探尋地球存在生命的原因及當(dāng)代人類探索宇宙生命發(fā)展歷程稻谷教資

1、探尋地球存在生命的原因及探尋地球存在生命的原因及當(dāng)代人類探索宇宙生命發(fā)展歷程當(dāng)代人類探索宇宙生命發(fā)展歷程現(xiàn)現(xiàn)振振地理講座地理講座1高等課堂神話故事神話故事 古今中外都有很多關(guān)于宇宙其他星球生古今中外都有很多關(guān)于宇宙其他星球生命的想象。命的想象。 如中國(guó)家喻戶曉的：月宮嫦娥，太白金如中國(guó)家喻戶曉的：月宮嫦娥，太白金星星 古希臘神話：月亮女神阿蒂米斯古希臘神話：月亮女神阿蒂米斯（artemis）。她是太陽(yáng)神阿波羅的妹妹）。她是太陽(yáng)神阿波羅的妹妹 火星被稱為戰(zhàn)神，名叫馬爾斯。這或許火星被稱為戰(zhàn)神，名叫馬爾斯。這或許是由于它鮮紅的顏色而得來(lái)的是由于它鮮紅的顏色而得來(lái)的2高等課堂萬(wàn)戶飛天萬(wàn)戶飛天世界航天

2、第一人世界航天第一人 明朝的士大夫萬(wàn)戶把明朝的士大夫萬(wàn)戶把4747個(gè)自制的火箭綁在椅個(gè)自制的火箭綁在椅子上，自己坐在椅子上，子上，自己坐在椅子上，雙手舉著雙手舉著2 2只大風(fēng)箏，然只大風(fēng)箏，然后叫人點(diǎn)火發(fā)射。設(shè)想后叫人點(diǎn)火發(fā)射。設(shè)想利用火箭的推力，加上利用火箭的推力，加上風(fēng)箏的力量飛起。不幸風(fēng)箏的力量飛起。不幸火箭爆炸，萬(wàn)戶也為此火箭爆炸，萬(wàn)戶也為此獻(xiàn)出了生命。目前，只獻(xiàn)出了生命。目前，只有火箭才能把人送上太有火箭才能把人送上太空?？?。 3高等課堂 為紀(jì)念萬(wàn)戶，為紀(jì)念萬(wàn)戶，國(guó)國(guó) 際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)將月球上的一座環(huán)將月球上的一座環(huán)形山，以這位古代形山，以這位古代的中國(guó)人命名。的中國(guó)人命

3、名。 萬(wàn)戶山萬(wàn)戶山4高等課堂地球所處宇宙到底有多大地球所處宇宙到底有多大a地球存在生命的原因地球存在生命的原因b人類探索宇宙生命的歷程人類探索宇宙生命的歷程ccontents目錄5高等課堂宇宙全景圖宇宙全景圖6高等課堂 指人類所存在的一個(gè)時(shí)空指人類所存在的一個(gè)時(shí)空連續(xù)系統(tǒng)。連續(xù)系統(tǒng)。 中國(guó)古代就有中國(guó)古代就有“上下四方上下四方曰宇，往古來(lái)今曰宙曰宇，往古來(lái)今曰宙”的說(shuō)的說(shuō)法。法。 近半個(gè)世紀(jì)，人們通過(guò)對(duì)近半個(gè)世紀(jì)，人們通過(guò)對(duì)河外星系的研究，不僅已發(fā)河外星系的研究，不僅已發(fā)現(xiàn)了星系團(tuán)、超星系團(tuán)等更現(xiàn)了星系團(tuán)、超星系團(tuán)等更高層次的天體系統(tǒng)，而且已高層次的天體系統(tǒng)，而且已使我們的視野擴(kuò)展到遠(yuǎn)達(dá)大使我

