我们的宇宙始于138亿年前的一次大爆炸,在当时,一颗密集、炽热、不稳定的恒星膨胀后又冷却成小于原子的微小粒子。这些微小粒子碰撞并融合成更大的粒子,从而产生氢和氦原子。两个氦原子组成一个铍原子。一个铍原子和一个氦原子构成一个碳原子。一个碳原子和一个氦原子组成一个氧原子,以此类推。通过这些融合形成了94种原子,其中,铁是活恒星的地核内产生的最重的元素。
随着恒星年龄的增长,重化学物质逐渐积累。随着时间的推移,地核变得十分庞大,以至于无法维持自身的运转从而产生了超新星,即一种爆炸,这场爆炸会以每秒2.5万英里的速度向外喷射碎片。这种极大的能源消耗产生了许多元素,有些甚至比铁元素还重,比如金元素。
我们的太阳系是在46亿年前由一颗超新星形成的。旋转的碎片和气体被重力拉入中心,形成了我们的太阳。没有被拉入太阳的碎片旋转聚集成原行星。随着温度下降,行星中的铁沉入地核,岩浆表面凝固。较轻的气体飘走,较重的气体被引力环绕着行星。
地球在太阳系的位置对于人类来说是一件幸运的事。我们的星球不是太大也不是太小,不算太热也不算太冷,不会太晒也不会太暗。对生命来说刚刚好。
氧、碳、氢、氮、磷和硫是生命的六大元素。碳可以与氧、氢和氮结合以形成生命所必需的复杂分子——蛋白质、脂类(脂肪)、核酸和碳水化合物。当科学家们在其他星球上寻找生命时,他们是在寻找以碳元素为基础的生命。
1953年,两名美国化学家斯坦利·米勒和哈罗德·尤里展示了地球化学是如何产生生物化学的。他们创造了一个由氢气、氨气和甲烷组成的无氧大气来模拟木星、海王星和天王星上的大气。然后,他们将无氧大气暴露在沸腾的水(模拟远古高温的海洋)和电火花(模拟频繁的闪电)中。几周后,15%的无机碳(甲烷气体中)变成了有机碳(氨基酸中)。
米勒博士利用各种原始大气模型合成了30多种重要的有机碳化合物。米勒-尤里现象在行星上创造出了有机分子,这似乎是合理的。然后,这些分子通过陨石来到地球,启动了地球上的生命。2000年的塔吉什湖陨石中含有碳和有机物的混合物,如氨基酸。
生命的起源仍然是个谜。迄今为止没有人用米勒-尤里汤做成过细胞。尽管我们知道如何合成复杂的有机分子,但我们仍然不知道这些分子是如何形成生命的。
膜是包裹在一层防水脂肪中的细胞,如同一个不溶于水的油泡。这个脂肪泡可以区分内部和外部,将自身与环境分离,并将物质包裹起来。随着时间的推移,膜会变得更加复杂,增加层数和特性,它们所包含的物质也会变得更复杂。直到今天,所有的细胞都被一层防水脂肪保护着。