地球為何選擇了碳基生命?假如存在“硅基文明”,它們長啥樣!

        來源:hao123百家號     時間:2022-03-03 13:37:11

        什么樣的生命形式被稱為硅基生命?為什么我們人類乃至地球上的一切已知生命,都被稱為“碳基生命”呢?宇宙中可能存在哪些生命形似?

        從地球出發,“碳基生命”是我們人類目前已知的唯一一種生命形式,那所謂的“碳基”究竟是什么意思呢?從元素周期表里我們可以知道,目前人類已知的元素一共有118種。在現有的科學邊界內,我們人類所知道所了解的一切,從燦爛的星河到微小的細菌,從高山河流到螻蟻浮游,這些都是由這118種元素排列組合構成。

        對我們地球生命而言,基本上都是由29種必需的化學元素構成,而其中“碳、氫、氧、氮”這四種元素又是其中的核心組成,因其其成分最多,所以是最重要的4種元素。其中“碳元素”更是重中之重,現有的科學分析結果顯示:碳元素對細胞的結構和功能起著支撐性和決定性作用,因此包含人類在內的地球上的生命被稱為“碳基生命”,而我們人類組成的文明就被稱為“碳基文明”。

        地球生命的29種元素

        從結構上看,碳原子作為元素周期表里的第6號元素,它的相對原子質量約為12,原子核內擁有6個質子,核外電子也是6個,分為2層,其中第二層擁有4個核外電子。在與其他元素結合時,碳最容易與其他元素形成4個穩定的化學共價鍵。這種結構導致碳元素組成的物質一般都十分穩定,因此這種+4價結構是自然界中幾乎所有有機物的組成基礎。

        對有機分子而言,最簡單的就是CH4甲烷,復雜的則能形成DNA和蛋白質。從結果上來看,碳元素化合物是有機化合物里最大的家族,碳結構成為了自然界中所有生命共同的選擇。于是有人就要問了,能不能存在一種元素,可以取代碳的位置呢?

        關于是否有取代碳的元素,這個問題已經引發了數百年的思考,可以說是自從人類發現碳原子是組成生命基礎的那一天就開始了。這么多年來,我們基本已經確認,地球上不存在除碳基生命以外的其他生命形式。于是,科學家們開始了對整個宇宙的思考,在宇宙的其他未知角落里,是否存在其他的生命形式呢?

        于是“碳基生命”這個概念于1891年被首次提出,于是有人要問了,為啥偏偏選中了“硅元素”呢?其實從元素周期表上我們就不難發現。

        一般來說,處于同一族的元素都具有相似的化學性質,而硅元素就和碳元素一樣,也處于IVA族。硅元素擁有14個核外電子,其3層電子結構的最外層也是4個電子,也容易形成4個共價鍵。因此,硅元素也能形成長鏈和聚合物,因此硅元素理論上有可能構成形成生命的“有機”化合物。

        相關理論推測,假如硅基生命真的存在的話,那么它們的呼吸系統與我們碳基生命會產生很大的差別。我們人類作為碳基生命在進行有氧呼吸時,能量物質里的碳元素會被氧化,形成二氧化碳排出體外。而硅基生命則不可能發生這種反應,因為同樣原理生成的SiO2(二氧化硅)本質上是固體,也就是我們常說的玻璃或者砂子。

        所以,想要達到同樣的呼吸效果,那么硅基文明一定要生活在一個溫度非常高,高到可以使SiO2(二氧化硅)變成氣體的星球上。不僅如此,他們的身體也要耐高溫,不然扛不住這樣的高溫呼吸。不僅如此,硅基生命的外形應該是一種偏透明的晶體結構,這是硅本身的化學性質所決定的。

        另外,由于硅難以在水中保持穩定性,所以硅基生命的生存根本不需要水的存在。這點碳元素與之恰好相反,因為碳元素非常需要水中的氫氧元素,這也是科學家們尋找地外生命的重要依據之一。

        說了這么多關于硅基生命的想法,其實如今硅基生命的存在已經基本被科學家們否定了,因為以硅元素為框架的基礎化合物非常不穩定。所以,在自然狀態下,宇宙想要演化出硅基生命要比演化出碳基生命難上無數倍。

        那為何人類還是會對硅基生命抱有如此大的幻想呢?那是因為硅基生命這幾種可能的特征實在是令人向往。比如壽命問題,硅基生命的壽命基本上是無窮的;還比如大腦的發達程度,硅基生命的大腦擁有的運算能力遠遠比人類強大。這就像人類所說的,將人類的思想復制或者轉移到電腦身上,其實這本質上也是想成為硅基生命。

        一些人想得很美好,復制到電腦身上成為硅基生命后,人類就可以不用呼吸吃飯,不用睡覺休息, 能適應各種嚴酷環境,還能永生不死,只需要可以無限供應能量。當然,這些對現在的人類來說基本是屬于天方夜譚。

        那么,除了碳基生命和硅基生命,還可能存在其他的生命形式嗎?在科幻領域還出現過這幾種生命形式:砷基生命,硼基生命,硫元素,能量生命,等離子生命。

        其實歸根結底,我們對于一切其他生命形式的猜想都是基于碳基生命的,我們總幻想他們應該有和碳基生命相同或者類似的原理或者反應,我們總用科學的邊界去限定其他的生命形式,這既是我們的偏見,又是我們的無奈。

        很顯然,我們陷入狹隘了,宇宙中假如真的有其他生命形式,他們的生活與組成,應該是我們完全不能理解的,我們所有的猜想都作廢。

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