4、們的視野擴(kuò)展到遠(yuǎn)達(dá)大約約150150億光年的億光年的宇宙宇宙深處。深處。7高等課堂 與其在茫茫宇宙中，苦苦追尋生命的與其在茫茫宇宙中，苦苦追尋生命的星球，不如再次將視角回到我們的地球，星球，不如再次將視角回到我們的地球，想想地球存在生命的原因？想想地球存在生命的原因？8高等課堂the solar systemthe solar system太太 陽(yáng)陽(yáng) 系系9高等課堂10高等課堂八顆行星的公轉(zhuǎn)方向和軌道面有何特點(diǎn)？八顆行星的公轉(zhuǎn)方向和軌道面有何特點(diǎn)？ 這對(duì)地球上生命的誕生有何影響？這對(duì)地球上生命的誕生有何影響？11高等課堂公轉(zhuǎn)方向：公轉(zhuǎn)方向： 行星繞日公轉(zhuǎn)的方向具有同向性行星繞日公轉(zhuǎn)的方向具有同

5、向性軌道面：軌道面： （1）行星繞日公轉(zhuǎn)的軌道面具有共面）行星繞日公轉(zhuǎn)的軌道面具有共面性性 （2）行星繞日公轉(zhuǎn)軌道形狀近似正圓）行星繞日公轉(zhuǎn)軌道形狀近似正圓結(jié)論：地球所處的宇宙環(huán)境比較結(jié)論：地球所處的宇宙環(huán)境比較 安全安全12高等課堂地球在太陽(yáng)系中的位置有何特點(diǎn)？地球在太陽(yáng)系中的位置有何特點(diǎn)？這為地球上生命的誕生提供了什么前提條件？這為地球上生命的誕生提供了什么前提條件？13高等課堂宜居帶宜居帶14高等課堂 太陽(yáng)是太陽(yáng)系中唯一的恒星和會(huì)太陽(yáng)是太陽(yáng)系中唯一的恒星和會(huì)發(fā)光的天體，是太陽(yáng)系的中心天體發(fā)光的天體，是太陽(yáng)系的中心天體 太陽(yáng)是氣體球，主要是由氫和氦組太陽(yáng)是氣體球，主要是由氫和氦組成?？茖W(xué)家

6、推斷太陽(yáng)的壽命大致為成?？茖W(xué)家推斷太陽(yáng)的壽命大致為100100億年，而目前太陽(yáng)大約億年，而目前太陽(yáng)大約45.745.7億歲，可億歲，可以說(shuō)太陽(yáng)正處于壯年，狀態(tài)穩(wěn)定。以說(shuō)太陽(yáng)正處于壯年，狀態(tài)穩(wěn)定。15高等課堂日地平均距離1.5億千米億千米16高等課堂日地距離日地距離平均距離為平均距離為1.51.5億千米億千米地球與太地球與太陽(yáng)距離適陽(yáng)距離適中，公轉(zhuǎn)中，公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)周和自轉(zhuǎn)周期適當(dāng)，期適當(dāng)，使地球能使地球能夠均勻吸夠均勻吸收太陽(yáng)輻收太陽(yáng)輻射，平均射，平均溫度溫度15，有利于液有利于液態(tài)水和生態(tài)水和生命的存在命的存在17高等課堂地球的體積和質(zhì)量有何特點(diǎn)？地球的體積和質(zhì)量有何特點(diǎn)？這為地球上生命的誕生提

7、供了什么條件？這為地球上生命的誕生提供了什么條件？18高等課堂八八大大行行星星質(zhì)質(zhì)量量和和體體積積比比19高等課堂 地球具有適中的體積和質(zhì)量，其引力可以使大地球具有適中的體積和質(zhì)量，其引力可以使大量的氣體聚集在地球周圍，形成保衛(wèi)地球的大量的氣體聚集在地球周圍，形成保衛(wèi)地球的大氣層。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的演化過(guò)程，地球大氣轉(zhuǎn)化為氣層。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的演化過(guò)程，地球大氣轉(zhuǎn)化為以氮和氧為主適合生物呼吸的大氣。以氮和氧為主適合生物呼吸的大氣。適合生物生存的大氣和水適合生物生存的大氣和水20高等課堂地球？還是水球？地球？還是水球？地球上有生命所需的液態(tài)水地球上有生命所需的液態(tài)水21高等課堂地球所處的環(huán)境很安全a地球具有適

