为什么外星人必须是基于碳的生命形式?


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因此,如果我错了,请纠正我,但是当寻找额外的地球生命时,科学家通常会寻找他们期望地球上的生命能够蓬勃发展的迹象。水,存在以碳为基础的生命形式的环境。我在想; 为什么外星人不能成为一种以硫为基础的生命形式,为了争辩而像我们做氧气一样喝铅和呼吸氯气。


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@Kozaky或菲鸟:-)
卡尔·

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碳非常适合生活所需。它形成牢固的键,并形成既稳定又灵活的长链分子。并不是说它不能与其他原子一起完成,但是碳是理想的。我认为没有其他原子能够接近。
userLTK '17

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化学是化学;它是在地球上还是在银河系或宇宙另一侧的某个行星上都没有关系。化学和物理将遵循相同的定律。我们知道碳很容易形成长链分子,而我们所知道的唯一一个甚至更接近的元素是硅,它与碳几乎没有任何关系。
BillDOe

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@kozaky不,实际上不是。是化学。
罗布·杰弗里斯

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您可能可以用硼碳组合代替硼碳组合。也许。
大卫·埃尔姆

Answers:


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我首先要声明我不是化学家,但希望我不会搞砸任何化学物质。如果这样做,请告诉我。

我认为比尔·奥特尔(Bill Oertell)击中了钉子。仅仅因为您可以想象一个可以喝铅的物种,并不意味着它实际上是有可能的。只有特定的原子才能构成形成生命所需的(极其)复杂有机分子的基础,而碳恰好是可以做到这一点的原子。其主要原因是碳具有四个价电子,并且其外壳可以容纳八个价电子,从而使其能够形成大多数其他原子都无法形成的牢固且变化的键。因此,碳是形成有机分子骨架的最合乎逻辑的元素。

其他基于___的生命形式

在元素周期表中向下移动,您会看到硅具有相同的属性(4个价位选择,8个可能的选择),并且您可能倾向于认为您可以形成某种基于硅的生命。该主题已被广泛考虑,但是您遇到了许多使基于硅的生活不可行的问题。主要原因是硅比碳大得多,而且质量也比碳大(核的碳原子数为28,而碳原子数为12)。这使得硅很难形成碳容易形成的必要键,而您一开始就不走运。其他“ 碳族 ”元素也会发生类似的问题,除非它们的质量甚至更高。

化学家还考虑了许多其他的“有机”构型,例如硼基生命或硫基生命,但它们都存在某种问题,使其难以存在。有些比其他可能性更大,但众所周知,碳基生命似乎是最好的解决方案。如果您给某人元素周期表中的所有元素并说要进行有机生活,他们可能会回到基于碳的生活中,因为这是最简单的。您不必克服那么多障碍。

观察结果

除了非碳基生命的不切实际性之外,您还必须考虑到,就有机化学而言,我们在宇宙中所看到的一切都表明,宇宙充满了碳基化学。天文学家能够观察彗星,星际尘埃云以及各种地点和时间,他们看到了复杂的,基于碳的有机分子。例如:

我要说的是,宇宙似乎已经准备就绪,可以在任何地方开始形成基于碳的生命。我们在任何地方看到的都是以碳为结构主体的有机分子。我们在任何地方都看不到复杂的硅基分子(甚至更疯狂的东西)。这强烈暗示着碳是您想要快速轻松地生活的必经之路。

可能还有100个其他理由使Carbon胜于其他事物,但这比我在这里所涉及的化学要复杂得多,我对此并不了解。我认为这个问题将在化学堆叠交换上得到更深入的化学答案。


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另一点是丰度。由于恒星的聚变过程,宇宙中的碳比除氢,氦和氧以外的任何其他元素都要丰富得多。因此,即使生物化学可以与其他元素一起使用,从统计学上讲,它们发生的可能性也较小。反过来,这将有利于整个宇宙中碳基生命的发展,而不是硅基(或任何其他能够形成复杂分子的元素)。
Adwaenyth

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的确,CO2具有两个仅与C可能发生的双键并溶于水,并且具有很高的反应性,SiO2是地球上最稳定,最不活跃的矿物之一,石英。它是碳的一般溶剂能力的一个例子,它可以形成数百万种溶剂,而Si几乎仅在太空,彗星和行星中形成矿物。
com.prehensible

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另一个要点是,硅-硅键非常弱(请参阅:physics.stackexchange.com/questions/127890/…chemistry.stackexchange.com/questions/28702/…),对于基于硅的生命,硅-氧键应为比硅硅好。
胡安T

