當前位置:
首頁 > 探索 > 水也許並非宇宙生命的唯一液體要素,其他元素或許也能創造生命

水也許並非宇宙生命的唯一液體要素,其他元素或許也能創造生命

「水也許並非宇宙生命的唯一液體要素」。

不過,現在的生物教科書仍然堅持水是生命唯一的液體要素。

水也許並非宇宙生命的唯一液體要素,其他元素或許也能創造生命

這並不奇怪,因為迄今已知的所有地球生命,從低級的細菌到高等的人類,無不依賴兩種基本的化學成分:碳和水。

水也許並非宇宙生命的唯一液體要素,其他元素或許也能創造生命


碳,具有一種罕見的能力,能把各種基本元素黏合在一起,從而形成對生命意義重大的複雜分子,因此被譽為「生命的脊樑」。水,則是一種非常非常重要的介質,一切複雜分子都浮游在水中,並在水中完成生命所需的種種基本的化學反應,除水之外沒有其他任何液體能夠勝任這個工作。發往火星和金星的探測器強化了這種觀點——它們在這兩顆星的貧瘠、乾燥的表面沒有發現一滴水,更沒有發現傳說中的「小綠人」。

但是,生物化學家、行星學家、遺傳學家等多領域科學家曾共同推出的一份報告,顛覆了長期以來科學界對生命的「經典思維」。該報告指出,水不一定是生命必不可缺的條件,生命有可能依賴其他液體如甲烷、乙烷、氨水等存活。該報告甚至還大膽猜測,外星生命可能不需要由碳而是由硅構成,DNA也不一定非要由磷構成,也許可以用砷代替。總之,外星生命無論是在構成還是在外形方面,都可能與地球生命大相徑庭。

水也許並非宇宙生命的唯一液體要素,其他元素或許也能創造生命


如此看來,我們無法排除這樣的可能性:在宇宙的某個或某些地方,一些奇怪的生物渴望著呷一口凍氨或甲烷液,來滋潤自己乾裂的嘴唇,因此,有科學家呼籲:我們應該換個思路尋找外星人。

生活在甲烷海洋里?

水也許並非宇宙生命的唯一液體要素,其他元素或許也能創造生命


乍一想,宇宙中其他地方的生命應該跟地球上的生命很相像,因為在宇宙的任何地方,水、碳以及諸如蛋白質和DNA這樣的特殊分子都是支撐生命的最佳選擇。的確,碳很適合為複雜的生物分子充當「腳手架」。碳原子鏈與氧、氮、氫等其他元素結合,就構成了生命的「脊樑大分子」,比如氨基酸、蛋白質、DNA和複雜的多糖分子,其中多糖分子能夠貯存能量,並且有助於植物和昆蟲形成自己的硬質結構。

碳還是宇宙中僅次於氫、氦、氧的最常見的元素,所以最容易被生命得到和使用。在隕石中,人們發現了氨基酸和鹼基之類的有機分子,其中氨基酸和鹼基可以結合形成蛋白質和DNA,

水也許並非宇宙生命的唯一液體要素,其他元素或許也能創造生命

而蛋白質和DNA都是構築「生命大廈」的基石。實驗室研究證實,這些關鍵性的分子能夠在從-80℃到-160℃的很寬的溫度範圍內自發形成。如此看來,不管在宇宙的什麼地方,生命出現的「基本的基本」是碳。

生命出現的第二個「基本的基本」是水(這也是科學家急於在其他行星上找到水的原因)。水具有太多了不起的特性。比如,水分子擅長為其他分子輸送氫原子,而氫原子被這些分子作為催化劑,在諸如分解糖以獲取能量的生化反應中使用。又如,在大氣壓力下,水能夠在很寬的溫度範圍內保持液態,因此是一種絕佳的介質,生物分子在水中可以自由漂浮,直至碰到一個可以與之發生反應的分子。

水也許並非宇宙生命的唯一液體要素,其他元素或許也能創造生命


不過,「卑微」之水最不同尋常的地方,是集很高的表面張力(水滴的表面是如此富有彈性)和極低的黏性(水流起來是如此順暢)於一身。

水也許並非宇宙生命的唯一液體要素,其他元素或許也能創造生命

觀察落在汽車擋風玻璃上的雨滴,從它們比油滴快得多的流動速度,你就容易理解水的這個特質。正因為這個特質,與其他任何液體相比,水都能更好地在蛋白質這類瘦長分子周圍形成支撐「籠」,從而幫助蛋白質保持摺疊,同時讓糖分子之類的小分子四處遊動,直到它們被消耗掉。毫無疑問,作為生命基本化學反應的搖籃,水的確是十分驚人的。不過,有科學家認為,地球生命如此依賴水只是一個特例,因為水是地球上唯一真正充沛的液體,

