究竟是什麼推動了生命在宇宙中出現?
生命是我們這個宇宙中最神奇的存在,而「暗物質」是我們這個宇宙中最神秘的現象之一。也許很少有人會把這兩者聯繫在一起。但實際上如果從宏觀角度看,我們之所以在這裡,「暗物質」起到了非常關鍵的作用。
「暗物質」並不是一種我們可以直接感知到的物質。我們看不見它,摸不到它。現代天文學中,有許多現有知識難以解釋的現象。「暗物質」一詞,就是對這樣一種現象的概括。
宇宙中有許多星系。星系由不計其數的恆星組成。按照常識,我們可以根據這些恆星產生的輻射,推算出它們的質量總和。氣體、塵埃、行星等其它物質或天體即使不發出可見光,也會在其它波段上產生輻射。因此我們也可以獲知這些天體的質量。再輔之以其它方法,把中子星、黑洞等都算進去,就可以得到星系的質量總和。
但是當人們信心滿滿地對星系的自轉進行觀測後,卻出現了一個非常明顯的悖論——星系的自轉速度和它的質量不相稱。也就是說星系的自轉速度表現得太快。如果它的質量只有我們測得的那麼一點,這樣的高速自轉足以讓它解體。
除非,它的大部分質量沒有被我們觀測到。這部分我們「丟失」的質量,就是所謂的「暗物質」。根據「暗物質」的「表現」,它是不發光的,也不會和普通物質發生除引力之外的任何作用。而且,它們非常多,多到占宇宙質能總和的大部分(大約要佔到80%左右)。這樣,宇宙中諸多「異常」現象才能和當前的理論推算相符合。
也有人認為,是引力理論有問題,試圖通過修改理論來解釋這種不吻合,但成功的可能性不大。因為許多領域的觀測結果,都指向這樣一種「暗物質」的存在。比如星系團內部的「異常」高速運動、宇宙微波背景、星系團之間的衝突現象,以及宇宙大尺度結構中的纖維結構等等。
實際上,除了這些以外,還有一個活生生的證據擺在我們身邊。那就是生命,那就是我們。假如沒有「暗物質」,生命不可能出現,我們也不可能在這裡。
早期宇宙中只有一種元素——氫。這是一種最輕的元素、最簡單的元素。只有當宇宙中第一代恆星產生後,更重的元素才在恆星內部被製造出來。僅靠氫,無法合成複雜的分子。必須有足夠多的重元素,岩石質行星和生命才有機會出現。
恆星耗盡燃料後會死去。無論它是變成超新星,還是緩慢地熄滅,都會把它窮盡一生製造出來的元素拋灑到宇宙空間里。新一代的恆星在它們的灰燼里重生,繼續製造重元素。重元素就這樣一代代、一點點積累,直到生命世界最終出現。
假如沒有「暗物質」,這一過程就不可能進行。因為這些物質無法聚集在星系裡。暴戾的超新星爆發會把它們拋出星系,強大的恆星風會把它們吹散。若非每個星系都籠罩在一個龐大的「暗物質」暈里,恆星製造出來的大部分重元素,都無法保留下來,無法達到足夠的濃度。
「暗物質」暈不但提供了普通物質無法提供的額外引力,使得星系不致於在高速旋轉中解體,更能抓住拋向浩瀚深空的重元素,讓它們回歸星系內部。
如果沒有這個「暗物質」暈,首先星系會瓦解。即使不瓦解,星系內的重元素含量也會很低。宇宙工廠的行星生產線上將不再有岩石行星這一產品,唯一可能存在的行星,只有輕元素組成的氣體巨行星。生命連立足之地都沒有了。
所以,雖然現在連它究竟是什麼也不知道,但是從宏觀上來看,「暗物質」確實對生命在宇宙中出現起到了重要作用。
關注星空天文網微信號:cosmoscape,獲取更多資訊
推薦閱讀: