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描寫硅基生命的科幻小說

發布時間: 2021-08-03 10:27:03

『壹』 什麼是硅基生物

硅和碳在同族,性質相似,所以科幻作家創造出一類以硅為基本骨架的生物,稱為硅基生命。

『貳』 有沒有硅基生命

我也要問這個問題!!!天文學家們一直以來都在致力於發現外星微生物存在的證據,在火星上、木衛二上……太陽系內一切有條件的地方都是他們尋找的對象。但最近幾年最激動人心的外星生命探索的進展卻是在地球上完成的。外星生物學家來到地球最惡劣、最極端的地方,在智利最乾燥的阿塔卡馬沙漠中、在環境最惡劣的岩洞里、在南極洲的千年冰架下面、在幾千米的深海下面、在幾萬米的高空上,他們發現了形形色色的與世隔絕的細菌,它們生命力之頑強令科學家驚嘆不已。在南極的古老凍岩中,有一種細菌舒舒服服地躲在石頭表面下多孔的空間里,活得跟花店櫥窗里的牽牛花一樣旺盛;法國科學家曾在太平洋底3000米處,水溫高達250℃的熱泉口,發現多種細菌;1969年降落月球的「阿波羅12號」太空船,收回了兩年半前無人探測船「觀察家三號」留在月球上的相機,竟然發現其底部有地球上的微生物「緩症鏈球菌」,這種來自地球的微生物,在幾近真空、充滿宇宙射線的月球表面生存了兩年半!

許多種類的細菌無需空氣,它們或是通過分解(而不是氧化)有機食物,或是從硫酸鹽或硝酸鹽等氧化合物而不是從空氣中獲得氧;有的細菌通過轉換鐵化合物和硫來保持生命的延續,生存下來;有的細菌在沸水中滋生;有的細菌則在0℃以下的鹽水中生存;有的細菌在不可思議的高壓下存活。看上去,多數細菌的生命是永無止境的,某些細菌的孢子可以休眠幾千年。

它們生命的潛能與地球上其他生命的潛能完全或者幾乎不同。正是這一不同,向我們暗示著生命的另一種可能,或許是生命在宇宙間其他星球上的另一種可能。

生命的無數種可能

既然地球細菌展現了如此豐富的生命形態,那麼宇宙中的生命該有多少種可能性呢?地球上的生命都是由核酸和蛋白質組成的,但這是否是生命存在的惟一形式?可以有基於別的化學基礎而發展起來的其他生命嗎?

這個問題無疑是對生物學家的一項重大挑戰。因為地球上的「蛋白質生命」是以碳元素為基礎的,一些科學家於是翻開元素周期表,看看哪一種元素的性質與碳最為相似———當然是同一族中的硅。硅基生命甚至可以不攝取有機物,而只從宇宙空間中吸收星光維持生命,他的身體是由多數光線粒子和少數物質粒子組成,物質粒子在必要時也可以轉化成光線粒子。可以設想,既然我們這些以碳為基礎的生物呼出的廢氣是二氧化碳,那麼,火星上那些以硅為基礎的生物,呼出的自應是硅和氧的化合物———二氧化硅。二氧化硅其實就是我們平時在沙灘上所見的沙,也就是說,這些火星生物在呼吸時所噴出的是沙粒!

還有一些科幻作家留意到,元素周期表中的硫與同一族的氧在性質上有不少相似之處。那是否表示,在一些較高溫的星球上(硫在地球上的室溫時是固體),生物呼吸所需的氧氣可以被硫所代替?

此外,水是一切蛋白質生命所必需的溶液和介質。有沒有一種其他化合物可以取代水的地位呢?有!那就是氨。由於氨在冰點以下仍是液體,一些科幻作家遂推想,在一些寒冷的巨型氣態行星的表面下,可能存在著由氨組成的海洋,而海洋中則充滿著以氨為介質的生命形式。

以上都只是個別的、零星的構想,真正對問題作出全面性的考察和系統性的分析的,是著名生化學家阿西莫夫所寫的一篇文章《並非我們所認識的》。他在文中提出了六種生命形態:

一、以氟化硅酮為介質的氟化硅酮生物;

二、以硫為介質的氟化硫生物;

三、以水為介質的核酸/蛋白質(以氧為基礎的)生物;