8、宜的溫度條件b地球具有適合生物生存的大氣條件 c地球上有液態(tài)水d地球存在生命的條件地球存在生命的條件22高等課堂到哪里需找外星人？到哪里需找外星人？ 茫茫宇宙中，哪些恒星可能形成孕育茫茫宇宙中，哪些恒星可能形成孕育生命的恒星系統(tǒng)呢？生命的恒星系統(tǒng)呢？ 第一，要尋找像太陽(yáng)一樣孤單的恒星第一，要尋找像太陽(yáng)一樣孤單的恒星 第二，從體積、質(zhì)量等方面看，要尋第二，從體積、質(zhì)量等方面看，要尋找像太陽(yáng)那樣的中等恒星找像太陽(yáng)那樣的中等恒星 第三、要尋找處于中年的恒星第三、要尋找處于中年的恒星 找到合適的恒星，再以地球?yàn)閰⒄瘴镎业胶线m的恒星，再以地球?yàn)閰⒄瘴?3高等課堂人類探索宇宙生命的措施人類探索宇宙生命的措

9、施設(shè)備設(shè)備人們利用各人們利用各種技術(shù)手段種技術(shù)手段發(fā)射了大量發(fā)射了大量的無(wú)線電波的無(wú)線電波信號(hào)信號(hào)接收對(duì)地外接收對(duì)地外智慧生物可智慧生物可能發(fā)來(lái)的電能發(fā)來(lái)的電波波航天器航天器發(fā)送太空的發(fā)送太空的探測(cè)器探測(cè)器24高等課堂 聯(lián)系外星生物的射電望遠(yuǎn)鏡聯(lián)系外星生物的射電望遠(yuǎn)鏡25高等課堂人類人類“天眼天眼”開(kāi)在中國(guó)貴州開(kāi)在中國(guó)貴州 貴州射電望遠(yuǎn)貴州射電望遠(yuǎn)鏡，世界迄今最鏡，世界迄今最大單口徑射電望大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡遠(yuǎn)鏡fast工程。工程。26高等課堂 1972年，天文學(xué)家年，天文學(xué)家又實(shí)行又實(shí)行“奧茲瑪奧茲瑪計(jì)計(jì)劃劃”對(duì)外星進(jìn)行搜索，對(duì)外星進(jìn)行搜索，結(jié)果于結(jié)果于1977年收到年收到一個(gè)一個(gè)“wow”信

10、號(hào)，信號(hào)，人們?cè)絹?lái)越相信宇宙人們?cè)絹?lái)越相信宇宙中是存在生命的。不中是存在生命的。不過(guò)這個(gè)信號(hào)后來(lái)再未過(guò)這個(gè)信號(hào)后來(lái)再未出現(xiàn)過(guò)。出現(xiàn)過(guò)。 遠(yuǎn)方傳來(lái)外星電波信號(hào)遠(yuǎn)方傳來(lái)外星電波信號(hào)27高等課堂 在在2009年年8月中旬，德月中旬，德國(guó)國(guó)圖片報(bào)圖片報(bào)曝光了一曝光了一個(gè)在墨西哥農(nóng)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的個(gè)在墨西哥農(nóng)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的外星人寶寶，這一次又外星人寶寶，這一次又激起了全民對(duì)外太空生激起了全民對(duì)外太空生命的追問(wèn)。命的追問(wèn)。 至今科學(xué)家還在研究那至今科學(xué)家還在研究那個(gè)像蜥蜴一樣有著外骨個(gè)像蜥蜴一樣有著外骨骼、長(zhǎng)著典型外星臉的骼、長(zhǎng)著典型外星臉的東西為何物，但據(jù)說(shuō)其東西為何物，但據(jù)說(shuō)其dna不像在地球上的物不像在地球上的物

