為什麼科學家認為外星人需要水？

外星人必須是基於碳的生命形式嗎？我們是不是錯了？

為什麼科學家們假設外星人會是基於碳的生命形式？我們怎麼知道外星人需要水？他們還能長什麼樣？

其他地方的生命可能不是基於碳的嗎？當然，但是科學家認為外星生命更可能是基於碳的。為什麼？因為化學。

在周期表中的一列帶有紅色邊框的元素中，碳在這列的頂部。碳是最輕、最豐富的元素，在一個殼中有四個價電子，能容納8個電子。這意味著碳原子可以形成四個共價鍵，而氮（右邊）可以形成三個，氧（在氮氣右邊）可以形成兩個。這裡是甲烷的圖表，一個碳利用所有四個鍵的例子。

碳也可以形成雙鍵，允許強大，複雜的，分枝的分子，像丁烯分子。這意味著碳是一種輕而豐富的元素，能夠形成非常複雜和靈活的分子，這恰恰是生命所需要的環境。

那麼紅框中的其他元素呢?有個叫做雙鍵法則的規則說，第三周期及之後的階段不容易形成雙鍵。如果是這樣，化學鍵就很弱。所以，這一列越低，基於該元素形成生命的可能性就越小。矽能與自身形成雙鍵，形成不穩定的二烯。雖然矽是生命存在的可能性，但遠不及碳。不過科幻小說作家喜歡使用它，比如在《星際迷航》的一集《黑暗中的惡魔》中，企業號的船員遇到了以矽為基礎的外星人。

所以，我們尋找碳基生命的主要原因是它更可能存在。但第二個原因是我們知道它是什麼樣子。也許還有其他的生命不是基於碳的，但它對我們來說可能是如此的陌生，以至於我們不會把它認作生命。

因此，對於外星人。我們首先要定義「生命」。這在地球上並不常見，大多數事物要麼明顯活著，要麼顯然不存在，但當涉及到外星人時，這個定義就成了一個主要的矛盾點。有人認為有可能有這樣的生物由晶體構成，它們將以完全不同的時間尺度存在，生命周期至少為千年，生長周期至少為幾個世紀。然而，更可能的情況是一種具有細胞結構的碳基和水基生物，這可以歸結為以下幾點：

碳鍵，碳可以在四面體和長碳鏈中形成四個非極性鍵。沒有其他元素能同時做到這兩個，矽是最接近的，但是超過矽原子16個的矽鏈是不穩定的。

水是獨一無二的，因為它有很高的偶極矩和氫鍵。是的，許多分子都能做到這一點（氫鍵是使DNA鏈保持在一起的東西），但是對於水來說，氫鍵的強度與分子的大小成正比。

由於上述水具有高比熱容和高沸點，二者對生命都至關重要。

此外，水的極性很強，碳鏈可以形成非極性層。這使得你可以在微觀層次上，只使用熵值來構建單獨的結構。某種形式的極性、質子性溶劑和非極性結構是生命所必需的。把它顛倒過來，放在非極性溶劑中，效果幾乎不好。

因此，從理論上講，生命可以存在於甲烷或酒精溶劑中，但從化學角度來看，這些溶劑遠不適合生命存在，所以複雜的生命就不那麼可信了。