四、以氨為介質的核酸/蛋白質(以氮為基礎的)生物;

五、以甲烷為介質的類脂化合物生物;

六、以氫為介質的類脂化合物生物。

其中第三項便是我們所熟悉的———亦是我們惟一所認識的———生命。至於第一、第二項,是一些高溫星球上可能存在的生命形式,另外,地球上曾經出現過的那些生活在硫礦里的、厭氧的古細菌就很有可能是以硫作為自己生命的介質;而第四項至第六項,則是一些寒冷星球上可能存在的生物形態。

宇宙中的生命可能有著不同的化學基礎,使我們認識到,生命對環境的適應能力各有不同———所謂「甲之熊掌,乙之砒霜」,我們認為舒適宜人的星球,對一些生物來說可能是酷熱難耐,而對另一些則可能是寒冷難當。

更不可思議的設想

然而,科幻作家仍不滿足於生命的這些多樣性,他們在各自的作品中充分發揮了想像力,為我們創造出一些更不可思議、但細想之下又似乎不無道理的生命世界。一些作家設想,在某些極寒冷的星球之上,可能存在著以液體氦為基礎,並以超導電流作聯系的生命形式;另一些作家則認為,即使在寒冷而黑暗的太空深處,亦可能有一些由星際氣體和塵埃組成,並由無線電波傳遞神經訊號的高等智能生物——霍耳的科幻小說正是這方面的代表作;還有一些想像力更豐富的作家甚至認為外星生命也許根本不需要化學物質基礎,他們可能只是一些純能量的生命形式,比如一束電波。

最為有趣的是著名科幻作家福沃德所寫的《龍蛋》,這部構思出色的作品描述了一顆中子星表面的生物。這顆中子星直徑僅20公里,但表面的引力卻等於地球上的670億倍,磁場是地球的1萬億倍,表面溫度達到8000多攝氏度。什麼生物可以在這樣的環境下生存呢?是由「簡並核物質」組成的生物。所謂「簡並」,就是指原子外部的電子都被擠壓到原子核里去,因此所有原子都可以十分緊密地靠在一起,形成超密物質。中子星上的生物身高約半毫米,直徑約半厘米,體重卻有70公斤,這是因為他們由簡並物質所組成。此外,他們的新陳代謝是基於核反應而非化學反應,因此一切變化(包括生老病死和思維)的速率都比人類快100萬倍!

讓我們來看一看一個醫學院畢業生在畢業典禮上所作的有趣的講演:在我們星系的另一邊的什麼地方,有一個遙遠的行星,離一個其等級和溫度都正合適的恆星恰好不遠不近。此時此刻,那上面有一個委員會正在開會,研究著我們這個小小的偏遠的太陽系。會議進行了一年之久,現已接近尾聲了。那地方的智慧生物們正在一份文件上簽名(當然是用某種數字),文件斷言,說在我們這地方,生命的事是不可思議的,而這地方也不值得來一趟遠征。他們的種種儀器已經發現,這兒存在最最致命的氣體、就是氧氣,這樣一來,什麼戲都沒了。

這並非純粹的胡思亂想,厭氧生物在地球上就存在。對它們來說,氧氣不但不是必不可少的,反而是致命的「毒物」。對地球人類來說最重要的氧氣尚且如此,我們還有什麼理由認為,只有與地球環境相當的星球才能產生生命呢?

今天,人類對外星生命的搜索雖然還是兩手空空,一無所得,但我們仍應堅持不懈地探尋下去,至少,它大大拓展了我們對宇宙生物原理的認識。

『叄』 關於科幻

地球上的全部生命都是以碳和水為基礎,而且很可能宇宙中大部分的生命形態也都是以碳和水為基礎。但是也有很多人相信碳以外的其他元素以及水以外的其他介質也可以為生命提供基礎,早在1885年,愛爾蘭出生的天文學家兼數學家羅伯特•斯德威爾•鮑爾(Robert Stawell Ball)就曾在他的《天堂的故事》(Story of the Heavens)中提到地外生命可能和地球上的完全不同,他寫道:

