人类千百年来,通过各种技术手段去仰望星空,期望能得到一点来自宇宙的声音,但直到现在,我们什么都没有接收到。或许是我们的思考方式不对,假如宇宙中真的存在外星文明,它们就一定会像地球人这样依靠水和氧气来生存吗?它们还会是多细胞生物吗?

硅基生物以何种形式存在宇宙(假如存在硅基生命)(1)

生命的定义一直都是模糊的,但传统的定义总结下来有以下几点,体内平衡、具有组织性、有新陈代谢、能够生长繁殖,可以适应环境以及对刺激能够做出反应,

在生物学上,我们认为生命应该是由核酸和蛋白质等物质组成的分子体系,它具有不断繁殖后代以及对外界产生反应的能力,而构成地球生命的物质基础,就是碳元素。

含碳的有机化合物种类高达上千万种,比自然界中的无机物以及其他化合物的数量还要多,有机化合物的数量之所以这么多,是因为碳原子的结合能力很强,碳原子们可以互相结合成碳链或碳环,也能够把氧、氢、氮、磷、硫等元素粘合起来,形成结构复杂的化合物。

硅基生物以何种形式存在宇宙(假如存在硅基生命)(2)

碳化合物

正是这种复杂性在偶然间创造了生命。所以地球上的生命又叫做碳基生命。

著名的科学家卡尔·萨根曾经说过:“碳基生命唯一论、中心论,很可能大大限制了人类对外星生命的探索和想象。”

那我们就拓宽想象,探讨一下其他元素。

硅基生物以何种形式存在宇宙(假如存在硅基生命)(3)

硅也在宇宙中分布广泛,在地球地壳上,硅是碳的1000倍。在元素周期表中,它就位于碳的下方,与其同主族,所以和碳元素的许多基本性质相似。

比如说,碳能和四个氢原子化合形成甲烷,硅也能同样地形成硅烷,硅酸盐是碳酸盐的类似物,三氯硅烷则是三氯甲烷的类似物。

而且,两种元素都能组成长链,或者聚合物,乍看起来,硅的确是一种作为碳替代物构成生命体的很有前途的元素。看到这,你是不是想到了硅基生命?

硅基生物以何种形式存在宇宙(假如存在硅基生命)(4)

硅基生命经常在科幻小说中出现,而且还被构思出各种各样的形态。但其实硅基生命这个概念,早在100多年前就出现了。

1891年,来自波茨坦大学的天体物理学家儒略·申纳首次在自己的论文里探讨了以硅为基础的生命存在的可能性,这个概念被英国化学家詹姆斯·爱默生雷诺兹接受,他认为,硅化合物的热稳定性可以是它在高温环境下生存。

三十年后,英国遗传学家约翰·霍尔丹提出,在一个行星的深处可能发现基于半融化状态硅酸盐的生命,而铁元素的氧化作用则像它们提供能量。

硅基生物以何种形式存在宇宙(假如存在硅基生命)(5)

相比起碳,以硅元素为基础的复杂分子很容易断裂,但硅原子和氧原子结合,能够形成硅氧链,然后再与其他原子结合,便能形成复杂的化合物。

如果宇宙中真的存在硅基生命,那么它可能看起来像晶体,这种生物体的结构件可能被类似玻璃纤维的生物硅连接在一起,形成精巧、透明的结构,但硅基生命存在的可能性会受到许多缺陷的威胁。

比如说,硅和氧的结合力非常强,当碳在地球生物的呼吸过程中被氧化时,会形成二氧化碳气体,很容易排出体外,但硅的氧化物会形成固体,就是玻璃或沙子,这很难处理。

硅基生物以何种形式存在宇宙(假如存在硅基生命)(6)

但如果硅基生命是生活在一个高温星球上,那就另当别论了,它们呼吸出的二氧化硅可以变成液态或者气态,但周围的环境也不是温度越高越好的,对于硅基生命而言,200-400度才会让它们感到舒适。

最后,由于硅化合物的化学反应速度比碳化合物慢很多,所以硅基生命的动作可能在我们看来就像慢放一样,它们的寿命也不知道会比人类的长多少,或许一个硅基生命一个转身就需要几个月或者一年的时间,而在我们的观察中,它们是静态的。

这样看起来,硅基生命好像并不比我们碳基生命多占据什么优势。

但你有没有想过,硅基生命可能是碳基生命发展出来的生命新形式?

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硅基生命本身也可以这样分类,一种是靠化学反应以化学能为能源,需要进食的硅基生命体,而另一种则是近似于机器人的机器生命体,这种生命体的能量来源是太阳能或者核聚变产生的电能,身体内部也不再是DNA遗传物质或者传统意义上的细胞。

目前半导体芯片普遍采用硅基材料,而这些半导体芯片组合起来便能构成极其复杂的电路,继而创造出智能机器人,也就是AI。

当AI的智力达到一定程度,甚至是拥有了自由意志,它能不能被当做生命?或许从某种角度来讲,它就是硅基生命。

硅基生物以何种形式存在宇宙(假如存在硅基生命)(8)

也许在未来的某一天,以硅为基础的可自我复制的人造机器“硅基生命”,会作为一种新的生命形态在我们往往毫无察觉的时候,替代我们碳基生命。

这里是宇宙天文馆,记得关注我,我们下期再见。

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