Предыдущая публикация
Почему на Земле не развилась форма жизни на основе кремния?
Кремний — второй по распространенности в земной коре химический элемент. Однако форма жизни на Земле возникла не на его основе, а на основе углерода. В чем же причина?Иллюстрация возможной кремниевой жизни.
Углерод и кремний входят в одну группу (четырнадцатую) периодической таблицы химических элементов, что означает сходство их химических свойств. Оба элемента могут образовывать четыре ковалентные связи, что делает их подходящими для создания сложных молекул. Однако есть существенные различия:
- Прочность связей. Связи углерод-углерод более прочные и стабильные, чем связи кремний-кремний. Это позволяет углероду формировать длинные и разнообразные цепи, являющиеся основой органической химии.
- Реакция с кислородом. Углерод при окислении образует углекислый газ (CO₂) — газообразное соединение, которое легко выводится из организма. Кремний, напротив, образует диоксид кремния (SiO₂) — твердое вещество, известное как кварц. Выведение таких отходов из организма представляет серьезную проблему.
- Прочность связей. Связи углерод-углерод более прочные и стабильные, чем связи кремний-кремний. Это позволяет углероду формировать длинные и разнообразные цепи, являющиеся основой органической химии.
- Реакция с кислородом. Углерод при окислении образует углекислый газ (CO₂) — газообразное соединение, которое легко выводится из организма. Кремний, напротив, образует диоксид кремния (SiO₂) — твердое вещество, известное как кварц. Выведение таких отходов из организма представляет серьезную проблему.
- Растворимость и гибкость соединений. Углеродные соединения легко растворимы в воде, что позволяет им участвовать в биохимических реакциях. Кремний образует менее растворимые соединения, что ограничивает его гибкость в биологических системах.
Как могла бы выглядеть жизнь на основе кремния?
Если представить гипотетическую форму жизни, построенную на кремнии, она, вероятно, была бы значительно отличной от известных нам организмов. Вот некоторые ключевые особенности такой жизни:
Структура тела. Организмы могли бы иметь прочный, возможно, полимерный "скелет" на основе соединений кремния, устойчивый к экстремальным условиям. Это могут быть, например, формы с оболочками из силикатов или кремнийорганических полимеров.
Как могла бы выглядеть жизнь на основе кремния?
Если представить гипотетическую форму жизни, построенную на кремнии, она, вероятно, была бы значительно отличной от известных нам организмов. Вот некоторые ключевые особенности такой жизни:
Структура тела. Организмы могли бы иметь прочный, возможно, полимерный "скелет" на основе соединений кремния, устойчивый к экстремальным условиям. Это могут быть, например, формы с оболочками из силикатов или кремнийорганических полимеров.
Энергетический обмен. Вместо окисления углеводов такие организмы могли бы использовать химические реакции, основанные на взаимодействии силикатов или кремнийгидридов с другими веществами. Вода, однако, могла бы быть менее важным растворителем.
Среда обитания. Жизнь на основе кремния лучше подходила бы для сред с высокими температурами или низким содержанием воды. Например, кремниевая жизнь могла бы существовать на планетах с вулканической активностью, в атмосферах метана или аммиака.
В научной фантастике часто изображают такие формы жизни как "жесткие", устойчивые к радиации и температурным перепадам. Например, в произведениях Айзека Азимова упоминаются существа, обитающие в силикатных корках планет, а в сериале "Звёздный путь" встречается кремниевая форма жизни под названием "Горта".
Среда обитания. Жизнь на основе кремния лучше подходила бы для сред с высокими температурами или низким содержанием воды. Например, кремниевая жизнь могла бы существовать на планетах с вулканической активностью, в атмосферах метана или аммиака.
В научной фантастике часто изображают такие формы жизни как "жесткие", устойчивые к радиации и температурным перепадам. Например, в произведениях Айзека Азимова упоминаются существа, обитающие в силикатных корках планет, а в сериале "Звёздный путь" встречается кремниевая форма жизни под названием "Горта".