「倘若我們能夠得到機會去近距離觀察一些天體,我們可能會發現它們也充滿了生命,但卻是特化適應於環境的生命。以奇特而怪異的形態出現的生命……」

一、硅基生命

說到碳基生命以外的生命形態,對這方面稍有點了解的人首先想到的就是硅基生命。不過硅基生命這個概念到底什麼時候有的,大概沒幾個人了解,說出來可以讓人吃一驚,原來這個概念早在19世紀就出現了。1891年,波茨坦大學的天體物理學家儒略•申納爾(Julius Sheiner)在他的一篇文章中就探討了以硅為基礎的生命存在的可能性,他大概是提及硅基生命的第一個人。這個概念被英國化學家詹姆士•愛默生•雷諾茲(James Emerson Reynolds)所接受,1893年,他在英國科學促進協會的一次演講中指出,硅化合物的熱穩定性使得以其為基礎的生命可以在高溫下生存。

著名英國科幻作家赫伯特•喬治•韋爾斯(Herbert George Wells)吸收了雷諾茲和鮑爾的觀念,他寫道:

「人們會為這種設想所帶來的奇異想像所震驚:既然有硅—鋁生命體,為什麼不會立刻想到硅—鋁的人?讓我們說,他們在硫磺氣組成的大氣中漫步,徜徉在溫度比熔爐更高的,數千度的融化的鋼鐵海洋旁。」

三十年後,英國遺傳學家約翰•波頓•桑德森•霍爾丹(John Burdon Sanderson Haldane)提出在一個行星的深處可能發現基於半融化狀態硅酸鹽的生命,而鐵元素的氧化作用則向它們提供能量。

粗看起來,硅的確是一種作為碳替代物構成生命體的很有前途的元素。它在宇宙中分布廣泛,而在元素周期表中,它就在碳的下方,所以和碳元素的許多基本性質都相似。舉例而言,正如同碳能和四個氫原子化合形成甲烷(CH4),硅也能同樣地形成硅烷(SiH4),硅酸鹽是碳酸鹽的類似物,三氯硅烷(HSiCl3)則是三氯甲烷(CHCl3)的類似物,以此類推。而且,兩種元素都能組成長鏈,或聚合物,它們並在其中同氧交替排列,最簡單的情形是,碳—氧鏈形成聚縮醛,它經常用於合成纖維,而用硅和氧搭成骨架則產生聚合硅酮。

基於上述情況,一些特異的生命形態就有可能以類似硅酮的物質構成。硅基動物很可能看起來象是些會活動的晶體,就如同迪金森和斯凱勒爾(Dickinson and Schaller)所繪制的如下想像圖一樣。這是一隻徜徉在硅基植物叢中的硅基動物,這種生物體的結構件可能是被類似玻璃纖維的絲線串在一起,中間連接以張肌件以形成靈活、精巧甚至薄而且透明的結構。

行走在硅基植物叢中的硅基動物

看上去這些結晶體似的生物非常漂亮,如果它們可以在常溫下生存的話,大概許多地球人都願意在家裡養幾只作為裝飾,養這種寵物的一個明顯好處是不會傳播細菌和寄生蟲,因為作為碳基生命的細菌和寄生蟲對這種完全不同的生命是無能為力的。但是,但硅基生命的存在的可能性卻受到許多缺陷的威脅。

一個很大的缺陷就是硅同氧的結合力非常強。當碳在地球生物的呼吸過程中被氧化時,會形成二氧化碳氣體,這是種很容易從生物體中移除的廢棄物質;但是,硅的氧化會形成固體,因為在二氧化硅剛形成的時候就會形成晶格,使得每個硅原子都被四個氧原子包圍,而不是象二氧化碳那樣每個分子都是單獨游離的,處置這樣的固體物質會給硅基生命的呼吸過程帶來很大挑戰。

只要是生命形態,就必須從外界環境中收集、儲存和利用能量。在碳基生物這里,儲存能量的最基本的化合物是碳水化合物。在碳水化合物中,碳原子由單鍵連接成一條鏈,而利用酶控制的對碳水化合物的一系列氧化步驟會釋放能量,廢棄物產生水和二氧化碳。這些酶是些大而復雜的分子,它們依照分子的形狀和左旋右旋對特定的反應進行催化,這里說的左旋右旋是因分子含有的碳的不對稱使得分子出現左旋或者右旋,而多數碳基生物體內的物質都顯示這個特徵,正是這個特點使得酶能夠識別和規范碳基生物體內的大量不同新陳代謝進程。然而,硅沒能象碳這樣產生眾多的具有左旋右旋特徵的化合物,這也讓它難以成為生命所需要大量相互聯系的鏈式反應的支持元素。

