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地球為什麼選擇了碳基生命,而不是矽基生命?矽基生命長什麼樣?

在地殼中, 碳元素的含量排在第15位, 而在整個宇宙中, 排名則驟然上升到了第四位, 僅次于氫、氦和氧之後。

如此豐富的含量, 讓碳元素一開始就擁有了其他元素只能仰視的競爭力, 所以我們可以說, 碳是地球生命的基石, 是碳基生命的化學根本。

地球上都是碳基生命, 那在地球之外, 會不會存在以其他元素為基礎的生命形式呢?

1891年, 波茨坦大學的天體物理學家儒略申納(Julius Sheiner), 首次提出了以矽為基礎的矽基生命概念。

1893年, 英國化學家詹姆斯·愛默生雷諾茲(James Emerson Reynolds)在一次會議中指出了矽基生命存在的可能性。

比如「矽元素」和「碳元素」屬于同族元素, 它們擁有相似的基本化學性質, 就如同碳能和四個氫原子化合形成甲烷(CH4), 矽也能同樣地形成矽烷(SiH4), 矽酸鹽是碳酸鹽的類似物, 以及兩種元素都能組成長鏈, 或聚合物等等。

所以矽元素, 很可能成為, 構成生命的有機化合物中, 碳原子的可替代物。

但這種觀點, 也並不是所有人都贊同的。

反對者指出, 雖然矽元素跟碳元素一樣, 擁有四隻手,

也就是能夠同時形成4個化學鍵, 但矽元素四隻手天生不給力, 明顯沒有碳元素的四隻手安全可靠。

這主要是由于, 矽原子比碳原子多了一個電子層, 導致其對最外層4個電子的控制力, 遠小于碳原子, 使得以它為基礎骨架的化合物極不穩定, 很容易斷裂。

更何況, 地球上矽元素的含量要比碳元素多了一千多倍, 如果矽基生命真的能夠在現實中存在的話, 那現在統治地球的就不是碳基生命了。

因此, 大多數研究者認為, 宇宙中存在矽基生命的可能性是非常低的, 如果其他星球存在生命的話, 那麼它們大機率也是碳基生命。

不過, 就像著名天文學家卡爾薩根說過的那樣, 碳基生命唯一論、中心論, 很可能大大限制了人類對外星生命的探索和想象, 這是一種徹頭徹底的「碳沙文主義」。

畢竟宇宙之大已經遠遠超出了我們的認知, 或許在人類想象不到的地方, 就安然生活著一群「不可能存在的」矽基生命。

而天體物理學家維克多·J·斯騰格(Victor John Stenger)的觀點更是激進,他認為,生命由分子組成,這個觀點其實也是一種「沙文主義」,在具有不同性質的宇宙中,原子核或其他結構,可能會以完全陌生的方式組裝,從而出現我們認知以外的生命形式。

如果按照卡爾薩根的觀點,碳基生命並不一定是宇宙中唯一的生命形式的話,那麼作為最有可能存在的矽基生命,它們和我們會有哪些不同之處呢?

首先,我們能夠確定的是,呼吸系統肯定會有極大的差異。

在有氧環境下,當碳在碳基生物的呼吸過程中被氧化時,會形成二氧化碳氣體,這很容易排出體外。

而矽在被氧化時,會形成二氧化矽,也就是玻璃或沙子,處理這樣的固體物質,會給矽基生命的呼吸系統帶來很大的挑戰,或者說困難。

除非某個星球上的溫度高到,能夠讓固態的二氧化矽變成氣態或液態,它們才有可能像地球生物一樣呼吸。

其次,它們對環境溫度的需求,相較地球上的碳基生命來說,要更「狂野」不少。

比如一些矽基化合物具有非常高的熱穩定性,像矽-氧鍵可以承受大約600K的溫度,而矽-鋁鍵能承受將近900K的溫度。

對于這樣的矽基生物來說,200度甚至到400度才能讓它們感到舒適,而在我們覺得舒適的室溫下,它們很可能會被凍死。

最後,也是最明顯的一點,矽基生命的外觀,肯定和碳基生命有非常大的不同。

大部分研究者相信,矽基生命看起來更像是晶體,可以理解為擁有生命、會移動的水晶塊。

天文學家特倫斯·狄金森(Terence Dickinson)就曾在《外星人:地球人實地指南》《Extraterrestrials: A Field Guide for Earthlings》一書中,對矽基生命進行了簡單的描繪。