11、種。種。種種蛛絲馬跡，都種種蛛絲馬跡，都在像人類昭示著外太空在像人類昭示著外太空生命存在的痕跡。生命存在的痕跡。 墨西哥寶寶墨西哥寶寶28高等課堂 旅行者旅行者1號(hào)號(hào) 1977年年9月月 5日美國(guó)卡納維拉爾角空軍基地出發(fā)，日美國(guó)卡納維拉爾角空軍基地出發(fā)，離開(kāi)地球。離開(kāi)地球。2013年歷經(jīng)年歷經(jīng)36年最終確認(rèn)抵達(dá)太陽(yáng)年最終確認(rèn)抵達(dá)太陽(yáng)系邊緣。系邊緣。29高等課堂旅旅行行者者 1號(hào)號(hào)30高等課堂可能存在外星生命的星球可能存在外星生命的星球 超級(jí)地球超級(jí)地球 天文學(xué)家在太陽(yáng)系外發(fā)現(xiàn)了很多巨大的類地行天文學(xué)家在太陽(yáng)系外發(fā)現(xiàn)了很多巨大的類地行星，他們將之稱作超級(jí)類地行星。星，他們將之稱作超級(jí)類地行星。

12、2015年在北半球年在北半球m型的仙后座之中，距離地球型的仙后座之中，距離地球“僅僅僅僅”21光年。光年。 2015年年7月月23日，開(kāi)普勒日，開(kāi)普勒452b（kepler 452b），是美國(guó)國(guó)家航空航天局（），是美國(guó)國(guó)家航空航天局（nasa）新）新發(fā)現(xiàn)的外行星，發(fā)現(xiàn)的外行星， 直徑是地球的直徑是地球的1.6倍，地球相倍，地球相似指數(shù)似指數(shù)(esi)為為0.83 ，位于距離地球，位于距離地球1400光年光年的天鵝座。的天鵝座。31高等課堂 然而這目前的發(fā)現(xiàn)，以現(xiàn)在的科學(xué)技術(shù)來(lái)看，然而這目前的發(fā)現(xiàn)，以現(xiàn)在的科學(xué)技術(shù)來(lái)看，距離我們太過(guò)遙遠(yuǎn)。距離我們太過(guò)遙遠(yuǎn)。 讓我們關(guān)注的目光讓我們關(guān)注的目光再次回

13、到太陽(yáng)系，再次回到太陽(yáng)系，發(fā)現(xiàn)各國(guó)的研究的發(fā)現(xiàn)各國(guó)的研究的重點(diǎn)，無(wú)疑集中在重點(diǎn)，無(wú)疑集中在同一個(gè)星球上同一個(gè)星球上火星?；鹦?。32高等課堂聚焦火星聚焦火星 北京北京9 9月月2929日電日電 據(jù)新華社據(jù)新華社“新華國(guó)際新華國(guó)際”客戶端報(bào)道，美國(guó)航天局客戶端報(bào)道，美國(guó)航天局2828日宣布，在日宣布，在火星表面發(fā)現(xiàn)了有液態(tài)水活動(dòng)的火星表面發(fā)現(xiàn)了有液態(tài)水活動(dòng)的“強(qiáng)有強(qiáng)有力力”證據(jù)。液態(tài)水是支持生命存在的必證據(jù)。液態(tài)水是支持生命存在的必要條件，新發(fā)現(xiàn)無(wú)疑再次激起人們對(duì)要條件，新發(fā)現(xiàn)無(wú)疑再次激起人們對(duì)火火星星生命的遐想。生命的遐想。33高等課堂人類為什么鐘情于火星單擊行星名有鏈接34高等課堂 火星是太陽(yáng)

14、系的第火星是太陽(yáng)系的第4顆行星，也是離地球顆行星，也是離地球軌道最近的一顆行星?；鹦窃谠S多方面軌道最近的一顆行星?；鹦窃谠S多方面與地球較為相像：與地球較為相像： 火星的火星的自轉(zhuǎn)周期自轉(zhuǎn)周期幾乎與地球一樣，幾乎與地球一樣，1個(gè)火個(gè)火星日只比星日只比1個(gè)地球日長(zhǎng)個(gè)地球日長(zhǎng)41分分19秒；秒； 火星火星自轉(zhuǎn)軸的傾角自轉(zhuǎn)軸的傾角也幾乎和地球相同。也幾乎和地球相同。因而，因而， 火星也有火星也有四季四季變化，變化，氣溫氣溫比地球低，生比地球低，生存條件僅次于地球。存條件僅次于地球。35高等課堂人類探索火星的歷程人類探索火星的歷程 1957年，蘇聯(lián)成功發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星，年，蘇聯(lián)成功發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星，