此外,硅鏈在水中不穩定,容易斷掉,不象碳鏈這樣在干濕環境下都保持穩定。雖然這點不會因此排除硅基生命存在的可能,但存在大量液態水的星球肯定是排斥硅基生命的。

存在硅基生命,甚至存在硅基生命出現前的早期生命化學演化的低可能性也被天文觀測所驗證。不管天文學家向哪裡搜尋——隕星、彗星、巨行星的大氣、星際物質、冷卻恆星的外層——他們都只能找到氧化的硅(二氧化硅和硅酸鹽),而找不到類似硅烷和硅酮這樣的作為硅生物化學存在預兆的物質。相反,當我們尋找碳基生命的跡象時會發現,在隕星中不難找到氨基酸這樣的碳基有機分子,至於甲烷,不僅在太陽系的眾多行星和衛星中很容易找到,而且在星際物質和星雲中也能找到,甚至連甲基乙炔和氰基癸五炔這樣的復雜分子都能從星際物質中找到。

即使如此,也有必要指出,硅可能曾在地球生命的起源過程中扮演過一定的角色。有一個奇怪的現象是,地球生命特別喜歡利用右旋的糖和左旋的氨基酸。對此的一個理論解釋是,生命演化初期的第一批碳化合物在一片有著特定旋性(旋光性)硅石表面上的「原始湯」內形成,而這種硅化合物的旋性決定了我們現在從地球生命體內找到的碳化合物的旋性。

盡管從生化角度看,找到硅基生命的可能性很渺茫。但硅基生命在科幻小說中則很興盛,而且科幻作家的許多描述會提出不少有關硅基生命的有益構想。在斯坦利•維斯鮑姆(Stanley Weisbaum)的《火星奧德賽》(A Martian Odyssey)中,該生命體有1百萬歲,每十分鍾會沉澱下一塊磚石,而這正是維斯鮑姆對硅基生命所面臨的一個重大問題的回答,文中進行觀察的科學家中的一位觀察到:

「那些磚石是它的廢棄物……我們是碳組成,我們的廢棄物是二氧化碳,而這個東西是硅組成,它的廢棄物是二氧化硅——硅石。但硅石是固體,從而是磚石。這樣它就把自己覆蓋進去,當它被蓋住,就移動到一個新的地方重新開始。」

在星際旅行系列片的「黑暗中的惡魔」中,Janus IV的礦工發現了一種硅基生命形態——Horta。每過5萬年,所有的Horta就都死去,只剩下一個個體活著照看將會孵化下一代的那些蛋。

Horta:星際旅行系列片中的硅基生命

看來,人們對硅基生命的一個重要設想是長壽,這大概來自人類從自然界岩石的恆久得到的印象。而另外一個通常的看法是,硅基生命很可能出現於溫度比較高的星球上,比如說一個到處都是火山的星球上,因為許多硅基化合物比碳基更穩定,比如硅-氧鍵可以承受大約600K的溫度,而硅-鋁鍵能承受將近900K的溫度,所以耐高溫的性能要好,而且同樣是由於相對穩定,在高溫下活性更好。對於硅基生命來說,200度甚至到400度才能讓它們感到舒適,而在我們覺得舒適的室溫下它們很可能會被凍死,這就是我在前面提到飼養硅基寵物的時候,特意提到「如果它們可以在常溫下生存」這句的緣故。

(三思科學電子雜志 2005年第6期 責編 碧聲)

至於為什麼只有碳基和硅基,文中已經提到了,硅元素和碳元素的許多基本性質都相似。舉例而言,正如同碳能和四個氫原子化合形成甲烷(CH4),硅也能同樣地形成硅烷(SiH4),硅酸鹽是碳酸鹽的類似物,三氯硅烷(HSiCl3)則是三氯甲烷(CHCl3)的類似物,以此類推。而且,兩種元素都能組成長鏈,或聚合物,它們並在其中同氧交替排列,最簡單的情形是,碳—氧鏈形成聚縮醛,它經常用於合成纖維,而用硅和氧搭成骨架則產生聚合硅酮。

