展的过程。