Почему Земля неблагоприятна для кремниевой жизни?
Несмотря на химические возможности кремния, Земля предоставила условия, значительно более подходящие для углеродной жизни. Вот несколько ключевых причин:
- Изобилие воды. На Земле вода — универсальный растворитель, но кремний с ней плохо взаимодействует. Для жизни на основе кремния необходимы альтернативные растворители, например аммиак или метан, которые на Земле встречаются в малых количествах.
- Кислородная атмосфера. Кремний быстро окисляется в присутствии кислорода, образуя инертный SiO₂. Это делает использование кремния в метаболизме сложным.
- Температурные ограничения. Биохимия на основе кремния, скорее всего, требует более высоких температур для стабильного протекания реакций, но на Земле такие температуры исключения, а не норма.
Мнения экспертов.
Ученые также скептически относятся к возможности возникновения кремниевой жизни на Земле:
Кристофер Маккей, астробиолог из NASA, утверждает, что для жизни на основе кремния нужны совсем другие условия. "Мы можем представить себе такую жизнь в метановых морях Титана или на горячих планетах, но Земля слишком богата кислородом и водой для такой химии".
Джеймс Лавлок, автор гипотезы Геи, добавляет, что углеродная жизнь эволюционировала благодаря свойствам планетарной среды, которая стимулировала углеродные цепи. "Кремний просто не имел шанса в таких условиях".
Несмотря на химические возможности кремния, Земля предоставила условия, значительно более подходящие для углеродной жизни. Вот несколько ключевых причин:
- Изобилие воды. На Земле вода — универсальный растворитель, но кремний с ней плохо взаимодействует. Для жизни на основе кремния необходимы альтернативные растворители, например аммиак или метан, которые на Земле встречаются в малых количествах.
- Кислородная атмосфера. Кремний быстро окисляется в присутствии кислорода, образуя инертный SiO₂. Это делает использование кремния в метаболизме сложным.
- Температурные ограничения. Биохимия на основе кремния, скорее всего, требует более высоких температур для стабильного протекания реакций, но на Земле такие температуры исключения, а не норма.
Мнения экспертов.
Ученые также скептически относятся к возможности возникновения кремниевой жизни на Земле:
Кристофер Маккей, астробиолог из NASA, утверждает, что для жизни на основе кремния нужны совсем другие условия. "Мы можем представить себе такую жизнь в метановых морях Титана или на горячих планетах, но Земля слишком богата кислородом и водой для такой химии".
Джеймс Лавлок, автор гипотезы Геи, добавляет, что углеродная жизнь эволюционировала благодаря свойствам планетарной среды, которая стимулировала углеродные цепи. "Кремний просто не имел шанса в таких условиях".
Кремниевая форма жизни в представлении фантастов.
Жизнь на основе кремния, хотя и теоретически возможна, не смогла развиться на Земле из-за ограничений, связанных с химическими и физическими условиями нашей планеты. Температурный режим, водная среда и кислородная атмосфера создали идеальные условия для углеродной жизни, оставив кремнию лишь роль строительного материала в недрах Земли и ее литосфере.
Тем не менее, вопрос остается открытым для других миров. Может быть, на далеких экзопланетах с экстремальными условиями, ученые однажды обнаружим доказательства существования жизни, построенной на основе кремния. Пока же кремний остается гипотетическим кандидатом в основу внеземной биохимии и увлекательной темой для исследований астробиологов и фантастов.
Источник: severniymayak....
#интересно
Тем не менее, вопрос остается открытым для других миров. Может быть, на далеких экзопланетах с экстремальными условиями, ученые однажды обнаружим доказательства существования жизни, построенной на основе кремния. Пока же кремний остается гипотетическим кандидатом в основу внеземной биохимии и увлекательной темой для исследований астробиологов и фантастов.
Источник: severniymayak....
#интересно
Следующая публикация
Комментарии 18
Для сведения, всё , что движется и имеет энергию, потенциально, живое!