矽基生命和碳基生命哪個強?科學家:可以1個打是10個

2020-12-04 李論科學

如果宇宙中其他星球上存在生命,那麼有沒有可能是矽基生命呢?

我們經常能產生這樣的問題,是因為我們關於外星生命的討論經常都是以碳為基礎的,每當我們發現一顆新行星的時候,要想知道它上面有沒有生命首先會確認這個星球上有沒有液態水的存在,因為液態水是地球上碳基生命所必須的載體介質,是我們認為生命存在的必要條件。

還有地球上所有的生命都是由有機物構成的,而有機物中都含有碳元素,並以碳元素為骨架形成許多的有機大分子,如:蛋白質和DNA。所以我們地球的生物都稱為碳骨架生命,也就是碳基生命。並且我們還以呼吸的方式不斷地與自然界進行著碳循環。

但有些人認為,我們尋找地外生命不能局限於我們的認知,在宇宙中碳不一定是構成生命的核心元素,並提出了以矽為核心骨架的矽分子生命,也就是矽基生命。為什麼會瞄向矽這種元素呢?

因為矽和碳在元素周期表中同屬於一族,也就是在同一列,也就是矽在碳的緊下方,碳元素為6個質子,原子最內層是兩個電子,在外層是四個電子,矽有14個質子,有三層電子結構,分別為2、8、4。這意味著,碳和矽的最外層電子軌道都想獲得四個電子,所以它們有很多相同的化學性質。

你看,碳能和四個氫鍵合形成甲烷(CH4),矽也可以鍵合形成矽烷(SiH4);還有矽酸鹽和碳酸鹽是相似的化合物;而且矽的聚合物也能形成長鏈,可以含有氧原子形成有機矽的化合物,例如:矽氧烷,我們經常用它來合成纖維,因此有人認為矽基生命是一些可以活動的晶體,這種生命可能是由透明纖維絲連結在一起的。那麼這種生物有可能存在嗎?

我們無法準確的預測矽基生命是什麼樣子的,但是地球上的一些表明,生命的形成需要極其複雜的化學物質,如果我們想要讓成千上萬個原子穩定的形成有機分子長鏈,碳貌似是唯一的選擇。

因為碳有一些矽沒有的優點。碳比矽要活潑的多,非常容易形成任意大而複雜的分子,而矽就不行,而且矽的鍵合能力很差,化學鍵之間還不穩定,也就是說由矽形成的有機分子長鏈的熱穩定性很差,很容易斷裂,並且矽-氫、矽-氧鍵很容易被質子溶劑(也就是含有O-H鍵或者N-H鍵的溶劑)破壞。要知道O-H鍵(水)和N-H鍵(氨)的溶劑在宇宙中十分普遍。

這樣說來,如果真的存在矽基生命,它們真的很脆弱,輕輕的摔一跤化學鍵都可能被震斷造成骨折,也就是這種生命的結構不可能很大,太大的話穩定性很差,我們人類這種碳基生命,一個能打10個矽基生命。因為我們自身以碳為基礎組成的大分子長鏈就比它們的鍵合能力穩定。

在更重要的是,當碳被氧化時會形成二氧化碳和一氧化碳,這兩種氣體即使在低溫下也很容易被分解。這一特性意味著碳可以成為食物鏈底層的任何生命的基礎,比如植物。儘管二氧化碳是地球大氣中的一種微量氣體,但植物會過濾它來製造自己所需的食物和更多的植物。

另一方面,矽的氧化物主要形成固體礦物,很難被化學分解。直到19世紀,人們才發現矽是一種獨立的元素,因為很難把矽從氧化物中分離出來,而且矽在自然界很容易與氧結合。所以矽在生物體中的循環會存在大問題,因為簡單的氧原子是宇宙中第三常見的元素,僅次於氫和氦,這說明這些矽基生命走帶哪都很容易被氧毒死,整個機體還緩慢的被石化。

最後我想說的是,如果矽基生命真的可以存在,地球其實就是一個理想的場所

碳是恆星融合主要的早期產物,這就是為什麼它是宇宙中第四常見的元素。正因為如此,許多天文學家認為「碳世界」的存在,因為在宇宙中碳更加豐富常見,而且碳的優點還比矽多,那為什麼不是碳基生命呢?那為什麼我會說地球是一個理想的矽基生命的場所呢?

