地球上硅元素多得吓人,科学家说,硅的质量是碳的千倍以上。沙子、石头,哪样不是硅的天下?可生命偏偏选了碳做“老大”,这到底是怎么回事?
碳是元素周期表里的6号选手,最外层有4个电子。硅呢,14号选手,同样有4个电子。按理说,两兄弟都像有4只“手”,能抓着其他元素组成复杂的东西。可为啥碳成了生命的主角,硅只能当配角?
碳原子的4只“手”特别给力,能跟氢、氧等元素紧紧“握手”。比如,碳跟氧、氢一合作,就能组成糖、蛋白质这些生命必需的东西。碳还能自己跟自己“手拉手”,形成长链、环状,甚至网状的结构,复杂得像搭积木,能拼出无数花样。
硅虽然也有4只“手”,但它比碳多一层电子,抓力差了不少。硅跟氢一结合,组成甲硅烷,遇到空气就容易自燃,稳不住。碳还能形成双键、三键,像用两三只手死死拉住对方,硅却几乎使不出这招,链子容易断,复杂结构搭不起来。
硅特别爱跟氧“凑热闹”。它们一结合,就生成二氧化硅或者硅酸盐,稳得像块石头。沙子是二氧化硅,岩石多是硅酸盐,这些东西在地球上太常见了。可它们太稳定,懒得跟其他元素玩,压根没法组成生命需要的复杂化合物。
地球上的生命全靠有机化合物当“骨架”。这些化合物的核心就是碳原子手拉手搭出的复杂结构。碳不仅能自己组队,还能拉上氢、氧、氮等元素,组成蛋白质、DNA这些生命必需品。所以,我们人类、动物、植物,全是碳基生命。
硅基生命听起来像科幻片,但理论上不是没可能。如果环境够特别,比如高压、低温、缺氧的地方,硅的“手”也能稍微灵活点,搭出复杂化合物。比如在一些冰冷星球的海洋深处,氢、氦、甲烷可能是液态的,那里的环境可能让硅“抖擞精神”,形成类似生命的结构。
科学家猜,低温星球上的硅基生命可能很简单,像微生物。化学反应在低温下慢得像乌龟爬,高级生命估计够呛。它们可能长得像小颗粒,藏在深海里,靠简单的化学反应活着。
如果换个场景,比如一颗离恒星很近、表面高温高压的岩石星球,硅可能有新玩法。高温让硅跟氧组成“Si-O-Si”长链,压力再一逼,硅的“手”能抓更多元素,搞出复杂化合物。科学家猜,这种地方的硅基生命可能像晶体,透明或半透明,闪闪发光,科幻感拉满。
地球的环境对硅太“不友好”。氧气太多,硅一碰氧就变石头,动弹不得。碳就不一样,它灵活,能在地球的温度、压力下随便“玩”。所以,地球上的生命从一开始就选了碳,硅只能老老实实待在沙子、岩石里。
宇宙那么大,谁知道有没有硅基生命?科学家说,理论上可以,但现实中还没见过。除了地球的碳基生命,人类还没找到任何外星生命。硅基生命可能是晶体状的怪家伙,也可能压根不存在。
地球地壳里,硅占了27.7%,碳只有0.03%,差距巨大。可碳的化学本事太强,愣是靠着灵活的“手”成了生命核心。科学家估算,地球上有机化合物的种类有几千万种,硅化合物却大多是简单石头。
想想看,碳让植物能光合作用,让动物能呼吸、生长。人类的身体、食物、衣服,哪样离得了碳?碳基生命就像地球的“灵魂”,让万物有了活力。
虽然硅基生命还没影,但这个想法让人兴奋。科学家在研究,科幻作家在畅想,未来的探测器可能真会找到点啥。宇宙的秘密多着呢,人类才刚起步。
如果真有硅基生命,它们会是透明的晶体怪,还是别的模样?地球选了碳,宇宙会不会有别的选择?这个问题没答案,但想想就挺带劲。快来说说,你觉得外星生命会选啥当“骨架”?