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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