硅是地殼中第二豐富的元素,為什麼地球上沒有硅基生命?

地球 宇宙 月球 火星 星辰大海路上的種花家 2019-06-26

科學家拿確實有沒有氧氣來判定這個星球上有沒有生命,那麼人家外星人靠氫氣氦氣來呼吸不行嗎?其實這個話題咋看上去非常具有說服力,宇宙那麼大,為什麼都要像人類一樣呼吸氧氣,需要水以及碳水化物補充能量,就不能呼吸氫氣氦氣甚至氮氣,不行嗎?不妨來看看有這樣的可能嗎?

硅是地殼中第二豐富的元素,為什麼地球上沒有硅基生命?

一、有多少種可能的生命?

不要以為就你們想到了宇宙中存在其他類型的生命,因為科學家的腦洞比各位大多了,要不然各位咋就沒成為科學家呢?那麼有多少中可能的生命類型呢?

碳基生命

1.碳基水基生命,以碳為核心元素,水為介質的生命類型

2.碳基氨基生命,以碳為核心元素,氨為介質的生命類型

3.硼基硼基氟化氫基生命,以硼為核心元素,氟化氫為介質的生命類型

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硅基生命 以硅為核心元素,硅烷為介質的生命類型

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能量形式的生命 以內量形式(沒有實體)存在,比如等離子體狀態的生命類型

人造類型的生命 不做新陳代謝的生物電能或者量子計算機為載體的生物

以電磁波與信息形式存在的生命

你不得不佩服科學家的腦洞,但問題提出很簡單,求證卻很難,所有大膽設想,嚴密論證的科學思維就要了科學家的親命!

二、迄今為止發現了哪幾種類型的生命?

當然您並沒有猜錯,我們在地球上僅僅是發現了碳基類型的生命,在月球和火星上均未發現任何類型的生命,而更遙遠的宇宙深處,除了發現部分有機分子以外則是一片空白,留待各位去發現!

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三、為什麼地球上有那麼多可能形成生命的化合物,卻只出現了碳基生命?

這是一個非常好的問題,這首先得來了解下碳元素的特性:原子有四個自由電子,其還原性和氧化性基本相當,而且碳原子只有兩個電子層,比同族的鍺、錫,硅,鉛等元素強一些,並且碳鏈通過碳原子的勾勾搭搭長度可以有2個一直到數千個,因此以碳鏈為骨架的有機分子是地球上無數有機化合物的基礎!而碳基生命從碳水化物中獲取能量的過程則是有氧化過程完成的,儘管碳基在地球上多種優越性,但碳基生命分子結構並不穩定,無論是高溫還是低溫都可以破壞這個結構,或者在輻射的條件下可以達到破壞條件,因此從這個角度講碳基生命也是非常脆弱的!

硅是地殼中第二豐富的元素,為什麼地球上沒有硅基生命?

那麼吃瓜群眾的問題也來了,為什麼就有四個電子的碳原子可以呢?別的不行嗎?其實並不是,其他組成分子鏈更復雜的完全沒有問題,但關鍵並不是要複雜,而是要穩定,因為生命需要有一個穩定的載體!

硅是地殼中第二豐富的元素,為什麼地球上沒有硅基生命?

四、硅跟碳的功能類似,也許會稍稍弱那麼一點,但地殼中硅元素最豐富(除氧元素以外),為什麼從未出現硅基生命?因為硅可以形成硅烷或者硅酮等長鏈的方式形成生命,而且更具硅化合物的特徵甚至可以在高溫下生存,這不是更具優越性?

1.硅形成鏈的能力是比較差的,硅烷的硅數只能達到8而且穩定性非常差。

2.其實硅烷以及衍生物的熱穩定性也非常差

3.很多溶劑都會破壞硅-硅鍵,無法作為生命的介質

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所以硅形成硅基生命的希望是幻滅的,即使硅元素是地殼中第二大元素也沒有毛用!

五、也許宇宙中有條件迥異的星球,為什麼我們只找有液態水星球的生命?

硅是地殼中第二豐富的元素,為什麼地球上沒有硅基生命?

這理解起來其實不難,宇宙中的天天何止千千萬,但據我們所知也就地球上形成了生命,這是最好的案例,也是唯一的案例,那麼我們在尋找生命時候當然會傾向於和我們條件類似的星球,並且碳基生命有如此多的優勢在地球如此優秀條件的星球中脫穎而出,這都是有原因的!假如我們放著這麼大個案例不去參考,非得要太陽上找生命,很抱歉,你可以領盒飯走人了!

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地球生命的演化史

另外碳基生命的介質-水是非常關鍵的,因此係外行星搜索時我們會非常感興趣液態水的存在,但我們並不是特別關心氧的存在,為何會如此,氧不是生命必須的氣體嗎?其實不然,在地球上就有很多不需要氧就能生存的生命,比如大腸桿菌可以有氧也可以無氧(發酵來獲取能量),乳酸菌則有氧無氧都主要利用發酵!但有一點要指出的是隻要有水就會存在氧氣,因為液態水的存在,在溫暖的氣候下會大量蒸發,而高層大氣中的光解則會讓氫元素逃逸而留下氧元素,儘管非常微量,但數十億年累計將是非常可觀的數量!

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