为什么一些科学家认为外星生物生存所需要的条件一定是水,氧气之类的?

郜素清


外星生命的诞生是否一定需要水、氧气,这在学术界一直存在争议,有支持也有反对的科学家。我们需要捋一捋他们为什么支持或反对。

  • 支持方

想要诞生生命,需要有组成生命的物质。目前一百多种发现的已知元素,很多元素是没法诞生生命的,元素周期表上越靠后的元素越不稳定,而且在宇宙中存在的占比很小。生命更有可能诞生在具有存量丰富并且稳定的元素环境中。

在宇宙中,元素含量排名是:氢、氦、氧、碳、氖、氮、镁、硅、铁、硫等。除去惰性元素,含量最高的四个元素就是碳氢氧氮。如果最早的生命诞生是偶然中的偶然,那么从统计学角度来看,该生命最大概率是碳氢氧氮组成的。

以人类已知的生命举例,地球生命是以碳为核心元素。碳很特别,它的化合价是-4到4,在有机化学反应中具有可塑性极强的优势。碳的可塑性极强,并且很容易与氢氧氮元素的结合,要知道,氨基酸就是碳氢氧氮组成的。1969年,澳大利亚发现的一颗陨石中就含有氨基酸;欧洲宇航局的“罗塞塔”探测器也在彗星上发现了氨基酸。这说明了在宇宙中,碳氢氧氮四种元素更容易合成结合。

氨基酸的再次相互合成,需要的重要介质就是液体。支持者认为水是生命诞生的基础,因为水是所有液体中最好的溶剂,生命诞生最可能需要的24中元素,都能溶在水里。(但是支持者在这方面没有给出更有利的说服力,因为水非常容易汽化或凝固)如果以是否存在水为目标寻找生命,那么还得增加温度的条件,因为碳氢氧氮的化合物是很难再高温中保持稳定的。

氧气其实并不是生命存在的必要,因为在地球上已经发现了完全不需要氧气参与代谢的海底火山微生物。氧气在地球生命的作用是参与能量转化,如果生命是块电池,氧气就是电池的两极金属片。

说完支持方的灌顶,这儿就得提到人们常说的 “硅基生命”,在元素周期表示,硅与碳很相似。但是,硅的化合键很不稳定,以硅为核心的化合物容易分解;而且硅与氧的结合十分紧密,使得硅元素无法同其他用来传递能量的元素结合。

  • 反对方

反对者认为生命不一定就是需要有机化学参与的生命形式,也可以是无机化学,甚至是量子生命体。他们认为生命的存在不一定需要稳定的结构,那些只能活几纳秒的神秘生物,它们只要能够传递自身的遗传信息。量子领域内可能存在特殊的生命形式,它们以不确定的形式存在,它们骤然消逝,但也能留下自身的遗传信息。

有些反对者支持的是硼基生命。硼的共价键是3个,但是在稳定硼烷中,硼的配位数很多。由于硼的缺电子性,导致硼烷反应与有机反应不同,如果存在硼基生命,那么它们的生存形式是完全不同于碳基生命。有人认为,硼基生命可能存在于温度很低的氟化氢海洋中,而且硼的化合物有承担氨基酸一样功能的潜力。

还有的反对者认为,碳基生命不一定生活在水和氧气的环境中,也可能存在于液态氨和氮气的环境中。氨分子和水分子的结构极其相似,液态氨的溶解能力也很强。

生命是否需要水和氧气,科学界各执一词。但是目前科学家寻找生命,依然是以是否有水作为前提条件。因为还是支持方的那个观点,有水的地方诞生生命的概率更大。寻找生命本就及其困难,所以只能从概率最大的切入点去寻找。


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