因為地球不是一個碳主宰的世界。地殼:氧氣(46.6%),矽(27.7%),其他一些物質(25.7%),排在最後的是碳(0.03%)。地球上的碳含量少得驚人,矽是地殼中含量第二豐富的元素,是碳的一千倍。與整個宇宙相比,地球上矽元素豐富,碳元素貧乏。

你看,碳其實在地球上並不豐富,在早期生命的演化中碳為什麼能憑藉量少而形成生命呢?完全是因為碳基生命比矽基生命更有優勢,更有可能。因此我認為,如果矽基生命真的有可能的話,它應該出現在早期的地球上,憑藉數量的優勢根本就輪不到碳。

還有個疑問,大家經常會想,為什麼非要找水呢?貌似水在宇宙中並不常見啊?其實這樣的想法是錯誤的,宇宙中的水真的是太多,多到你無法現象,你看水是由啥構成的?氫和氧,一個含量最多,一個第三多的元素。隨便鍵合都能在宇宙中形成超級大量的水,所以在宇宙中找水然後找生命是沒有錯的。

只不過我們要找的是液態水,並水以液態的形式存在才能誕生生命,而且液態水的存在也需要溫度和壓力比較適合的條件。

總的來說,矽基生命存在太多的BUG了,目前主流科學不認為它們可以存在,組成生命會適合最豐富的元素還是:碳、氫、氧。

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  • 碳基生命和矽基生命哪個強?科學家:1個可打10個!你猜誰打誰?
    文/行走天涯碳基生命和矽基生命哪個強?科學家:1個可打10個!你猜誰打誰?倘若問矽基生命和碳基生命哪個更強的話?那麼也許很多人都不了解矽基生命和碳基生命的區別在哪裡?實際上我們人類以及地球上的很多生物都被認為是碳基生命。這是因為地球上絕大多物質的組成部分都離不開碳元素。碳也被認為是地球上最穩定的一種元素,但凡和其他物質生成一種物質結構都是頗為穩定的。至於什麼是矽基生命呢?說明這種生命中最主要的元素組成肯定是矽。一直以來科學家都在宇宙中尋找類地行星,猜測這些星球上如果有生命被孕育出來的話,那麼有極大的可能性和人類非常相似。
  • 地球是碳基生命的天堂,而宇宙更適合矽基生命,矽基生命長什麼樣?
    生命是宇宙中最為神奇的事物,迄今為止,我們已知只有我們地球上有生命體,這裡是屬於碳基生命的世界,但是科學家們根據元素周期表上各種元素不同性質的表現認為,生命未必只會基於碳基存在,另外很可能還有硫基生命、氨基生命、硼基生命、矽基生命、砷基生命等,氨之外的這些元素的某些化學性質與碳元素相類,有可能與其他元素或化合物形成某種生命體。
  • 矽基生命與碳基生命有何區別?人類成為矽基生命,或能進入宇宙!
    但是在經過了半個多世紀搜尋無果的情況下,就有科學家提出了新的觀點,或許在宇宙當中的生命體並不是像人類一樣是碳基生命,而是矽基生命。在地球上,碳元素是還原性和氧化性最強的元素,以碳元素為基礎的高分子有機物數不勝數,也是地球生命化學反應所產生的產物。在地球上碳基生命是主導者,但是在地球之外的環境當中,碳基生物卻無法生存下來。
  • 碳基生命與矽基、硼基生命的比較
    硼基生命存在機率很低在硼、矽和碳這三種可以形成長鏈大分子的元素當中,首先可以排除硼。硼元素在宇宙中的數量十分有限,含量比碳元素低數百萬倍。儘管硼原子之間可以相互連接,也可以通過氫原子形成籠狀骨架,骨架上的氫原子連接形成硼烷,但這些分子簡單、封閉,因此它們不太可能成為構成生命的分子,也不可能存在於地球上的生物體中。矽基生命只能生活在無水星球矽元素比硼元素有希望多了。
  • 為什麼說矽基生命比碳基生命高級?矽基生命真的存在嗎?
