水對生命太重要了,但在宇宙中,有生命是以液態甲烷為基礎的嗎?

2020-12-22 悟空科學世界

在地球上,如果生物沒有水,那就不能生存。水覆蓋了地球大約70%的表面積;在人體內,它佔據了60%左右;也就是說,水無處不在。這很好,也特別重要,因為沒有它,生活將變得不可能了。

水似乎無處不在

但是,水有什麼特別之處致使它對生物如此重要呢?

科學家們知道,地球上有一些有機體在沒有氧氣的情況下也是能存活的。這些生物可以通過氫氣,甲烷和其他化合物來維持生命。例如,植物通過呼吸二氧化碳,並從太陽那裡獲取大部分能量,這種化學反應稱為光合作用。還有一些生物生活在海底,在那裡它們從未見過太陽,但它們能從海底的熱液噴口獲得能量。

然而,地球上的所有生命都有一個共同點:每一個生命都需要水才能生存,包括人。

因此,水無處不在。事實上,除了地球,我們在其他星球上也發現了水,例如火星、木衛二等。也就是說,當我們把分光鏡指向天空時,我們發現,水是太空中最常見的分子之一。僅憑這一點,就足以解釋為什麼我們如此依賴於這種液體。生命不可能在稀有分子的基礎上產生。但是,水只是生命依賴它的原因之一。水有一些奇妙的特性,這就是生活的完美結合。

水的獨特性質

首先,在一定溫度下,水在地球上保持液態狀。與固體相比,液體是營養物質和其他重要化合物更好的輸送介質。地球上大部分水都是以液體形式存在的。

其次,水是一種極好的溶劑。它甚至可以被稱為萬能溶劑,因為幾乎所有的物質都可以溶解在水中。

在一定的地球溫度範圍內,水是唯一一種可以成為液體、固體和氣體的天然物質,而生命需要它。

由於水可以蒸發,所以它能擴散到整個地球。陽光使水變成氣態,水蒸氣的密度很低,這樣水蒸氣會上升到大氣中。水蒸氣的性質是這樣的:它聚集在空氣中的塵埃顆粒周圍,化作浮雲。雲層遍布整個星球,最後水以雨的形式回到地球上。

當有少量的水時,它看起來是透明的。但當水的量很大時,它就會獲得淡藍色的色調。這是因為水不能吸收光譜中藍色部分的光。

藍光是由短而高能的電磁輻射波組成的。這種類型的輻射有時會對有機分子有害,但太空中充滿了這種輻射。暴露在這種輻射下的有機分子都會迅速被破壞。但是,如果同樣的有機分子被包裹在一塊巨大的宇宙冰(如彗星)內部,那麼它們就能免受高能電離宇宙輻射的有害影響。這也使得生命的構建結構可以遍布整個太陽系的原因,甚至包括整個銀河。

我們不知道有哪一種生命形式離開水了還可以繼續生存。

尋找太空中的水

這就是為什麼航天局如此專注於在太空中尋找水的原因,並弄清楚在其他行星上的生存情況。這也是我們所知道的唯一標準,即:有液體水可能就有生命存在。

但是,所有這些並不意味著太空中的其他生命都需要水。只是說,我們是以地球上的觀點去看待周圍的一切。

換句話說,外星生命可以使用其他液體。氨和甲烷具有相似的特性,因此它們是合適的替代品。然而,天文學家從未在太空中發現過大量的氨積累,而且氨和甲烷只有在極低的溫度下才能變成液體。

土衛六的降雨

土衛六的平均溫度是零下179攝氏度,可以講,這是非常寒冷的。然而,土衛六是太陽系中除地球外表面唯一有液體的天體,這液體不是水,而是甲烷。在土衛六上也有水,但都被凍住了,像石頭一樣堅硬。

如果土衛六上有生命的話,那它們可能是以甲烷為基礎的。在這種情況下,生物活動將極大地改變土衛六大氣中的氫含量,而且這一影響是足夠大的。

有一些證據表明了這個過程的存在。土衛六大氣層中較低的層所含的氫比科學家們想像的要少。正如我們所期望的那樣,有東西在土衛六的表面上產生了氫氣。

但是,這只是我們初步得出的結果。也許我們根本就不了解土衛六大氣層的化學過程。我們只是把它們當作一種生命形式的證據,而這種生命形式使用了我們從未遇到過的生物化學。

因此,至於生命是不是可以使用液體甲烷?或者說是不是以液體甲烷為基礎的?這是未知的。但目前我們還不能否定它。

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