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?

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