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几乎所有关于地球外生命的讨论都是基于碳的,每当他们找到新的行星时,就会根据液态水的存在来推测生命的可能性。如果在其他任何星球上都存在生命,是否有可能以硅为基础?
硅和碳在元素周期表的同一列,这意味着它们有很多相同的化学性质。特别是它们都想与其他原子形成四个键。因此,如果你认为对碳(如生物化学)有效的物质对硅也有效,那是可以理解的。
我们无法预测其他形式的生命会是什么样子,但我们在地球上看到的一切都表明,生命需要极其复杂的化学物质。据我们所知,如果你想要一个巨大的、稳定的、惊人的复杂分子,“大量的碳”是唯一的选择。
碳有一些硅没有的优点。碳似乎非常乐意形成任意大而复杂的分子,而硅通常不愿意。更重要的是,当碳氧化时,会形成二氧化碳和一氧化碳,即使在低温下也是气体,而且相当容易分解。这一特性意味着碳可以作为食物链底层的任何物质的基础(比如植物)。
另一方面,硅主要形成固体矿物,很难被化学分解。直到19世纪,它才被认为是一种独立的元素,因为很难把它从氧中分离出来,而且它总是在化学上与氧结合。更糟糕的是,硅的自我结合能力不如碳。这是一个很不幸的特性,因为没有它,大分子或复杂分子的可能性和稳定性就小得多。
碳是恒星融合的主要早期产物,这就是为什么它是宇宙中第四常见的元素。正因为如此,许多天文学家怀疑“碳行星”的存在。但地球显然不是一个碳行星。
尽管你可能听说过身体的五分之一由碳组成,但地球上的碳含量少得惊人。硅是地壳中含量第二丰富的元素,是碳的一千倍。与整个宇宙相比,地球上硅元素丰富,碳元素贫乏。生物圈是一个由生物组成的薄如剃刀的蜘蛛网,被一大堆永远不可能存在的生物包围着。
这里的要点是:如果硅生命要发生在任何地方,它应该首先发生在这里。如果某种外星硅生命碰巧出现,它会发现地球比我们更容易接受。它不需要靠微量元素勉强维持生命,就像所有已知的生命一样。
不幸的是,我们只有地球上生命的一些数据点,它们都是相互关联的。碳似乎是独一无二的,能够形成极其复杂的结构,水虽然不一定是独一无二的,但它是由宇宙中一些最常见的物质(氢和氧)构成的,为生命和化学提供了一个极好的媒介。
推测是有趣的,但真正的知识来自我们周围的世界。我们真正需要的是体验一些有可能支持非碳、非水生命的外星环境。土星的卫星土卫六有稠密的大气层、甲烷和乙烷雨,所以它既非常陌生,又比我们的卫星有更大的化学复杂性。
我们可能会在系外行星大气中看到非标准外星生命的第一个证据。我们已经发现了数千个这样的行星,虽然我们实际上无法得到这些行星的图片,但从它们身上反射出来或通过它们的大气层过滤出来的微光携带了很多信息,我们可以利用这些信息来观察是否存在类似地球的生命。