硅基生命或是人类进化的新形态?为何说宇宙的天道,是碳硅结合?

解析冷知识 2024-11-08 01:10:06

网上有句话叫做“血肉苦弱,机械飞升”,表达了许多人想要通过技术进步和改造,摆脱肉体的束缚,实现思维、意识与机械的完美结合,达到永生、超越生理极限的目标,超越人类自然生物状态的向往。

毕竟在自然面前,人类和地球上的其他碳基生命都实在太脆弱了。

【自然面前的人类实在渺小·海啸】

温度太高?死!温度太低?死!

没有水?死!水太多了?也死!

没有氧气?死!全是氧气?还死!

……

在地球上尚且不能保证身体的正常运作,在太空中就更不用说了。

每个宇航员要想进入太空,都必须要穿上制作精密,但又十分厚重的宇航服。

【宇宙探索】

所以在探索宇宙的过程中,科幻界为宇宙中可能存在的6种生命形态进行了排序,而人类这种碳基生命只能排在的第三位。

考虑到未来的人类可能不再拘泥于地球,而是会面向全宇宙进行发展,不少人觉得人类下一步的进化会朝着硅基生命的方向发展。

到时候碳硅结合,宇宙无敌。

那么硅基生命真的会是人类进化的新形态吗?宇宙的天道1到底是不是碳硅结合呢?

为啥追求硅基生命

在我们的传统认知中,生命的构成需要碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)和硫(S)这六大基本元素,其中的碳元素就是地球上碳基生命最重要的媒介。

【碳基生命需要的化学元素】

而硅基生命就是将碳元素换成硅(Si)元素,以硅元素作为生命的主要媒介。

其最主要的原因就是硅元素和碳元素具有很高的相似性。这两种元素都能形成长链结构或者相应的聚合物,以维持生命的基本形态。

但是硅基生命比碳基生命更强的地方在于,碳基生命除了最基本的碳元素以外,其他五大元素也不能缺少,尤其是的氢和氧,说白了就是水和氧气。

【水循环保证生命的生存】

但是硅基生命却能摒弃这两样东西,而且硅基生命能生存的温度高达200~400℃,甚至在这个范围内,越是干燥高温,就越有高活跃性。

又因为硅基生命的躯体不像碳基生命的那样容易衰败,所以硅基生命的寿命表现为更长,甚至可能是长生状态。

而硅基生命因为其特性,还能直接暴露在宇宙环境中,探索宇宙在他们面前变得更加容易,这是人类难以企及状态。

我们常常讨论太阳系中是否存在外星生物,如果是以碳基生命为标准的话,那么除了地球以外其他行星都不符合生命生存的要求。

【外星生命】

但如果以硅基生命为标准的话,那么太阳系中的四大岩石行星(水星、金星、火星、地球)可能就存在生命。

金星和水星的环境对人来说非常恶劣,但是对硅基生命来说,都是小case,而火星相对来说和地球的环境比较接近,硅基生命也有可能存在。

【金星】

地球自不必说,虽然地壳上还暂时没有发现硅基生命的踪迹,但是也有不少人猜测地幔处可能会有未知的硅基生命存在。

为什么地球会诞生碳基生命?

碳基生命并不是宇宙生命形态中最强的,那为什么地球不诞生硅基生命,而是选择孕育出碳基生命呢?

这是的因为在地球在诞生后,被各种携带着水资源的彗星撞击,所以在地表就留存了大量的水,为碳基生命的诞生提供了必要的前置条件。

【彗星撞击地球】

水是生命演化的关键,碳能够溶于水,所以我们身体中的各种物质就能在水中实现结合、反应、运输,以保证生命个体生存活动所需的能量。

生物的细胞液、组织液、血液等,都含有大量水分,而我们也有“七天不喝水就会死”的说法。

【人体的水分含量】

另外,碳元素的氧化物大多都是气体,如生物代谢产生的二氧化碳,能参与到地球的碳循环中,使得整个生态环境能够实现循环运转并保持稳定。

但是硅基生命代谢的产物应该是固体二氧化硅,这让硅基生命的代谢也存在问题。

所以,地球明明是岩石行星,且硅元素的含量远远大于碳元素,却依旧诞生了碳基生命,这也是环境条件使然。

【地球】

不过碳基生命虽然是地球上最合适的生命形态,但我们也因此被“困”在地球,去太空变成了一间难事。

碳硅结合是王道

根据目前的观测结果来看,宇宙的能源其实是有限的。

就算是一直吸收周围能源物质的黑洞,也有一天会蒸发消失,所以减少能量消耗、提高能量利用率,才是在宇宙中发展的王道。

【黑洞】

而加州理工学院的化学工程、生物工程和生物化学教授莱纳斯·鲍林和2018年诺贝尔奖获得者弗朗西斯·阿诺德,已经在此前领导团队完成了碳硅键生成的实验。

他们利用定向进化技术,成功诱导了实验生物在体内自己产生碳硅键。

虽然要诞生出完整的半硅半碳生物还需要很长时间,但是这已经完成了这条长路的第一步。

一旦人类的碳硅结合实现,到时候我们消耗的能量和资源将大大降低,而人类身体结构对环境的适应能力也将大大提升,以便探索宇宙更多的空间。

【人类的能源消耗】

不知道届时的地球,又会是怎样一副光景。

参考资料:

【1】科普大师阿西莫夫自传·新华网

【2】外星人当然存在,而且其实还很老套!·北京的大学出版社

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