15、開(kāi)啟了人類的航天時(shí)代。自此，我們對(duì)開(kāi)啟了人類的航天時(shí)代。自此，我們對(duì)火星的認(rèn)識(shí)才開(kāi)始極大的豐富起來(lái)?；鹦堑恼J(rèn)識(shí)才開(kāi)始極大的豐富起來(lái)。 自從自從1960年以來(lái)，全球各國(guó)已經(jīng)累計(jì)執(zhí)年以來(lái)，全球各國(guó)已經(jīng)累計(jì)執(zhí)行了行了43次火星探測(cè)任務(wù)。其中成功次火星探測(cè)任務(wù)。其中成功(包括包括部分成功部分成功19次次)，成功率大約，成功率大約44%。36高等課堂美國(guó)與蘇聯(lián)美國(guó)與蘇聯(lián) 蘇聯(lián)到其蘇聯(lián)到其1990年解體為止，一共向火星發(fā)射了年解體為止，一共向火星發(fā)射了17個(gè)個(gè)探測(cè)器，但這些探測(cè)器幾乎全部失敗了，只有探測(cè)器，但這些探測(cè)器幾乎全部失敗了，只有3個(gè)取得了個(gè)取得了成功或部分成功。成功或部分成功。 火星火星3號(hào)著陸

16、器安全著陸，但只工作了號(hào)著陸器安全著陸，但只工作了20秒時(shí)間；秒時(shí)間； 火星火星5號(hào)抵達(dá)火星，任務(wù)只持續(xù)了號(hào)抵達(dá)火星，任務(wù)只持續(xù)了9天，獲得天，獲得60幅圖像；幅圖像； 火星火星6號(hào)抵達(dá)火星，著陸后失去聯(lián)系。號(hào)抵達(dá)火星，著陸后失去聯(lián)系。37高等課堂美國(guó)的火星探測(cè)工作可謂美國(guó)的火星探測(cè)工作可謂“戰(zhàn)戰(zhàn)績(jī)輝煌績(jī)輝煌” 美國(guó)宇航局美國(guó)宇航局(nasa)(nasa)一共向火星發(fā)射了一共向火星發(fā)射了2121顆探測(cè)器，其中顆探測(cè)器，其中1515顆幾乎取得了完顆幾乎取得了完全的或超出計(jì)劃的全的或超出計(jì)劃的成功，成功率高達(dá)成功，成功率高達(dá)70%70%。幾乎所有的。幾乎所有的火星探測(cè)歷史第一火星探測(cè)歷史第一都被美

17、國(guó)收入囊中都被美國(guó)收入囊中：卡納維拉爾角發(fā)射基地卡納維拉爾角發(fā)射基地38高等課堂1964年美國(guó)年美國(guó)“水手水手4號(hào)號(hào)”探測(cè)器首次探測(cè)器首次成功飛越火星，發(fā)成功飛越火星，發(fā)回第一批回第一批21張模糊張模糊的火星圖像的火星圖像1997年年7月月4日，日，“火星探路者火星探路者”號(hào)釋放的號(hào)釋放的“索杰索杰納納”小車成為第小車成為第一輛登陸的火星一輛登陸的火星車車39高等課堂 1976年年7月月20日，美日，美國(guó)國(guó)“海盜一號(hào)海盜一號(hào)”，首，首次傳回火星地表圖像次傳回火星地表圖像 “火星奧德賽火星奧德賽”飛船，飛船，2001年發(fā)射，迄今仍在年發(fā)射，迄今仍在火星工作，已經(jīng)超過(guò)火星工作，已經(jīng)超過(guò)13年，成為

