[论文解读] The Imperatives of Cosmic Biology

Carl H. Gibson, N. C. Wickramasinghe|arXiv (Cornell University)|Feb 27, 2010

Spaceflight effects on biology参考文献 7被引用 3

一句话总结

本文提出，生命在宇宙中仅通过一次罕见的早期有机分子向自复制微生物的转变而起源，随后通过泛种论在宇宙尺度上传播。利用改进的暴胀宇宙学和流体力学，文章认为星系和星系团作为相互关联的生物圈，受横向基因转移、恒星-行星相互作用及恒星核合成驱动，一旦条件允许，生命形成便是不可避免的，尽管在单个行星上并非必然发生。

ABSTRACT

The transformation of organic molecules into the simplest self-replicating living system,a microorganism, is accomplished from a unique event or rare events that occurred early in the Universe. The subsequent dispersal on cosmic scales and evolution of life is guaranteed, being determined by well-understood processes of physics and biology. Entire galaxies and clusters of galaxies can be considered as connected biospheres, with lateral gene transfers, as initially theorized by Joseph (2000), providing for genetic mixing and Darwinian evolution on a cosmic scale. Big bang cosmology modified by modern fluid mechanics suggests the beginning and wide intergalactic dispersal of life occurred immediately after the end of the plasma epoch when the gas of protogalaxies in clusters fragmented into clumps of planets. Stars are born from binary mergers of such planets within such clumps. When stars devour their surrounding planets to excess they explode, distributing necessary fertilizing chemicals created only in stars with panspermial templates created only in adjacent planets, moons and comets, to be gravitationally collected by the planets and further converted to living organisms. Recent infrared images of nearby star forming regions suggest that life formation on planets like Earth is possible, but not inevitable.

研究动机与目标

• 提出生命出现是宇宙演化中确定性结果，起源于宇宙早期的单一罕见事件。
• 论证生命通过泛种论在星系间传播，受横向基因转移和恒星活动促进。
• 整合流体力学与暴胀宇宙学，以模拟支持生命的行星团块的形成与扩散。
• 解释恒星、行星及恒星残骸如何为新行星系统提供化学与生物种子。
• 调和观测数据（如红外星形成区图像）与在适宜条件下生命出现的必然性。

提出的方法

• 使用改进的暴胀宇宙学与流体动力学建模等离子体相后宇宙，模拟原星系气体分裂为形成行星的团块。
• 应用恒星演化原理，解释类行星团块的双星合并如何导致恒星形成。
• 利用核合成理论追踪肥料化学物质（如有机前体）的起源，这些物质在恒星中生成并通过超新星输送。
• 提出泛种论模板——生物构建模块——在邻近的行星、卫星和彗星上形成，并被新生行星通过引力捕获。
• 将横向基因转移整合至星际与星系际距离，作为宇宙尺度达尔文进化的机制。
• 分析星形成区的红外观测，以评估类地行星上生命出现的可能性。

实验结果

研究问题

• RQ1 哪些物理与生物过程决定了早期宇宙中自复制生命的初始出现？
• RQ2 横向基因转移如何在星系与星系际尺度上实现达尔文进化？
• RQ3 恒星爆炸与行星形成在宇宙结构中分布维持生命化学物质方面起什么作用？
• RQ4 根据观测与理论约束，为何类地行星上生命形成可能但非必然？
• RQ5 改进的暴胀宇宙学与流体力学如何解释生命初始起源后的广泛传播？

主要发现

• 生命起源被提出为宇宙早期历史中唯一且罕见的事件，随后在宇宙中不可避免地扩散。
• 星系与星系团因横向基因转移与星际物质交换，被概念化为相互关联的生物圈。
• 恒星由原星系气体中类行星团块的双星合并形成，将行星形成与恒星诞生联系起来。
• 恒星爆炸（超新星）播散肥料化学物质与泛种论模板，使新行星上可形成生命。
• 星形成区的红外图像支持生命出现的可能性，但不保证单个行星上生命必然出现。
• 流体力学与宇宙学的结合表明，生命扩散由已知的物理过程主导，使宇宙尺度生物圈演化成为可预测的结果。