宇宙中的硅基生命,硅基文明与碳基文明的接力,神奇的生命诞生
宇宙中的硅基生命,硅基文明与碳基文明的接力,神奇的生命诞生
在人类的科幻想象中,硅基文明可能是宇宙中除了碳基文明外的另一种广泛存在的文明体系,并且很可能比碳基文明更多,也更加先进。
在人类的科幻想象中,硅基文明可能是宇宙中除了碳基文明外的另一种广泛存在的文明体系,并且很可能比碳基文明更多,也更加先进。很多人不理解碳基和硅基是什么意思硅和碳是同族元素,硅与碳一样在原子的最外层有四个电子,也就是说碳和硅都能与其它元素行程四个共价键。这就意味着硅和碳就像空间站的多功能对接舱一样,可以作为空间站的多口连接的中枢。
而碳或者硅就成为了生命体中最基础的元素,因此我们以这个特点将生命形式称呼为碳基或者硅基。宇宙中原子数量第一的元素是氢元素,大约占比为75%。排第二的是氦元素,大约占比为23%。排名第三的是氧元素,大约占比为0.7%。排第四的是碳,大约占比为0.5%。其余所有元素占比都在0.1%以下,其中硅的占比只有0.004%。碳的含量是硅的125倍,这就意味着在理论上碳比硅在生命构成方面更具竞争力。但如果从能够利用的数量上来看事实却并非如此,氢和氦主要分布在恒星和气态行星以及星云中,碳主要存在于白矮星中,在岩质行星上碳和硅的比例却非常怪异。比如地球的地壳中硅的丰度达到了26.7%,而碳只有可怜的0.02%。
地球选择碳作为生命基本元素的原因并非数量优势,而是因为温度。在常温下,碳可以形成稳定的复杂分子,而硅却不行,这是因为硅的电子层有三层,碳只有两层。只有在高温高压,或者低温高压下,硅的外层电子形成的共价键才能稳定,才能和碳一样有机会成为稳定且复杂的复杂有机分子。我们要知道,宇宙中与地球一样或者相近的行星并不多,而处于高温高压或者低温低压的行星则多了数倍。那么显而易见的是,在范围更广的行星种类里,硅基生命的优势远远大于碳基生物。产生生命的第二个条件就是行星上拥有大量的液态湖泊或者海洋。比如占地球表面71%的液态水海洋,就作为复杂分子化学反应的容器孕育了地球生命。
不过这并不是什么难事,因为在许多低温行星上存在液态甲烷或者液态氨,同样可以成为硅基化合物诞生的化学容器。硅还是半导体材料之一,与硅形成的部分化合物在极端温度和压力下,比碳基分子的性能更优越。硅基生命生存环境的范围比碳基生命的范围要大很多,所以硅基文明的数量也一定会高于碳基文明,并且生命力也更强。地球40亿年的生物演化史中,是否曾有过硅基生命的身影呢?理论上来说,地球在至少15亿年前至38亿年前的环境并不适合碳基生命,反而更适合硅基生命。地球曾在20亿年前出现过至少长达三亿年的休伦冰期,这个时期的地表温度低于零下50度,南北极的温度更是低于零下100度。我们可以大胆猜测,地球曾经出现过硅基生命并在地球上繁衍了数亿年,直至20亿年前地球上的冰开始融化,气温开始上升,空气中氧气占比逐渐超过了30%,硅基生命建立的文明要么灭绝要么离开了地球。
有没有证据呢?有那么一点点,比如位于非洲中西部的部分铀矿中,铀的丰度低于正常水平,经过检测后发现这是在20亿年前就进行过核裂变反应的贫铀。并且在加蓬共和国的铀矿上,还有一个20亿年前就存在的自然核反应堆残骸,至少运作了几十万年,平均输出功率达到了100千瓦。要知道,核反应堆运行的条件极其苛刻,在全世界也只有少数几个国家能够建造。在地球的常温常压下,自然形成一个核反应堆这种事怎么看都属于神话故事。
这就说明在20亿年前地球上极有可能存在一个硅基文明,且已经进入了原子能时代。由于硅基生物个体在地球的环境变迁下无法生存,大洪水,火山喷发,全球变暖,都是硅基文明灭亡的原因之一,他们没有能力逃出地球,完全毁灭在了地球上。而五亿年前的物种大爆发或许就是他们从硅基生命转为碳基生命的节点,否则真的无法解释那些突然出现的高等级生物从何而来。而地壳中那些26.7%的硅元素,又是多少硅基生命的残骸呢?