『肆』 硅基生命的不穩定性

1.基本描述
雖然這點不會因此排除硅基生命存在的可能,但存在大量液態水的星球肯定是排斥硅基生命的。
盡管從生物角度看,找到硅基生命的可能性很渺茫。但硅基生命在科幻小說中則很興盛,而且科幻作家的許多描述會提出不少有關硅基生命的有益構想。
在斯坦利·維斯鮑姆(Stanley Weisbaum)的《火星奧德賽》(A Martian Odyssey)中,該生命體有1百萬歲,每十分鍾會沉澱下一塊磚石,而這正是維斯鮑姆對硅基生命所面臨的一個重大問題的回答,文中進行觀察的科學家中的一位觀察到:
「那些磚石是它的廢棄物……我們是碳組成,我們的廢棄物是二氧化碳,而這個東西是硅組成,它的廢棄物是二氧化硅——硅石。但硅石是固體,從而是磚石。這樣它就把自己覆蓋進去,當它被蓋住,就移動到一個新的地方重新開始。」
2.硅基生命的化學反應
一個很大的缺陷就是硅同氧的結合力非常強。當碳在地球生物的呼吸過程中被氧化時,會形成二氧化碳氣體,這是種很容易從生物體中移除的廢棄物質;但是,硅的氧化會形成固體,因為在二氧化硅剛形成的時候就會形成晶格,使得每個硅原子都被四個氧原子包圍,而不是象二氧化碳那樣每個分子都是單獨游離的,處置這樣的固體物質會給硅基生命的呼吸過程帶來很大挑戰。二氧化硅是原子化合物,很難溶解在水和其他液體之中,它是巨大的分子。
其實如果存在硅基生命的星球存在氟化氫,它們完全可以吸入這種氣體,與二氧化硅反應生後呼出四氟化硅(氣體)排出水,並且硅基植物通過「光合作用」吸入四氟化硅、水和光經過一系列反應生成氟化氫排回大氣中並生成「硅澱粉」。但硅基植物的「光合作用」沒有詳細的可行性論述。
二氧化硅生成氣態的四氟化硅反應方程式如下:
SiO2(s) + 4 HF(aq) → SiF4(g) + 2H2O(l)
生成的SiF4可以繼續和過量的HF作用,生成氟硅酸:
SiF4(g)+2HF(aq)=H2[SiF6](aq),6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O氟硅酸是一種二元強酸。氟硅酸的酸性比硫酸還強,受熱分解放出有毒的氟化物氣體。具有較強的腐蝕性。
有一些人認為二氧化硅不溶於水,這種觀點是錯誤的。以粉末形式存在的二氧化硅可以與水反應生成原硅酸。二氧化硅在催化劑的作用下,也可以和水反應。H2O + SiO2=H2SiO3(硅酸) 2H2O + SiO2=H4SiO4(水過量時,生成原硅酸。)
氟化氫對硅基生物和硅基生命是有毒的,可以破壞硅化物。氟化氫又叫做氫氟酸。它具有極強的腐蝕性,能強烈地腐蝕含硅的物體。與硅和硅化合物反應生成氣態的四氟化硅(能腐蝕玻璃),但對塑料、石蠟、鉛、金、鉑不起腐蝕作用。氫氧化鈉可以和二氧化硅反應,生成硅酸鈉。硅酸鈉易溶於水。硅基生命可以將硅酸鈉排除體內。
氟化氫對硅基生命的皮膚有強烈刺激性和腐蝕性。氫氟酸中的氫離子對硅基生命組織有脫水和腐蝕作用,而氟是最活潑的非金屬元素之一。皮膚與氫氟酸接觸後,氟離子不斷解離而滲透到深層組織,溶解細胞膜,造成表皮、真皮、皮下組織乃至肌層液化壞死。氟離子還可干擾烯醇化酶的活性使皮膚細胞攝氧能力受到抑制
硅基生命可能用一種特殊的催化劑消除氟化氫的毒性。這種催化劑可以讓氟化氫只和二氧化硅反應。地球上有一種生物是硫細菌,這種生物能在稀硫酸中生活,最適生長pH值范圍為pH2~3。絕大多數有機物都容易被硫酸破壞,硫細菌能產生一種催化劑防止它自己被硫酸破壞。硅基生物同樣也能產生一種催化劑,防止它自己被氟化氫破壞。