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碳就像乐高技术。它把水连接到有机化合物中,这些化合物具有从挥发性溶剂到糖浆再到石油再到焦油和岩石的各种化学和物理特性。

硅就像乐高积木一样,尝试用它来制造汽车,很难找到一种好的溶剂。它甚至不能与H结合。相当于甲烷的硅烷并非自然存在于我们的星球上,它太不稳定了。由于硅不会形成OH化合物,因此它不具有水的可塑性,因此除了-200度(它可能比碳更具有通用性)外,它始终是岩石和不稳定的。低于-180摄氏度的硅化合物很有趣并且值得研究,它们需要一个低温太空服以保持其凉爽,如果将其射击,它们将在各处喷洒液态氧。

硫的通用性甚至不及硅。它仅形成线性链并且与氢高度反应。

您需要除水以外的用于碳基的溶剂。氨,甲醛,硫酸,液氮,氟化氢,甲烷,烃,超临界流体。

也许复杂的机器人生命形式最容易弥补。可以通过人工智能设计的,在环境温度下使用最常用资源的生命形式比使用除碳以外的复杂生命形式更有可能。那是因为一台大型计算机可以设计在很冷的温度下可以与任何金属和导体配合使用的晶体管/机构(铝在结构上可以轻松处理-130开尔文),而机器人生命形式更希望处于一个没有生物,云,雨水的稳定环境中,水,在寒冷的环境中,对他们来说会更容易。


您的-200度硅寿命形式是一个有趣的想法。在不好的科幻小说中,它通常与温度升高有关,但是在非常寒冷的星球上的硅寿命,可以说我对这个概念有点好奇。
userLTK '17

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碳可以保持元素中最稳定的4键连接之一。我们在这里看到生命是如何形成的,并基于生命的属性,我们对存在其他生命的情况作出了有根据的猜测,即生命必须以宇宙其他部分为基础。

为了回答第二个问题,我们吸入氧气的原因是为了允许某些细胞功能发生,最重要的原因是呼吸。C6H12O6 + O2产生CO2 + H2O + 36-38 ATP。ATP是人体用作能量的分子。氧气对我们至关重要,因为氧气用于产生人体能量的化学反应中。如果外星人要呼吸氯气,则需要进行化学过程以利用体内的氯气。至于以硫为基础的生命,我不知道硫是否足够稳定,足以与碳保持相同的键。据科学家了解,碳是最好的通用有机碱,因为它具有稳定的4键。


无论出于何种原因,都有可能太阳系的初始成分缺乏碳,而仅由于硅的丰度而选择硅。也许出于某些奇怪的原因,该系统可能因异常丰富的硼丰满而受到祝福,并且生命可能是基于硼的。
杰克·伍兹

杰克·伍兹(Jack R. Woods)-硼成为生命基础的可能性要小得多。硅和碳是唯一可以保持4个稳定键的元素。硼只能容纳3个。如果太阳系同时缺乏碳和硅,即使有行星在正确的位置,它也根本不会产生生命。同样,这就是为什么人们通常认为其他任何生命都将由碳或硅构成,而从没有其他任何原因。
bkrumins

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考虑到氧容易与其他分子结合,基于氧的生命形式也是可能的。此外,科学家如何真正知道物理定律,化学定律和生命定律适用于任何地方?为什么不只是地球或我们的太阳系?为什么不只是银河系?在不同的星系中可能存在不同的定律和可能性,人类很可能永远不会发现。我们将由谁来决定什么ID为true,什么时候不为人所知呢?就我而言,地球上的生命可能是整个宇宙中最简单,最令人印象深刻的。与某种形式的存在相比,我们可以拥有的智慧和寿命。毕竟,生命只是一台机器。无论如何,我们应该在乎什么?我们必须; 那是生命存在的唯一已知原因。填补空白。到那里。什么' 超越生存?也许那是一个黑洞的所在。老实说,这个世界远远超出了任何可以想象的理解,远远超出了我们所有人的能力。归根结底,我们都是不可思议的广阔世界中的所有人。二维空间中的灰尘斑点。实际上,我们仅对自己有价值。


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怀疑一切都可能是所有基于科学的问题的答案,而且同样没有意思。您可以通过在简短的内容中介绍一些基于氧气的知识来改进此答案,并且可以在相对论上花费更少的时间。
停止解雇好人

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有很多理由期望整个宇宙的物理定律是相同的或几乎相同的。观察很多。见 physics.SE线程的讨论..
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