宇宙中的真存在“硅基生命”吗?硅基生命是否比碳基生命更高级?
科幻小说中经常出现硅基生命,实现中人类也总幻想宇宙中肯定存在完全不同于我们目前形态的生命。而硅元素作为和碳元素类似的一个元素,真的可以作为构成硅基生命的基本元素吗?硅基生命真的存在吗?
一切有关硅基生命的描述都不过是我们的幻想而已。因为硅基生命的存在会面临很多无法解决的问题:
1.硅基生命如何呼吸
硅基生命的提出,就是模仿碳基生命,把硅取代碳而提出的。碳基生命吸入氧气,呼出二氧化碳。类似地,硅基生命虽然可以吸入氧气,但是却呼不出来二氧化硅,因为二氧化硅就是固体结晶,石头的主要成分,根本不是气体。所以,如果硅基生命存在,肯定不是靠氧气呼吸,
于是有人说,硅基生命可以吸入氟化氢,呼出四氟化硅这种气体硅化合物啊。但是要知道,氟化氢可是专门腐蚀硅氧化合物啊,还没等硅基生命吸入氟化氢,自己表皮就被腐蚀完了。而其它的气体更是不行,更本无法和硅化合物反应。所以说,硅基生命的存在,呼吸是个不能解决的矛盾,除非硅基生命不呼吸。
2.硅氧化合物的稳定性
硅氧化合物,特别是一些含硅氧的长链化合物,本身并不稳定。比如硅基生命的遗传物质,在水环境中更本就无法稳定存在。所以,硅基生命是抗拒水分的,而没有水分的生命,很难相信如何进行化学反应、能量交换、神经信号的传导。
3.如果硅基生命存在,为什么在地球上或者其它行星上并未发现任何有机硅或者简单的硅基生命呢?
人类一直在追寻地球生命的起源,也努力寻找地外类地行星,期盼这些类地行星也能够产生生命。根据现在的生命起源学说,认为生命来自于自然界偶然产生的有机化合物,在特殊的情况下各种排列组合,慢慢一步一步演化成了生命。如果生命都是宇宙自然演化而来,那么硅基生命也应该和地球生命的演化进程差不多。可是,在外太空的星球上,人类甚至都发现了少量的碳基有机物,但是却未发现硅基有机物,这就暗示硅基生命不可能自然产生。
而事实的观测结果也证明了这一点,如果硅基生命可以存在,那它们需要的环境很简单,不需要呼吸不需要水,还耐冷耐热。也就是说只要是有大量硅元素的星球,基本都符合硅基生命诞生的条件。特别是地球,连碳基生物都可以自然诞生,硅基生命也应该可以诞生。而其它岩石星球,也有大概率诞生硅基生命。可是,探测结果却都告诉我们,不论是地球,还是人类目前已经观测的千千万万岩石星球,没有一个有硅基生命的痕迹。
碳之所以是地球生命的基础,根本原因是碳原子可以形成4个化学键,因此可以和4个不同的原子相结合,形成复杂的大分子。硅在元素周期表上位于碳的正下方,它也可以形成4个化学键,理论上也可以和4个不同的原子相结合,但硅和碳有一个本质的不同,那就是硅原子不能形成二价键和三价键,这就大大减少了大分子的种类,不像碳原子那样可以形成长链,甚至环形的大分子。
学过有机化学的人都知道,这两种大分子才是有机分子最牛的地方,大家熟悉的淀粉、蛋白质和核酸等等重要的大分子都是由碳原子首尾相连形成的碳骨架支撑起来的,硅不可能形成这样的大分子,因此也就很难形成生命。
另外,硅原子和其他原子形成化学键所需的能量要比碳高很多,这一点也是不小的障碍。
硅基分子还有一个非常重要的缺陷,那就是硅原子和其他原子形成的化学键很容易被水分子破坏掉,碳则不会。水对于生命的重要性几乎和碳一样重要,因为水有个很重要的特质,那就是它维持液态所需的温度范围非常大。大部分液态物质的温度窗口都很窄,温度稍微高一点就气化了,温度稍微低一点就变成固体了,都不适合作为生命的溶剂。地球上多亏有大量水分子,使得地球历史上绝大部分时间里都有一个巨大的海洋,生命就孕育在海洋里。
有一个数字很能说明碳和硅的不同:地壳里含有的碳原子总量还不到硅原子的1%,但生命还是选择了碳作为基础,由此可见碳原子远比硅原子更加适合形成生命。
所以,硅基生命肯本不存在,宇宙根本无法自然诞生硅基生命。
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