硅基生命可以呼吸二氧化碳和二氧化硫。化學方程式:(甲基甲硅烷和二氧化硫反應)2SiH3CH3+7SO2=2CO2+2SIO2+7S+H2O (四甲基甲硅烷和二氧化硫反應)Si(CH4)+9SO2=4CO2+SiO2+9S+H2O
因為硅硅單鍵(Si-Si)不穩定,所以乙硅烷( SiH3-SiH3)不穩定。乙硅烷( SiH3-SiH3)比碳烷烴更不穩定,在低溫之下緩慢分解成甲硅烷和氫,在300~500℃分解成為SiH4、SinHm、H2,在光照下也分解。硅只能形成雜鏈高分子化合物。硅基雜鏈高分子的主鏈除硅原子外,還含有碳、氧、氮、硫、鋁、硼等其他元素。有機硅高分organosilion- polymers主鏈(或骨架)是由硅、氧交替組成的高分子。又稱聚硅氧烷或聚硅醇。因為硅只能形成雜鏈高分子化合物,所以硅基生命產生的代謝產物、廢物、氧化物是非常復雜的,這意味著硅基生命需要更多的酶作為催化劑。每個酶的長度大約為50nm,細胞體積太小就裝不下足夠的酶。硅基生物的細胞比碳基生物的細胞更大。如果一個細胞體積越大,那麼它的相對表面積就越小。如果一個細胞相對表面積越小,那麼物質進入細胞膜的速度就越小。所以硅基生物的新陳代謝比碳基生物更慢。
有一些人認為硅不能像碳這樣產生眾多的具有左旋右旋特徵的化合物,這種觀點是錯誤的。有機硅料能像碳這樣產生眾多的具有左旋右旋特徵的化合物。有機硅料是指含有Si-C鍵、且至少有一個有機基是直接與硅原子相連的化合物。
也許在未來很遠很遠的某一天,硅基生命會作為一種宇宙新進化的生命形態而替代碳基生命。不過那一定離我們很遠很遠。
3.硅基生命的溶液和介質
此外,水是一切蛋白質生命所必需的溶液和介質。有沒有一種其他化合物可以取代水的地位呢?有!那就是氨。由於氨在冰點以下仍是液體,一些科幻作家遂推想,在一些寒冷的巨型氣態行星的表面下,可能存在著由氨組成的海洋,而海洋中則充滿著以氨為介質的生命形式。以上都只是個別的、零星的構想,真正對問題作出全面性的考察和系統性的分析的,是著名生化學家阿西莫夫所寫的一篇文章《並非我們所認識的》。他在文中提出了六種生命形態:一、以氟化硅酮為介質的氟化硅酮生物;二、以硫為介質的氟化硫生物;三、以水為介質的核酸/蛋白質(以氧為基礎的)生物;四、以氨為介質的核酸/蛋白質(以氮為基礎的)生物;五、以甲烷為介質的類脂化合物生物;六、以氫為介質的類脂化合物生物。其中第三項便是我們所熟悉的———亦是我們惟一所認識的———生命。至於第一、第二項,是一些高溫星球上可能存在的生命形式,另外,地球上曾經出現過的那些生活在硫礦里的、厭氧的古細菌就很有可能是以硫作為自己生命的介質;而第四項至第六項,則是一些寒冷星球上可能存在的生物形態。
4.除硅基生命和碳基生命以外的生命形式
(4.1)中子星
然而,科幻作家仍不滿足於生命的這些多樣性,他們在各自的作品中充分發揮了想像力,為我們創造出一些更不可思議、但細想之下又似乎不無道理的生命世界。一些作家設想,在某些極寒冷的星球之上,可能存在著以液體氦為基礎,並以超導電流作聯系的生命形式;另一些作家則認為,即使在寒冷而黑暗的太空深處,亦可能有一些由星際氣體和塵埃組成,並由無線電波傳遞神經訊號的高等智能生物——霍耳的科幻小說正是這方面的代表作;還有一些想像力更豐富的作家甚至認為外星生命也許根本不需要化學物質基礎,他們可能只是一些純能量的生命形式,比如一束電波。