18、迄今壽命最長(zhǎng)年，成為迄今壽命最長(zhǎng)的火星探測(cè)器的火星探測(cè)器40高等課堂 美蘇之外火星探測(cè)的首個(gè)成功參與者出現(xiàn)在美蘇之外火星探測(cè)的首個(gè)成功參與者出現(xiàn)在2003年。這年。這一年，歐洲空間局一年，歐洲空間局(esa)發(fā)射了火星快車軌道器發(fā)射了火星快車軌道器(mars express)，并搭載了英國(guó)研制的一臺(tái)著陸器，名叫，并搭載了英國(guó)研制的一臺(tái)著陸器，名叫“獵兔獵兔犬犬2號(hào)號(hào)”(beagle-2)。 然而獵兔犬然而獵兔犬2號(hào)著陸器降落火星之后便失蹤了。不過(guò)火號(hào)著陸器降落火星之后便失蹤了。不過(guò)火星快車探測(cè)器本身成功進(jìn)入了火星軌道，并且從星快車探測(cè)器本身成功進(jìn)入了火星軌道，并且從2003年工年工作至今，已經(jīng)

19、過(guò)去了作至今，已經(jīng)過(guò)去了12年的時(shí)間。年的時(shí)間。歐洲歐洲火星快車火星快車41高等課堂亞洲的崛起亞洲的崛起 日本：日本：“希望號(hào)希望號(hào)”設(shè)備故障設(shè)備故障 希望號(hào)在日本的正式編號(hào)為希望號(hào)在日本的正式編號(hào)為“行星行星-b”，由日本空間，由日本空間研究所和東京大學(xué)聯(lián)合研制，于研究所和東京大學(xué)聯(lián)合研制，于1998年年7月月4日發(fā)射升日發(fā)射升空。探測(cè)器本身質(zhì)量空。探測(cè)器本身質(zhì)量258公斤，并另外加載了公斤，并另外加載了282公斤公斤的推進(jìn)劑。希望號(hào)作為日本的首次行星際探測(cè)嘗試，的推進(jìn)劑。希望號(hào)作為日本的首次行星際探測(cè)嘗試，其科學(xué)目標(biāo)主要針對(duì)火星高層大氣及其與太陽(yáng)風(fēng)相互其科學(xué)目標(biāo)主要針對(duì)火星高層大氣及其與太

20、陽(yáng)風(fēng)相互作用方面的研究，并積累用于未來(lái)探測(cè)項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)作用方面的研究，并積累用于未來(lái)探測(cè)項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。驗(yàn)。 按照原定計(jì)劃，希望號(hào)探測(cè)器應(yīng)于按照原定計(jì)劃，希望號(hào)探測(cè)器應(yīng)于1999年年10月抵達(dá)火月抵達(dá)火星，然而由于閥門故障，經(jīng)過(guò)地面科學(xué)家多次努力。星，然而由于閥門故障，經(jīng)過(guò)地面科學(xué)家多次努力。2003年年12月月14日，希望號(hào)在距離火星僅日，希望號(hào)在距離火星僅1000公里的地公里的地方飛過(guò)，非常遺憾的失去了最后的挽救機(jī)會(huì)。方飛過(guò)，非常遺憾的失去了最后的挽救機(jī)會(huì)。42高等課堂中國(guó)螢火一號(hào)中國(guó)螢火一號(hào) 螢火一號(hào)螢火一號(hào)是中國(guó)研制的第一顆火星探測(cè)是中國(guó)研制的第一顆火星探測(cè)器。于器。于2011年年11月月8日，從位于哈薩克日，從位于哈薩克斯坦境內(nèi)的拜科努爾航天發(fā)射場(chǎng)，由一斯坦境內(nèi)的拜科努爾航天發(fā)射場(chǎng)，由一枚俄羅斯的枚俄羅斯的“天頂天頂”運(yùn)載火箭發(fā)射升空。運(yùn)載火箭發(fā)射升空。 由于火箭故障，探測(cè)器組合體未能按計(jì)由于火箭故障，探測(cè)器組合體未能按計(jì)劃脫離地球引力場(chǎng)并進(jìn)入火星轉(zhuǎn)移軌道，劃脫離地球引力場(chǎng)并進(jìn)入火星轉(zhuǎn)移軌道，并最終遺憾的在并最終遺憾的在2011年年11月月17日左右與日左右與地面失去聯(lián)系。地面失去聯(lián)系。20