他的這種描繪,基本滿足了研究者,對自然矽基生命的初步想象。

其實除了矽基生命之外,宇宙中還有很多,可能存在的生命形式。

比如著名科幻小說家阿西莫夫,曾在 《並非我們所知的:論生命的化學形式》這篇文章中,從生物化學的角度,描述過6種其他的生命形態,比如砷(shēn)基生命、硼基生命,甚至是硫基生命。

看到這裡,應該有人已經發現了,我們對于非碳生命化學形式的各種猜想,本質上,其實只是我們對于,碳基生命化學,基本原理認知的延伸。

這主要是由于,我們對其他任何一種生命形式的完全無知,在很大程度上限制了我們的眼界和想象力。

與此同時,它也會導致一種悲催的情況出現——在太空探索中,人類遇到了外星生命,但是卻認不出它們。

其實根據這種可能,我們可以結合費米悖論思考一下,人類找不到外星人,會不會是因為,不同環境中誕生的生命形式不同,而我們缺少辨別的方法,這才看到了一個「寂靜」的宇宙呢?

反過來,是否有可能,宇宙主流的生命形式並不是碳基生命,而是某種人類完全未知的形式,我們才是別人無法發現和理解的「異類」呢?

而天體物理學家維克多·J·斯騰格(Victor John Stenger)的觀點更是激進,他認為,生命由分子組成,這個觀點其實也是一種「沙文主義」,在具有不同性質的宇宙中,原子核或其他結構,可能會以完全陌生的方式組裝,從而出現我們認知以外的生命形式。

如果按照卡爾薩根的觀點,碳基生命並不一定是宇宙中唯一的生命形式的話,那麼作為最有可能存在的矽基生命,它們和我們會有哪些不同之處呢?

首先,我們能夠確定的是,呼吸系統肯定會有極大的差異。

在有氧環境下,當碳在碳基生物的呼吸過程中被氧化時,會形成二氧化碳氣體,這很容易排出體外。

而矽在被氧化時,會形成二氧化矽,也就是玻璃或沙子,處理這樣的固體物質,會給矽基生命的呼吸系統帶來很大的挑戰,或者說困難。

除非某個星球上的溫度高到,能夠讓固態的二氧化矽變成氣態或液態,它們才有可能像地球生物一樣呼吸。

其次,它們對環境溫度的需求,相較地球上的碳基生命來說,要更「狂野」不少。

比如一些矽基化合物具有非常高的熱穩定性,像矽-氧鍵可以承受大約600K的溫度,而矽-鋁鍵能承受將近900K的溫度。

對于這樣的矽基生物來說,200度甚至到400度才能讓它們感到舒適,而在我們覺得舒適的室溫下,它們很可能會被凍死。

最後,也是最明顯的一點,矽基生命的外觀,肯定和碳基生命有非常大的不同。

大部分研究者相信,矽基生命看起來更像是晶體,可以理解為擁有生命、會移動的水晶塊。

天文學家特倫斯·狄金森(Terence Dickinson)就曾在《外星人:地球人實地指南》《Extraterrestrials: A Field Guide for Earthlings》一書中,對矽基生命進行了簡單的描繪。

他的這種描繪,基本滿足了研究者,對自然矽基生命的初步想象。

其實除了矽基生命之外,宇宙中還有很多,可能存在的生命形式。

比如著名科幻小說家阿西莫夫,曾在 《並非我們所知的:論生命的化學形式》這篇文章中,從生物化學的角度,描述過6種其他的生命形態,比如砷(shēn)基生命、硼基生命,甚至是硫基生命。

看到這裡,應該有人已經發現了,我們對于非碳生命化學形式的各種猜想,本質上,其實只是我們對于,碳基生命化學,基本原理認知的延伸。

這主要是由于,我們對其他任何一種生命形式的完全無知,在很大程度上限制了我們的眼界和想象力。

與此同時,它也會導致一種悲催的情況出現——在太空探索中,人類遇到了外星生命,但是卻認不出它們。

其實根據這種可能,我們可以結合費米悖論思考一下,人類找不到外星人,會不會是因為,不同環境中誕生的生命形式不同,而我們缺少辨別的方法,這才看到了一個「寂靜」的宇宙呢?

反過來,是否有可能,宇宙主流的生命形式並不是碳基生命,而是某種人類完全未知的形式,我們才是別人無法發現和理解的「異類」呢?

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