最為有趣的是著名科幻作家福沃德所寫的《龍蛋》,這部構思出色的作品描述了一顆中子星表面的生物。這顆中子星直徑僅20公里,但表面的引力卻等於地球上的670億倍,磁場是地球的1萬億倍,表面溫度達到8000多攝氏度。什麼生物可以在這樣的環境下生存呢?是由「簡並核物質」組成的生物。所謂「簡並」,就是指原子外部的電子都被擠壓到原子核里去,因此所有原子都可以十分緊密地靠在一起,形成超密物質。中子星上的生物身高約半毫米,直徑約半厘米,體重卻有70公斤,這是因為他們由簡並物質所組成。此外,他們的新陳代謝是基於核反應而非化學反應,因此一切變化(包括生老病死和思維)的速率都比人類快100萬倍!
4.除硅基生命和碳基生命以外的生命形式
(4.2)金屬細胞和金屬生命體
就在科幻作家構思「硅基生命」的時候,實驗室里的「金屬細胞」已經有了生命徵象,並且初步顯露出進化的趨勢。 不同於碳元素的共價鍵有機物,這種「無機生命」的基礎是金屬鎢的雜多酸陰離子——6族元素能與氧配位成多面體(姑且理解成酸根),然後脫水縮聚成共用氧原子的巨大結構,比如下面的車輪形{Mo176}。這些龐大的陰離子可以繼續縮聚並容納其它含氧酸,進而在強酸溶液里自組織成泡狀結構,如同活細胞——這或許意味著,我們的生物學只是生命科學里的一小部分。
克羅寧和同事通過從大分子金屬氧化物中提取負電荷離子形成鹽溶液,來束縛氫或者鈉一些較小的正電荷離子;這種鹽溶液注入另一種含有較大負電荷有機離子的溶液中,可以束縛較小負電荷離子的活動性。
當這兩種鹽溶液混合,交換其中部分大分子金屬氧化物,使其不再形成較大的有機離子。這種新溶液在水中無法溶解:沉澱物質像包裹注射溶液的殼狀物。克羅寧稱這種沉澱物質為泡沫無機化學細胞(iCHELLs),並表示它們還具有更多的特性。通過修改它們的金屬氧化物主幹部分使iCHELLs具備自然細胞膜的屬性,例如:以iCHELLs為基礎的洞狀結構氧化物可作為多孔膜,依據大小尺度,有選擇性地讓化學物質進出細胞,其作用就像生物細胞膜。這將使細胞膜可以控制發生一系列化學反應,這是iCHELLs細胞關鍵性的特徵。
同時,研究小組還在泡沫中製造泡沫,建立的隔膜模擬生物細胞的內部結構。他們通過連接一些氧化分子至光敏染料,可灌輸iCHELLs細胞進行光合作用。克羅寧稱,早期實驗結果形成的細胞膜可將水分解為氫離子、氫電子和氧分子,這是光合作用的初始狀態。
克羅寧稱,我們可以抽吸質子分布在細胞膜上,來設置形成一個質子坡度。這是從光線中獲得能量的關鍵一步,如果生命體能夠完成這些步驟,將建立形成具有類似植物新陳代謝功能的自供給細胞。
這項實驗仍處於早期階段,一些合成生物學家目前保留發言意見。西班牙巴倫西亞大學的曼紐爾-波爾卡說:「克羅寧研製的金屬細胞泡沫目前還不能說完全具備生命特徵,除非這些細胞可以攜帶類似DNA的物質,可驅動自我繁殖和進化。」克羅寧回應稱,在理論上這是可能實現的,去年他在實驗中顯示利用金屬氧酸鹽彼此作為模板可實現自復制功能。
在為期7個月的實驗中,目前克羅寧可以大批量生產這些金屬細胞泡沫,並將它們注入充滿不同pH值的試管容器中,他希望這種混合環境將測試它們的生存性。如果pH值過低,一些細胞將溶解死亡。
如果克羅寧的實驗是正確的,或許宇宙生命的存在性將更加廣闊。日本東京大學的Tadashi Sugawara說:「這項實驗結果說明生命體並不全是基於碳結構,水星的物質結構與地球相差很大,或許在水星上也有可能通過無機元素形成生命體。克羅寧的這項研究開辟了一個新的領域。」

