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第1章 生命的历程1

1.1 概述1

1.2 宇宙生物学导论1

1.3 生命形式的共同特点2

1.4 在宇宙进化的框架下生命发展的历程14

1.4.1 元素在宇宙中和生命体中的分布15

1.4.2 生命元素的形成17

1.4.3 生物分子的形成22

1.5 小结30

参考文献31

第2章 地球上的生命历史32

2.1 概述32

2.2 地球的最初10亿年32

2.3 前生物有机分子的来源33

2.3.1 前生物有机分子的外源性来源33

2.3.2 前生物有机分子的内源性来源37

2.3.3 重要生物分子的非生物合成41

2.4 地球上的生命起源43

2.5 地球上生命历史的记录44

2.5.1 生命历史的化石记录44

2.5.2 生命历史的分子生物学记录48

2.6 生命的物理化学极限50

2.6.1 生命生长和新陈代谢的极限50

2.6.2 生命存活的极限53

参考文献56

第3章 辐射与生命58

3.1 概述58

3.2 空间和行星上的辐射场58

3.2.1 太阳宇宙辐射59

3.2.2 银河宇宙辐射61

3.2.3 俘获带辐射61

3.2.4 地球表面的辐射64

3.2.5 火星表面的辐射64

3.2.6 木卫二表面的辐射66

3.3 基础辐射生物学损伤机理66

3.3.1 直接辐射损伤效应67

3.3.2 间接辐射损伤效应68

3.3.3 剂量学考量71

3.3.4 DNA的修复途径73

3.4 空间辐射实验74

3.4.1 空间辐射剂量74

3.4.2 银河宇宙辐射HZE粒子的生物学效应76

参考文献82

第4章 寻找生命：内太阳系的探索84

4.1 概述84

4.2 内太阳系84

4.3 可居住性85

4.3.1 可居住性的基本条件87

4.3.2 太阳系中的可居住区90

4.4 太阳系可居住区中的类地行星91

4.4.1 金星91

4.4.2 地球94

4.4.3 火星94

参考文献110

第5章 在外太阳系和更遥远处探索生命112

5.1 概述112

5.2 外太阳系112

5.3 环绕木星的可居住带114

5.3.1 伽利略卫星114

5.3.2 木卫二116

5.4 土星系统的宇宙生物学120

5.4.1 土卫六121

5.4.2 土卫二128

5.5 太阳系外的可居住区131

5.6 小结138

参考文献139

第6章 太阳系内和太阳系外生命的自然传输141

6.1 概述141

6.2 有生原说141

6.2.1 最早的有生原说假说141

6.2.2 辐射有生原说的实验验证142

6.3 陨石有生原说145

6.3.1 火星陨石的发现145

6.3.2 陨石物质对太阳紫外辐射的防护作用147

6.3.3 陨石有生原说的不同阶段149

6.4 陨石有生原说不同阶段的实验验证151

6.4.1 逃逸过程151

6.4.2 漫游过程153

6.4.3 在行星上着陆159

6.5 有生原说的结论161

参考文献162

第7章 宇宙探索过程中的行星保护164

7.1 概述164

7.2 行星保护的历史和基本概念164

7.2.1 去向污染的防止164

7.2.2 返回污染的防止164

7.2.3 联合国公约165

7.3 行星保护指导方针166

7.3.1 第一类任务和目标天体168

7.3.2 第二类任务和目标天体168

7.3.3 第三类任务和目标天体171

7.3.4 第四类任务和目标天体171

7.3.5 第五类任务和目标天体177

7.4 行星保护指导方针179

7.4.1 生物载荷测量179

7.4.2 减少生物载荷184

7.5 载人行星任务的保护184

参考文献185

第8章 人类对宇宙的探索和宇宙生物学186

8.1 概述186

8.2 人类的探索历程186

8.2.1 地球上的探索186

8.2.2 对空间的探索188

8.3 载人航天飞行对宇宙生物学的促进191

8.3.1 空间探索的驱动者191

8.3.2 载人空间探索对于发展宇宙生物学的有利因素191

8.3.3 载人空间探索对于发展宇宙生物学的不利因素192

8.4 载人航天面对的环境应激192

8.4.1 微重力和人体健康193

8.4.2 宇宙辐射和人体健康197

8.4.3 载人火星探索涉及航天员健康的关键问题201

8.5 载人航天深空探测生命保障系统201

8.6 人类空间探索路线图205

参考文献207

后记209