人类是宇宙中得孤儿?放眼宇宙!神秘的硅基生命可能在你我身边!

2023年05月09日19:26:06 科学 1943

人类会是宇宙中唯一的生命吗?人类真会如此孤独吗?人们不信!于是人类开展了地外生命的探索,去星辰大海寻找其他生命的存在。

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生命的定义

那么什么才能被称之为生命呢?按照目前地球上生命的形态,生命是具备能量代谢功能,且能够回应刺激,并且进行繁殖的开放系统

而从宏观宇宙的角度来讲,生命更可以定义为“自发维持熵增状态的系统“。就是在混乱中寻求有序,实现整个宇宙的平衡。

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生命的基本组成是什么?

而组成我们生命的什么呢?是一个个的细胞吗?不是!病毒也是生命的一种类型,它们就没有细胞,因为它们比细胞还要小很多。

于是人们不断调整放大镜的倍数,不断探究组成生命更基本的元素:分子无论是动物也好、植物也罢,或者是细菌、病毒这样微小的生命都是基于初级的分子层面的碳基结构

以碳元素为基础,构成氨基酸,再组成更大规模的组织,逐级链接。随着规模地不断升级,复杂度也在指数倍地增长,才演变出我们地球上丰富多彩的生命样式,其中就包含我们人类。

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那么,你有没有想过,为什么会是碳呢?

碳基生命的形成基础

从物理学的角度来分析:碳原子有四个电子,易于连接氨基羟基的结构。因为碳的得电子能力与失电子能力相当,是一个非常容易与其它原子结合的能力。如同一位社交达人,可以方便且快速地组成碳链,整合资源,形成合力,搭建庞大地结构。

可能有人会说,比碳活泼的元素很多,为何碳基可以成为生命的基本元素呢?这又不得不说碳的易得性。千军易得一将难求,卧龙不常有,而碳元素随处可在,所以它才有组成生命基础的条件。

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但是,生命真的只有碳一个基础元素吗?

当我们翻出元素周期表,可以看到在碳族中还有其它成员:硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、𫓧(Fl)

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其中硅元素就在碳的下一行,同样具备外层四个电子,具备链接其它原子的“社交能力”。而且硅元素也广泛的存在于宇宙之中。既然基础条件都一样,那么以“硅”为基础的结构,能否形成一套硅基生命呢?

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硅基生命的研究

时间的指针拨回到百余年前,1891年的德国波茨坦大学,这里有一名天体物理学家儒略申纳,以硅基生命存在的可能性为题发表了论文,正式拉开了硅基生命的研究!

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在他之后,众多的学者投身到此项研究中来,其中有人设想过硅-铝生命体,硅酸盐生命体。这些生命形态与我们熟知的碳基生命有着很大的区别:硅基生物可以很坚固,如同我们认知的石英,它们可以承受超高的压力,忍耐600K到900K的高温。同时,硅基生命也会很脆弱,一旦遇到氧气就会变成二氧化硅,形成地球长常见的沙子;要么就溶于水,被分解为其它物质。所以,对于硅基生命来说,地球就是一座炼狱。

但是,浩瀚宇宙并不是只有地球一颗行星。即便是在太阳系,都有不少行星、卫星存在无氧、无水的环境,更适宜硅基生命的存在。

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人类探求地外生命很多年,都没有确定的进展,也许就是因为人类把生命诞生的条件想得太苛刻了。总是按照人类熟悉的环境来寻找。如果是有硅基生命的存在,它们会否在我们熟悉的“宜居带“之外呢?

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地球上的硅基生命

又或者,在我们熟知的地球,会否有硅基生命的存在

我国著名科幻作者刘慈欣在他的小说《山》中,曾描述过由PN结为基础组成的机械生命,就是在行星内部高温高压的环境下诞生、繁衍、发展成为文明、研发出高超的科技。

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当然,这只是科幻的一部分。不能算作真的研究。但人类却发现地球上存在的疑似硅基生物——硅藻

硅藻起源很早,不晚于侏罗纪早期,在地球生命的演化过程中长期陪跑。但它特殊的二氧化硅细胞壁是有别于碳基生命的最大特征。如果硅藻算是硅基生命体,那也就意味着你我身边就存在着硅基生命!

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不过,很可惜的是,硅藻的硅基外壳只是从周围环境中收集的硅基物质,而并非由硅基形成的大分子结构组成的生命。归根结底,硅藻还是碳基生命,只是套了一个硅基外壳而已。就如同披坚执锐的战士,说白了还是有血有肉的人。

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硅基生命的研究进展

随着实验技术的发展,人类对于硅基生命的研究,逐步从科幻、猜想来到了实验。科研者们通过合成硅烷硅氧烷等分子结构,模拟硅基物质从简单到复杂的演化过程。但随着实验的深入,研究者们发现,硅基物质很难朝向生命体的方向进化

首先,硅原子的链接力不像人们想象的那样好。它并不是碳原子那样的交际达人,更像是一位高冷的贵妇。十指不沾阳春水,根本不会下场干活。感觉就像重金聘请的CEO,却从不深入基层了解情况,让人大失所望。

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然后,硅氧烷极容易缩合。即以硅基为主的基础分子很难形成氨基酸、核苷酸那样规模的单体分子。就类似于劣质的砖头,垒个小灶台还可以,盖个房子动不动就塌了。

当然,以上实验都是在地球环境中进行的。可能有人会质疑,在我们碳基生物生存的环境中去模拟硅基生命的演化,很难还原真实环境。于是,另一批研究者将研究方向改为宇宙深处!

按照最初设想,如果宇宙中广泛存在适宜硅基生命诞生的环境,那么总应该留下一些蛛丝马迹。但很可惜,在一些坠落地球的陨石上,人们甚至找到了高级碳基化合物,但却找不到硅基化合物。甚至连硅烷、硅氧烷等基础物质都没找到过

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经过长期的探索与实验,我们几乎可以断定:硅基生命只是人类在认知不足的情况下诞生的假说罢了。就如同远古时期的神话,虽然它没有客观依据,但确实陪伴人类上百年、上千年的精神支柱。

现代的人类,可以甩开硅基生命这跟拐杖了。但并不意味着对于硅基生命的探讨和研究都一文不值。通过对它们的研究,人类掌握了更多的知识与技巧

非碳基生命

当我们把目光再次放回到元素周期表,除了硅,其实还有硼、还有磷,它们都具备比硅更好的链接性和成键多样性。说不定在遥远的宇宙深处,存在着硼基生命磷基生命……等等。当然,关于此类研究,同样需要科研工作者们付出艰辛的努力。

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虽然硅基生命的存在可能性已经非常渺茫,但是硅基生命理论的出现以及相关研究,让我们人类对于生命的探索更近了一步,也让我们人类更加深刻地思考,究竟什么才算是真正地生命?

作者:方骥 校稿:川川

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