『伍』 硅基生命比碳基生命更難出現尋找外星人還是以尋找碳基生命為主嗎

目前人類對地外生命的尋找,還在人類已知的物理化學和生物知識的基礎上。當然很多人會講,也許外星人不用水,是硅基甚至鐵基的,但這更多是科幻的想法。迄今為止地球是人類所知唯一存在生命的星球,對於外星生命的探討肯定要依賴於對地球上生命的認識。

只要是生命形態,就必須從外界環境中收集、儲存和利用能量。碳基生命儲存能量的最基本的化合物是碳水化合物。碳在地球生物的呼吸作用中的代謝終產物主要為二氧化碳氣體,是種很容易從生物體中移除的廢棄物質;但是,硅的氧化則會形成固體,如果以現在的人體結構考慮,外星生命可能需要經常用氟化氫清理呼吸道。

『陸』 以硅為基礎創造生命的科幻電影叫什麼

時空悍將

『柒』 硅基生命是什麼形式的

許多對外星生命的探索都集中在發現與我們相似的生命跡象——液態水的可用性,或者由碳(地球上生命的基礎元素)製成的復雜化合物的存在。但是如果生命可以有不同的東西構成呢?元素周期表中有一種元素非常接近碳,有人認為這可能是生命的另一種化學基礎。我們更習慣於在電腦晶元、沙子和潤滑劑中找到它。硅基生命形式看起來可能是什麼樣的生命?

會是什麼樣子?

如果硅基生命形式確實存在,我們將如何尋找它們——我們甚至能識別什麼時候找到它們?尋找硅基生命肯定不容易;未來的宇航員不會跌跌撞撞地穿過岩石怪獸的足跡或硅生物的沙質排泄物。

基於硅的生命形式可能非常原始,其存在的跡象更加模糊——比如硅分子群出現在意想不到的地方。它甚至可能在行星表面找不到——行星內部非常熱、富氫、貧氧的條件可能更有利於復雜的硅化學反應。

在尋找其他星球上的生命是,也許事實會比科幻小說更奇怪。

『捌』 真的有硅基生命嗎

這講不定的吧,目前應該還沒發現,不過在不同環境下誕生的生物構造可能是不同的,而且如果要算硅基生命的話,我們可能要重新定義生命了吧。。。

『玖』 硅基生命也許只存在於科幻作品中,現實會有嗎

有沒有其它形式的生命呢,一直以來科幻作家對此做出了許多幻想,包括了硅基生命、氨基生命、硼基生命等多種形式,並說明能夠產生這種生命的理想星球是什麼樣子的,雖然做出了這么多的幻想,但實際上,人類除了碳基生命之外從未發現過其它生命形式,哪怕是最簡單的有機分子也是以碳為基礎的,從未看到過以硅為基礎的硅酮或硅烷以及硅的高級化合物,這些都沒有發現過,我們常見的也就是二氧化硅、硅酸鹽了。

但一個道理告訴我們,沒見過不能代表沒有,對吧,仍然是相信這些是存在的,只是目前局限於科技的發展程度沒有發現罷了。

星際迷航對於硅基生命的幻想

自然演化出硅基生命很難,但現實中人類製造的人工智慧可以稱之為廣義的硅基“生命”,隨著科技的發展,以硅為主要材料的半導體元器件構成的計算機人工智慧,這種人造的“硅基”生命或許在未來可以承載人類的意識。

『拾』 硅基生命的生命形式是什麼樣的,人類要怎麼才能觀察到

許多對外星生命的探索都集中在發現與我們相似的生命跡象——液態水的可用性,或者由碳(地球上生命的基礎元素)製成的復雜化合物的存在。但是如果生命可以由不同的東西構成呢?


基於硅的生命形式可能非常原始,其存在的跡象更加模糊——比如硅分子群出現在意想不到的地方。它甚至可能在行星表面找不到——行星內部非常熱、富氫、貧氧的條件可能更有利於復雜的硅化學反應。在尋找其他星球上的生命時,也許事實會比科幻小說更奇怪。

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