人類是宇宙中得孤兒?放眼宇宙!神秘的硅基生命可能在你我身邊!

2023年05月09日19:26:06 科學 1943

人類會是宇宙中唯一的生命嗎?人類真會如此孤獨嗎?人們不信!於是人類開展了地外生命的探索,去星辰大海尋找其他生命的存在。

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生命的定義

那麼什麼才能被稱之為生命呢?按照目前地球上生命的形態,生命是具備能量代謝功能,且能夠回應刺激,並且進行繁殖的開放系統

而從宏觀宇宙的角度來講,生命更可以定義為「自發維持熵增狀態的系統「。就是在混亂中尋求有序,實現整個宇宙的平衡。

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生命的基本組成是什麼?

而組成我們生命的什麼呢?是一個個的細胞嗎?不是!病毒也是生命的一種類型,它們就沒有細胞,因為它們比細胞還要小很多。

於是人們不斷調整放大鏡的倍數,不斷探究組成生命更基本的元素:分子無論是動物也好、植物也罷,或者是細菌、病毒這樣微小的生命都是基於初級的分子層面的碳基結構

以碳元素為基礎,構成氨基酸,再組成更大規模的組織,逐級鏈接。隨著規模地不斷升級,複雜度也在指數倍地增長,才演變出我們地球上豐富多彩的生命樣式,其中就包含我們人類。

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那麼,你有沒有想過,為什麼會是碳呢?

碳基生命的形成基礎

從物理學的角度來分析:碳原子有四個電子,易於連接氨基羥基的結構。因為碳的得電子能力與失電子能力相當,是一個非常容易與其它原子結合的能力。如同一位社交達人,可以方便且快速地組成碳鏈,整合資源,形成合力,搭建龐大地結構。

可能有人會說,比碳活潑的元素很多,為何碳基可以成為生命的基本元素呢?這又不得不說碳的易得性。千軍易得一將難求,卧龍不常有,而碳元素隨處可在,所以它才有組成生命基礎的條件。

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但是,生命真的只有碳一個基礎元素嗎?

當我們翻出元素周期表,可以看到在碳族中還有其它成員:硅(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、鈇(Fl)

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其中硅元素就在碳的下一行,同樣具備外層四個電子,具備鏈接其它原子的「社交能力」。而且硅元素也廣泛的存在於宇宙之中。既然基礎條件都一樣,那麼以「硅」為基礎的結構,能否形成一套硅基生命呢?

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硅基生命的研究

時間的指針撥回到百餘年前,1891年的德國波茨坦大學,這裡有一名天體物理學家儒略申納,以硅基生命存在的可能性為題發表了論文,正式拉開了硅基生命的研究!

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在他之後,眾多的學者投身到此項研究中來,其中有人設想過硅-鋁生命體,硅酸鹽生命體。這些生命形態與我們熟知的碳基生命有著很大的區別:硅基生物可以很堅固,如同我們認知的石英,它們可以承受超高的壓力,忍耐600K到900K的高溫。同時,硅基生命也會很脆弱,一旦遇到氧氣就會變成二氧化硅,形成地球長常見的沙子;要麼就溶於水,被分解為其它物質。所以,對於硅基生命來說,地球就是一座煉獄。

但是,浩瀚宇宙並不是只有地球一顆行星。即便是在太陽系,都有不少行星、衛星存在無氧、無水的環境,更適宜硅基生命的存在。

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人類探求地外生命很多年,都沒有確定的進展,也許就是因為人類把生命誕生的條件想得太苛刻了。總是按照人類熟悉的環境來尋找。如果是有硅基生命的存在,它們會否在我們熟悉的「宜居帶「之外呢?

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地球上的硅基生命

又或者,在我們熟知的地球,會否有硅基生命的存在

我國著名科幻作者劉慈欣在他的小說《山》中,曾描述過由PN結為基礎組成的機械生命,就是在行星內部高溫高壓的環境下誕生、繁衍、發展成為文明、研發出高超的科技。

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當然,這只是科幻的一部分。不能算作真的研究。但人類卻發現地球上存在的疑似硅基生物——硅藻

硅藻起源很早,不晚於侏羅紀早期,在地球生命的演化過程中長期陪跑。但它特殊的二氧化硅細胞壁是有別於碳基生命的最大特徵。如果硅藻算是硅基生命體,那也就意味著你我身邊就存在著硅基生命!

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不過,很可惜的是,硅藻的硅基外殼只是從周圍環境中收集的硅基物質,而並非由硅基形成的大分子結構組成的生命。歸根結底,硅藻還是碳基生命,只是套了一個硅基外殼而已。就如同披堅執銳的戰士,說白了還是有血有肉的人。

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硅基生命的研究進展

隨著實驗技術的發展,人類對於硅基生命的研究,逐步從科幻、猜想來到了實驗。科研者們通過合成硅烷硅氧烷等分子結構,模擬硅基物質從簡單到複雜的演化過程。但隨著實驗的深入,研究者們發現,硅基物質很難朝向生命體的方向進化

首先,硅原子的鏈接力不像人們想像的那樣好。它並不是碳原子那樣的交際達人,更像是一位高冷的貴婦。十指不沾陽春水,根本不會下場幹活。感覺就像重金聘請的CEO,卻從不深入基層了解情況,讓人大失所望。

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然後,硅氧烷極容易縮合。即以硅基為主的基礎分子很難形成氨基酸、核苷酸那樣規模的單體分子。就類似於劣質的磚頭,壘個小灶台還可以,蓋個房子動不動就塌了。

當然,以上實驗都是在地球環境中進行的。可能有人會質疑,在我們碳基生物生存的環境中去模擬硅基生命的演化,很難還原真實環境。於是,另一批研究者將研究方向改為宇宙深處!

按照最初設想,如果宇宙中廣泛存在適宜硅基生命誕生的環境,那麼總應該留下一些蛛絲馬跡。但很可惜,在一些墜落地球的隕石上,人們甚至找到了高級碳基化合物,但卻找不到硅基化合物。甚至連硅烷、硅氧烷等基礎物質都沒找到過

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經過長期的探索與實驗,我們幾乎可以斷定:硅基生命只是人類在認知不足的情況下誕生的假說罷了。就如同遠古時期的神話,雖然它沒有客觀依據,但確實陪伴人類上百年、上千年的精神支柱。

現代的人類,可以甩開硅基生命這跟拐杖了。但並不意味著對於硅基生命的探討和研究都一文不值。通過對它們的研究,人類掌握了更多的知識與技巧

非碳基生命

當我們把目光再次放回到元素周期表,除了硅,其實還有硼、還有磷,它們都具備比硅更好的鏈接性和成鍵多樣性。說不定在遙遠的宇宙深處,存在著硼基生命磷基生命……等等。當然,關於此類研究,同樣需要科研工作者們付出艱辛的努力。

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雖然硅基生命的存在可能性已經非常渺茫,但是硅基生命理論的出現以及相關研究,讓我們人類對於生命的探索更近了一步,也讓我們人類更加深刻地思考,究竟什麼才算是真正地生命?

作者:方驥 校稿:川川

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