    根據元素周期表的排序來看,碳元素是唯二能夠形成四個化學鍵的元素,這就造成了碳元素形成的化合物具有其它元素所不能比擬的多樣性!而地球上的所有生命就是通過碳元素為根基,搭建出了一個個迥異的生命。事實上並不是如此,可以說碳基生命是地球的專屬!
  • 地球生命為何只選擇碳基生命 而不是矽基生命呢?
    為什麼地球生命非得是碳基生命,而不是非碳基生命呢?外星生命有可能是矽基生命嗎?宇宙中到底有沒有非碳基生命?我們就來啃啃這塊硬骨頭。先說說,大自然為什麼讓地球生命自然選擇碳基生命?像碳原子竟有四隻手,這就意味著:它最多可以同時跟4個原子勾勾搭搭。這就有意思了,想想看每個碳原子都有四隻手,如果相互連接一起,上下左右前後,手拉手成三維結構,就會創造出千差萬別的各種碳骨架——這就成了各種各樣有機化合物的基礎。
  • 地球是碳基生命的天堂,而宇宙更適合矽基生命,矽基生命什麼樣?
    如果原子的核外電子太多,則會呈現出單純的氧化性,如果太少,則會呈現還原性,而只有碳原子的核外電子不多不少,正好四個,於是就同時具有了很強的氧化性和還原性。生物的一切反應都是一種化學作用,包括瞳孔的放大、情感的產生等等,而只有高活性的碳基分子才能夠保證這些化學反應的迅速產生,簡言之,這就是為什麼地球生命都是碳基的。 那麼,在地球之外,是否可能存在著以其它元素為基礎的生命形式呢?這很難說,如果有,那麼就一定是矽基生命了。之所以這樣說是因為矽和碳的化學性質極為相似,那麼如果矽基生命真的存在,它會是什麼樣子呢?
  • 碳基生命的天堂是地球,而宇宙更適合矽基生命.矽基生命是什麼?
    但是,這些地球以外行星的惡劣環境僅針對於碳基生命。地球上所有形式的生命都是基於碳的。為什麼?因為組成生物的基礎是胺基酸,所以胺基酸的形成需要氨基和羥基的連接,並且碳元素在該連接過程中起關鍵作用。當然,不僅存在可以同時表現出強氧化性和還原性的碳原子。生命基於碳的原因還有另一個因素。那就是碳基分子的活性。
  • 為什麼地球上都是碳基生命,科學家探索的矽基生命有沒有可能存在
    以現在的科學研究來看的話,主要原因在於有有機物,人體內那麼多種類的酶,都得益於碳的四個穩定鍵,如果是鐵基生物,那估計這個生物天天都在基因突變,矽雖然好一些但是矽太穩定了,反應太慢,要真有矽基生物,它的生化反應過程也不會是人類這樣的,否則這種矽基生物在咱們人類看來就和石頭沒什麼區別了。總而言之,不是碳基多優秀,全是同行襯託的好,只有碳才能行程穩定且種類豐富的化合物,才能支撐起生命的基礎。
  • 碳基生命、矽基生命、智能AI生命;有多少種可能的生命形式?
    地球上的所有生物都是碳基生物,包括人類在內都是以碳和水為基礎;地球上的碳基生物主要以氧氣和水作為能量來源。因為構成碳基生物的蛋白質,作為遺傳物質的嘌呤和嘧啶等物質都是烴衍生物,所以稱作碳基生物。(土衛六巨大的甲烷海洋和大氣層)其他星球上的碳基生命:理論上生命只要能和外界環境互動,獲取能量,即可完成生命形式;以甲烷為能量來源的碳基生命,極有可能存在於土衛六,土衛六有大氣層和甲烷海洋。
  • 聊聊碳基生命和矽基生命
    宇宙起源,黑洞,蟲洞,多維空間,相對論,量子力學,地外文明,迷失古蹟,不解之謎,科技前沿。從宏觀到微觀,從科技到科幻,我們一一為您呈現!  而外層電子如果太多,比如氧原子,很有可能氧化性太強,或者惰性太強(如惰性元素);而外層電子太少,或者太活躍的話,比如金屬,又主要呈現還原性,也無法形成複雜的分子。但是另外一個有4個外層電子的非金屬元素,矽,能不能稱為生命的基石呢?繼續往下看。
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