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[科技] 【宇宙杂谈】浓硫酸中也能有生命！？外星生命非得和我们一样吗？

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祇祗衹袛 发表于 2024-2-4 18:00:00 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
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“判断系外行星有没有生命，为什么非要拿地球做标准？”面对这个疑问，有人觉得：“宇宙这么大，任何形态的地外生命应该都有可能才对。”也有人说：“因为地球上的生命是宇宙中最容易出现的生命形态。”严格来说，这两种观点都没错！其实这是两个不同层面的问题：一个是地外生命都有哪些可能；一个是如果寻找地外生命，能有哪些科学依据。如果不考虑其他因素，仅就可能性来说，那确实应该存在各种各样的生命形式。毕竟，如果连宇宙都是无限的，那生命的可能性自然也是无限的。从这个层面来说，这个问题除了能给科幻作品提供想象空间外，似乎没有太多实际意义。设想，假如给你批了一笔有限的资金，让你寻找地外生命。那你是打算到民间收集关于外星生命的各种脑洞，然后广撒网，还是说会咨询一些科学家，有的放矢地做一些针对性的寻找？我相信，但凡有点社会经验的人都会选择后者。其实论想象力，你大可以相信科学家，他们的脑洞往往远比我们想象的更大。无论是碳基还是硅基，呼吸氧还是呼吸氢，这些可能性科学家们其实早就想过。而且不同于我们普通人的空想，他们往往可是从科学角度真正做了一番研究的。比如我们知道，无论外星生命多么千奇百怪，它仍然受到与地球生命相同的化学支配。（如果你认为外星人它们和我们的化学、物理定律这些都不一样的话，那就没法聊了。想象力可以丰富，但你总得讲道理吧？）如果你接受这一点，那你应该也会认同地外生命也需要化学溶剂这个设定。我们所谓的“生命”，通常是一个复杂的化学系统，而溶剂对于这样一个化学系统有着诸多好处。有它存在时，系统的化学反应会更加的迅速高效。因此，无论在哪里，溶剂对于生命的形成和演化来说都至关重要。在地球上，水（H₂O）充当了生命的溶剂。为什么是水，而不是什么别的液体呢？首先，水在宇宙中非常丰富，无非就是氢和氧。其次，它很稳定，而且许多化学物质在水中也可以稳定存在。另外，水的溶解能力恰到好处。它对极性分子和盐类具有很高的溶解能力，但同时对于另外一些分子又高度不溶，这就使得蛋白质具有了相应的生化过程。总之，水能够很好地把复杂分子撮合在一起并使其产生相互作用，这也是为什么认为地球上的生命首先出现在水中。虽然水有诸多优点，但它并不是自然界唯一的溶剂。比如说氨（NH₃），它在溶解性、稳定性以及部分化学特性方面也是一种优秀的溶剂。只是从宇宙元素丰度来看，水中的氧（O）比氨中的氮（N）具有更高的元素丰度。加上氨的光化学不稳定性，这就导致宇宙中水比氨更为常见。而且水和氨还是完全互溶的，这就导致有氨的地方通常也会有水。除非某个星球完全不受紫外线照射，并且氨含量远超水的存在，那么在这种情况下生命确实有可能把氨作为溶剂。氨还不足为奇，有些物质比氨更适合作为生命的溶剂，而它你根本想象不到，比如说浓硫酸（H₂SO₄）。浓硫酸不是一种强酸吗，还有着极强的脱水和氧化性质，它里面竟然还能诞生生命？最近科学家通过实验发现，仅就氨基酸来说，浓硫酸对大部分生物氨基酸的主干结构不会产生影响。这意味着，在浓硫酸中有机化合物是可以稳定存在的，这一点打破了人们先前的认知。而且浓硫酸超强的脱水性，也可以通过改变一些氨基酸的性质和功能使其形成新的化合物，这也为生命提供了一种蛋白质调节功能。虽然地球上的生命已经适应了以水为溶剂，但是其他星球就不一定了，比如说金星。我们知道，金星表面可是经常下着硫酸雨，它的云层中除了硫酸外还有许多气体和不同的化合物。这些物质在浓硫酸的作用下或许可以和氨基酸发生反应，从而有机会让特殊的生命形态得以形成。如果你还是觉得浓硫酸太过恐怖，同样适合作为生命溶剂的二氧化碳（CO₂）就显得很平和了。虽然二氧化碳在化学上相对惰性，不参与生化反应，但它在一定温度和压力环境下可以溶解许多物质，包括生物材料，这就使得它也可以被作为一种潜在的生命溶剂。相比之下，先前认为的甲烷、乙烷、氮气这些物质，由于在低温情况下溶解能力有限，因此反而不那么适合形成生命了。现在回看，水确实是当之无愧的生命之源！ 
参考资料：
[1] https://arxiv.org/abs/2401.07296
[2] https://arxiv.org/abs/2401.01441



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