水也許並非宇宙生命的唯一液體要素,其他元素或許也能創造生命

所以地球上的生物才學會了運用水。他們說,如果在某一個更溫暖的行星上,硫酸海洋取代了地球上的水的海洋,誰能斷定那裡的硫酸海洋就不能支撐生命?如果在另一個更寒冷的行星上,甲醇、氨甚至甲烷海洋取代了地球上的水的海洋,又有誰能斷言這些海洋中沒有遊動著的生命?按照他們的觀點,水之於生命,未必就是獨一無二、不可或缺的。

外星生命或許並不依賴水,而是把硫酸甚至氫氟酸(氟化氫的水溶液)當水喝。硫酸和氫氟酸都「惡名昭著」,因為它們都是強腐蝕劑,能一下子「燒」穿你的肌膚。不過,大多數地球人所不清楚的是,這一「灼燒」過程離不開水——正是水分子將蛋白質撕成碎片,而酸本身只是催化了這一進程而已。如此看來,硫酸和氫氟酸並不是天生的「惡棍」,假如沒有水這個「元兇」,它們就惡不起來。實際上,無水的硫酸或者氟化氫都是很溫和的溶劑。

有科學家推測,在金星大氣的硫酸雲滴里可能生活著依賴酸生存的酸基微生物。

水也許並非宇宙生命的唯一液體要素,其他元素或許也能創造生命

它們最初可能出現在金星表面,當時的金星還很年輕,比現在涼爽得多。後來,隨著金星被大大加熱,這些微生物不得不撤退到雲中求生。在距離金星表面50千米的高空雲層中,氣壓只有1個地球大氣壓,溫度也降至20℃~80℃,或許金星微生物就生活在這一高空雲層及以上。

水也許並非宇宙生命的唯一液體要素,其他元素或許也能創造生命


即使是在距離金星表面如此遠的雲層中,雲滴的酸性也強到了跟電池酸性不相上下的程度。或許你會說:在這種環境中怎麼可能存在生命?事實上,在地球上至少已知一種細菌能生活在如此惡劣的強酸性環境——熾熱硫酸泉中。這種耐熱又耐酸的細菌之所以能夠存活,是因為它們把硫酸擋在了自己的細胞之外。不過,對於金星細菌來說,它們的細胞中應該充滿純硫酸,所以它們的生存策略可能正好相反——把水擋在外面,把純硫酸保持在體內,不然兩者相遇,後果不堪設想。

飄飛在硫酸濃雲中?

已經有證據表明,外星生命或許根本就不需要水。

現在,很多科學家都指出,水的特性其實並非獨一無二。我們知道,細胞需要進行一系列重要的化學反應以便消化養分,氫離子在這些反應中起催化作用,而水則擔負著四處運送氫離子的任務,水因此被認為是「生命之液」。但是,科學家發現,氫氟酸、硫酸、氨水甚至過氧化氫也能擔負同樣的責任。

水也許並非宇宙生命的唯一液體要素,其他元素或許也能創造生命


酶是一種最基本的生物催化劑。直到幾十年前,科學家還堅信酶不可能在非水介質中工作,但現在他們驚奇地發現,在一定條件下,酶在乙烷等碳氫化合物液體中照樣能正常工作。

根據這些新的發現,我們不妨大膽想像:火星貧瘠、乾燥的土壤中或許生活過以氧化氫為基礎的微生物,

水也許並非宇宙生命的唯一液體要素,其他元素或許也能創造生命

而在金星的濃雲中則飄飛著以硫酸為基礎的「金星人」。

在所有可能支持生命存在的液體中,最怪異的當屬二氧化碳。在地球上,二氧化碳以氣態的形式存在。但是,在海王星和金星以及其他大小及條件與之相似的行星上,氣壓可以達到90倍地球大氣壓,二氧化碳可能壓縮成准液態,化學家稱之為「超臨界狀態」。如果你跳進一個盛滿超臨界二氧化碳的池子,你會感覺自己像是在空氣中飄飛,這是因為超臨界二氧化碳分子不像大多數液體分子那樣結合緊密。有人已經在超臨界二氧化碳中測試過酶,結果發現它在超臨界二氧化碳中的表現同在丙酮和乙醚中一樣好。


喜歡這篇文章嗎?立刻分享出去讓更多人知道吧!

本站內容充實豐富,博大精深,小編精選每日熱門資訊,隨時更新,點擊「搶先收到最新資訊」瀏覽吧!


請您繼續閱讀更多來自 宇宙小百科 的精彩文章:

動物也會」欣賞「音樂嗎,我們聽到的聲音有多少是客觀存在的
地球上應該沒有比鷹類更帥氣的鳥類了,它們是天空的霸主

TAG:宇宙小百科 |