从宏观上看,地球是浩瀚星海中一颗很普通的星球,但从生命的角度来看,平凡的地球一点也不平凡,即使用这个词用“传奇”来形容实在是太过分了。
与恒星的距离恰到好处,又受到大气层的保护,让地球的环境温度非常舒适,液态水也可以留在地表。在这个大自然造就的“摇篮”里,地球上的生灵享受着生命的一切美好。
不过,唯有在地球上,才能享受美。在地球之外,绚丽多彩的宇宙空间其实充满了危险,对地球上的生命极为不利。
在太阳系中,除了地球,环境最舒适的星球无疑是火星,但所谓的“舒适”只是相对的。没有任何科技的帮助,地球上的生命是没有办法在火星上生存的,因为这里的大气层稀薄,液态水极其稀少,强烈的昼夜温差几乎是所有生命都无法承受的。
至于地球的另一位“姐姐”——金星,环境就更差了。完全失控的温室效应让金星变成了一个“高压锅”,连机器都无法“存活”超过二十分钟,更何况是有血有肉的地球生物。
然而,这种所谓的“邪恶”,其实只是针对碳基生命。就目前已知的情况而言,地球上所有的生命形式都是碳基的。
为什么?
自从分子生物学飞速发展以来,人类发现了一件事:地球上无论何种生命或生命形式,无一例外都是由25种元素组成的。
以人体细胞为例,总质量的96%由氧(65%)、碳(18%)、氢(10%)、氮(3%)组成,其余为一些微量元素,如钙、磷、铁等。
有人应该已经发现,细胞总质量中的氧含量高达65%,为什么叫碳基生命而不是氧基生命呢?
原因很简单。在地球上的生物体细胞中,大部分的氧气都不是以简单物质的形式存在,而是以水的形式存在。然而,水在稳定细胞结构和功能方面的作用远低于另一种元素——碳。这就是为什么说地球上的生命是基于碳而不是基于氧的。
为什么生命选择碳作为关键元素而不是其他元素?
高中化学告诉我们,分子中的原子是通过“化学键”连接在一起的。我们可以把化学键理解为钩子,原子的钩子相互连接形成分子。
然而,每个原子都有不同数量的钩子。例如,一个氢原子只有一个钩子,这意味着它只能钩住一个原子,而一个氧原子有两个钩子,这意味着它可以钩住两个原子。
相比之下,碳原子就非常厉害了,因为它有四个钩子,也就是说最多可以同时钩住四个原子,从而诞生了有机化合物的基础——碳骨架。科学家将含碳分子称为“有机分子”。
碳素凭借拥有挂钩的先天优势,如同建造城堡一般,构建出丰富多彩的碳基生命和碳基世界。
有很多元素的“臂”比碳还多。难道他们不能更好地构建复杂的分子结构吗?生命为何不孕育?
在粒子世界里,并不是旋臂越多越好,虽然元素越重(元素周期表后面),旋臂越多,但是当它们的复杂度足够时,就会有一个非常致命问题——稳定性不好,从根本上阻止了生命的出现。
此外,还有一个决定碳原子脱颖而出能力的重要因素,就是碳原子本身的活性。生物体内的一切反应本质上都是化学作用,如瞳孔放大、各种感觉的产生等,只有高活性的碳原子才能保证这些反应迅速出现。
地球全是碳基生命,那么地球之外有没有其他元素的生命呢?
这个问题没有人能给出答案,因为人类对宇宙的认识连“皮毛”都不少。但是,如果确实存在以其他元素为基础的生命形式,那么大概率是硅基生命。
为什么?主要原因是硅和碳在形态结构和化学性质上非常相似。
当然,虽然碳和硅很相似,但相似并不代表相同,所以硅基生命和碳基生命必然有着截然不同的外表和内在。
如果硅基生命存在,它会是什么样子?
首先,在有氧环境中,碳基生物体内的碳会与环境中的氧气结合,形成二氧化碳。由于它是气体,所以很容易从体内排出。
硅基生命遇到氧气会产生二氧化硅,而氧气是玻璃的主要成分。它是固体,不易直接排出体外。因此,硅基生命的呼吸系统肯定不同于碳基生命。
在科幻作家或科学家的想象中,硅基生命的外表几乎覆盖着一层晶体,类似于可以移动的水晶,而且它们体内没有水,取而代之的是二氧化硅能溶解氢氟酸或氢氧化钠。
其次,硅具有比碳更稳定的化学性质,例如更高的耐温性,这是碳无法比拟的。因此,碳基生命更喜欢地球低温舒适的环境,而硅基生命恰恰相反。他们喜欢高温高压的环境,因为这样的环境可以提高他们的活动能力。
虽然硅比碳更稳定,但它并非没有弱点。从化学的角度来说,硅在水中无法保持稳定,所以硅基生命肯定是怕水的,就算是宇宙中唯一的缺陷也无所谓。
试想一下,如果一种生命喜欢高压高温,不需要水,不需要氧气呼吸,那么它们可以生存的星球数量是极其惊人的。更不用说浩瀚的空间了。
在这种情况下,本是碳基生命乐园的地球,却成了硅基生命的“炼狱”,所以从这个角度来说,宇宙或许更适合硅基生命。
最后需要说明的是,硅基生命只是理论上存在,现实中基本不存在,因为硅基复杂分子非常脆弱,无法形成生命细胞结构。
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