如果你在太阳系形成后立即来到它，你会看到一个完全陌生的景象。 我們太陽的質量與今天差不多，但只是其中的一小部分，因為恆星隨著年齡的增鷷而升溫並發亮。 四个内部岩石世界仍然存在，但其中三个看起来非常相似。 金星、地球和火星都有稀薄的大气层，表面有液态水的能力，以及可以产生生命的有机成分。 据我们所知，地球有一个又大又近的月亮，火星有三个，而金星没有。 儘管這些世界都有熱度和火山活動，但牠們幾乎完全放棄了原始的、富含氫和氦的裝壳，因為光蒸發已經將它們全部煮沸。
虽然我们仍然不知道生命是否曾经在金星或火星上扎根，但我们确实知道，当地球只有几亿年的历史时——可能只是1亿年后，但不迟于7亿年——它的表面已经有生命了。 经过数十亿年的宇宙演化，产生了生命可能拥有的元素、分子和条件，我们的星球不仅成为生命出现的地方，而且在随后的数十亿年里继续繁荣，甚至产生了我们人类，作为其宇宙故事的一部分。 就我们最好的科学知识而言，这就是人生的第一步。
这张隧道电子显微镜图像显示了蓝藻原绿球菌的一些标本。 这些生物中的每一种都只有大约半微米的大小，但总而言之，蓝藻主要负责地球的氧气产生：无论是在开始时还是现在。 像所有细菌一样，它们的寿命比人类短得多，虽然蓝藻是相对原始的生物，但它们“仅”可以追溯到不早于 27 亿年，而地球上的生命可以追溯到 10 多亿年前，至少比这更久。 **来自Chisholm实验室的Luke Thompson和来自麻省理工学院Whitehead的Nikki Watson
生活——至少，我们所知道的生活——有一些几乎每个人都同意的属性。 虽然地球上的生命涉及碳基化学（需要碳、氧、氮、氢和许多其他元素，如磷、铜、铁、硫等）并依赖于液态水，但其他元素和分子的组合可能是可能的。 然而，所有生物体共有的四个一般特征如下：
生命有一个新陈代谢，它从外部资源和营养物质中收集能量供自己使用。
生命对来自环境的外部刺激做出反应，并相应地改变其行为。
生命可以生长，适应环境，也可以进化成与现在形式不同的形式。
生命可以繁殖，以产生从其自身内部过程产生的可行后代。
尽管生物学家的不同阵营在考虑某物是否活着时经常争论这些观点（病毒可能是两者之间争论最激烈的情况），但目前的共识是，这四个东西必须同时存在才能被认为是活的。
雪花和晶体可能能够生长和繁殖，但它们缺乏新陈代谢使它们无法被归类为活的。 蛋白质可能具有新陈代谢并能够繁殖，但它们不会对外部刺激做出反应，也不会根据它们遇到的情况改变它们的行为。 即使是病毒也只能通过感染其他成功的活细胞并将它们用作宿主来繁殖，这让人怀疑它们是否被归类为活的或非活的。
动画显示了雪花的实际形成和生长，雪花是可以生长成特定配置的冰晶，通常具有六边形对称性。 尽管晶体具有允许它们自我复制和复制的分子构型，但它们既不利用代谢能量也不编码遗传信息。 虽然令人着迷，但雪花和所有已知的晶体结构都不能被负责任地定义为“活的”。 * 维亚切斯拉夫·伊万诺夫 vimeo
同时，没有人怀疑，生命形成所需的原材料几乎存在于我们能看到的任何地方。 许多有机物质——糖、氨基酸、甲酸乙酯等化合物，甚至多环芳烃等复杂物质——都存在于星际空间、小行星中，并且在早期地球上很丰富。 地球上生物过程中使用的所有五个核碱基都是在小行星上发现的，除了用于我们星球上生化活动的 22 个氨基酸外，还发现了其他 60 种氨基酸，包括与在地球上生命过程中发挥作用的氨基酸相反的氨基酸，这些氨基酸是在陨石中发现的，我们随后在实验室进行了检查。
然而，尽管我们已经了解了在星际空间、其他恒星周围以及太阳系中残留的原始残余物质中发现的益生元成分，但没有证据表明地球之外有任何生物活动。 尽管许多人试图相信生命甚至可能始于星际空间的环境，但我们没有任何证据表明生命在地球形成之前就开始了。
这张概念图像显示了流星体将生命中发现的所有五个核碱基运送到古代地球。 生命过程中使用的所有核碱基，A，C，G，T和U，现在都存在于陨石中，还有80多种氨基酸：远远超过已知用于地球上生命过程的22种氨基酸。 毫无疑问，在整个宇宙历史中，大多数星系的恒星系统中都发生了类似的过程。 **nasa goddard/ci lab/dan gallagher
相反，主要思想是地球是由所有这些原始成分形成的，此外可能还有更多成分后来可能被纳入生命过程。 也许成熟的核苷酸很常见; 也许各种蛋白质和蛋白质片段很早就出现了，并且已经预先组装好了; 也许脂质层和双层会在液态水的水环境中自发出现。 所有这些可能性都应该被考虑，但尚未得到证实或证明。 生命的前身，无论它们碰巧以简单或复杂的状态存在，在早期地球的环境中肯定存在并且丰富。
然而，为了从生命走向实际生命的前身，人们相信我们需要合适的环境来促进生命从非生命中出现。 最初为生命出现创造有利条件的三颗行星——金星、地球和火星——都具有：
合理的表面重力水平，初期稀薄的大气层，允许液态水出现在其表面的环境，以及所有这些生化前体分子。
虽然这三个世界可能都有机会第一次形成生命，但地球是唯一一个有大量证据表明生命不仅出现，而且在太阳系历史上出现得相对较早的世界。
地球上的火山活动，包括从最早的时候就将大量的固体和气态物质释放到我们的大气中，包括氮气、二氧化碳和水，将我们年轻的氢氦大气转化为富含氮气的大气CO2 H2O，稍后将通过生物过程进一步转化。 **c. werner et al.， in deep carbon： past and present， cambridge university press， 2019
行星形成后不久，这些熔融表面的世界太热了，液态水无法稳定地存在于它们的表面，因为这些行星的内部需要很长时间才能冷却。 早期，火山活动猖獗，地表非常不稳定。 与此同时，我们的太阳系在早期经历了一段猛烈的轰炸时期，影响了所有的天体：小行星形状和彗星形状的物体撞击了它们，在它们的表面留下了疤痕，并为地下岩浆从下面冒出来创造了途径。
然而，这两种活动——火山活动和撞击——也将水带到了这些行星的表面，科学家们仍在争论哪种机制主要负责将大部分水输送到早期地球（以及火星和金星）。 即使在早期，存在的水量也足以创造海洋、海洋、湖泊和河流，但不足以创造一个完全被液态水覆盖的水世界。 这些行星中的每一个都可能有大陆和海洋，在两者的交界处，形成了水池：水可以在干燥的陆地上稳定存在并受到各种能量梯度影响的区域。 此外，淡水融化，包括下面有大量火山活动的区域，形成盐含量非常低的稳定水池。
这张黄石国家公园棱镜泉的鸟瞰图是世界上最具标志性的陆地热液特征之一。 颜色是由于生活在这些极端条件下的生物种类繁多，并取决于到达春季各个部分的阳光量。 像这样的热液场是生命首次出现在年轻地球上的最佳候选地点，并且可能是各种系外行星上丰富生命的家园。 吉姆·皮科国家公园管理局。
一起考虑这些情况。 在地表富含矿物质的池中，热量和能量梯度丰富（来自地质热量以及阳光直射和昼夜循环），分子和原子可以结合。 氨基酸可以连接形成蛋白质，溶解的离子可以将这些蛋白质转化为酶，蒸发循环可以使许多类型的分子脱水，迫使它们结合在一起。 其他地球化学现象——包括降水、矿物质的存在、多孔流体流动和水活动的梯度——可能为分子以新颖而有趣的方式聚集在一起提供机会。
潮汐对地球的影响可能会因月球而增强，但即使没有卫星，金星、地球和火星都有来自太阳的潮汐。 然而，地球拥有的另一种能量**可能有助于生命的起源，这在金星或火星上可能没有那么壮观：来自地球内部的热活动。 在海底，热液喷口是地质热点，也是生命出现的绝佳候选地点。 即使在今天，它们仍然是被称为极端微生物的生物的家园：细菌和其他生命形式，可以承受通常破坏与生命过程相关的分子键的温度。
在海底深处，在热液喷口周围，没有阳光照射到的地方，地球上的生命仍然茁壮成长。 如何从非生物中创造生命是当今科学界最大的悬而未决的问题之一，但热液喷口是第一个代谢过程（生物体的前体）可能首先出现的主要场所之一。 如果地球上可以存在生命，也许在木卫二或土卫二的底部，那么那里也有生命。 美国国家海洋和大气管理局海洋探索与研究办公室。
这些深海喷口包含巨大的能量和化学梯度，其中极碱性的喷口水与酸性、富含碳酸的海水混合在一起。 最后，这些通风口含有钠离子和钾离子，以及碳酸钙结构，可以作为第一或原始细胞的潜在模板。 生命存在于这样的环境中这一事实表明，像木卫二或土卫二这样的世界可能是现代太阳系其他地方生命的家园。
但也许地球上最有可能开始生命的地方是世界上最好的：热液田。 火山活动不仅发生在海底，也发生在陆地上。 在淡水区域下方，这些火山活动区域提供额外的热量和能量**，稳定温度并提供能量梯度。 一直以来，这些位置仍然允许蒸发浓缩循环，提供一个封闭的环境，允许正确的成分积累，同时也允许阳光在夜间暴露在循环中。
在地球上，我们可以肯定的是，潮汐池、热液喷口和热液场很常见。 虽然许多前体分子肯定起源于地球之外，后来被带到了这里，但很可能是在这里，在地球上，非生命向生命的转化自发发生，某种核酸-肽协同进化提供了迄今为止最有利的途径。
如果生命始于一种随机的肽，该肽可以从其能量中代谢营养物质，那么复制可能来自肽-核酸的协同进化。 这里说明了 DNA-肽协同进化，但它可以使用 RNA 甚至 DNA 作为核酸。 断言生命需要“神圣的火花”是一个经典的“裂缝之神”论点，但断言我们确切地知道生命是如何从非生命中产生的，这也是一个谬误。 **a.Chotera 等人，欧洲化学，2018 年。
然而，最早具有从营养物质中代谢能量并自我繁殖特性的分子不太可能长期生存和茁壮成长。 如果没有膜来收集营养物质并保护其内部工作免受恶劣的外部环境的影响，许多这些“代谢复制器”可能会在短时间内灭绝。 在获得对环境外部刺激做出反应的能力之前，可能需要采取另一个步骤，甚至可能是另一个飞跃。 一旦这种能力，加上生长、改变或进化的能力（一旦核酸存在，可能已经存在），加入这些代谢复制器，我们就可以确定那一刻，并说成熟生命真正出现了。
随着时间的流逝，地球发生了巨大变化，我们星球上的生物也发生了巨大变化。 我们不知道生命是一次，不止一次，还是在不同的地方。 然而，我们所知道的是，如果我们重建今天在地球上发现的每一个生物体的进化树，它们都有着相同的共同祖先。 通过研究生物体的基因组，生物学家可以重建所谓的LUCA的时间尺度：地球上生命的最后一个普遍共同祖先。 在地球诞生后不到十亿年，生命有能力在DNA、RNA和蛋白质之间转录和翻译信息，这些机制存在于当今所有后代生物体中。 生命是否出现过不止一次尚不得而知，但人们普遍认为，今天存在的所有生命形式确实都是一个群体的后代。
在地球最初形成后不久的早期，生命很可能出现在我们星球的水域中。 我们掌握的证据表明，今天存在的所有生命都可以追溯到一个普遍的共同祖先，这是非常有力的，但关于我们星球早期阶段的许多细节，也许是最初的1到15亿年，在很大程度上仍然模糊不清。 虽然生命出现得很早，但没有证据表明地球上存在生命，而且在我们星球形成后的1亿到7亿年内，起源是不确定的。 **h.Betts 等人，自然生态学与进化，2018 年。
尽管地质过程往往会掩盖数亿年后的化石记录，但我们已经能够追溯到非常遥远的生命起源。 在可追溯到35亿年前的砂岩中发现了微生物化石。 石墨沉积在变质沉积岩中，可以追溯到生物起源，可追溯到 38 亿年前。 在此之前，在地质记录中发现的可追溯到这个时候的年代很少，但我们可以相当肯定——根据现有的最直接证据——大约38亿年前地球上的生命繁衍生息。 对于一颗仅在 45 亿年前形成的行星来说，这令人印象深刻！
在更早、更极端的时代，岩石中某些晶体的沉积物可能起源于生物过程（这是更激烈的争论），这表明地球早在 4 年就诞生了在3到44亿年前，地球和月球形成后1亿到2亿年，这里充满了生命。 如果这些锆石晶体含有内含物，可能表明有机物的变质残留物，实际上来自生命过程，那么影响是惊人的。 这意味着即使在猛烈轰炸的时候，地球上的生命仍然存在：也许几乎和地球本身一样长。
这些微小的锆石晶体只有人类头发那么厚，已有40多亿年的历史，拥有关于早期地球的丰富化学信息。 这些锆石及其母岩浆中的硅、氧、微量元素和同位素含量表明，板块构造存在于 40 多亿年前的地球上。 在这些锆石中发现的石墨矿床显示出显着而有趣的碳同位素比率，这表明但不是生物起源的证据。 史密森学会。
在我们星球上的某个时刻，在非常早期的阶段，它变得富含前体分子，如果以正确的方式结合，这些分子有可能产生生命。 在适当的环境和化学条件下，这些分子以一种允许它们同时执行两项重要任务的方式结合在一起：
代谢能量，复制或复制自己。
在某些时候，那些早期的代谢复制体，也许已经被归类为生命，或者可能需要更多的东西才能真正被认为是“活着的”，获得了对环境做出反应的能力，以及生长、适应甚至进化的能力。 即使我们今天无法识别这些原始生命形式，即使我们不确定它发生的确切机制，这些事件确实代表了地球上生命的起源。 在一连串完全不间断的生物学成功中，我们的星球从那时起就一直是一个有生命的世界。
虽然金星和火星可能有类似的机会，但金星大气层的根本变化使它在短短2亿到3亿年内成为一个灼热的温室世界，而火星磁场的死亡导致其大气层被剥离，使其在大约1-15亿年后变得固态和冻结。 虽然小行星撞击可能随后将生命送离地球，在那里它可能仍然会穿越整个太阳系甚至银河系，但我们拥有的所有证据表明，地球就在这里，地球的生物活动开始的地方。
大**后约9地球花了40亿到100亿年的时间才从一个贫瘠、没有生命的状态变成一个生命丰富的状态。 从那时起，我们再也没有回头。