為什麼地球上不存在矽基生命？

地球生命都是碳基生命

人類的好奇心無窮無盡，對地外生命的推測從未停止過。為了瞭解是否有其他生命存在，我們發射了幾艘星際無人探測器，探索浩瀚外太空中的其他地方。如果外星生命真的存在，它們會是怎樣的存在呢？

從地球生命來看，我們都是碳基生命。然而，美國天文學家卡爾薩根把這種狹隘的觀點稱為“碳沙文主義”， 他認為我們不應該限制我們的想象力，做出外星生命會類似於地球生命的愚蠢假設。

儘管如此，由於碳在地球上的絕對優勢，這仍然是我們最佳猜測。那麼，碳為何如此特殊？

想象中的矽基生命

每一種生命形式，無論是植物還是動物，都體現了複雜性。第一個自我複製的生物體透過融合越來越多分子的複雜性，進化出愈加複雜的生物功能。這裡的複雜性指的是促進形成數百萬複雜的化學鍵和反應，這些都是維持更高生命形式的必要條件。諸如變形蟲這樣原始的生命形式，它們發展出的分子複雜性遠遠小於更高等的哺乳動物。

分子的複雜性使得一些高階功能可以出現，如呼吸、排洩、消化，最重要的是，繁殖。如果沒有碳元素，這一切都不可能實現。如果沒有碳，就不會有DNA、蛋白質、脂質、糖類、脂肪、肌肉組織或任何其他構成生命的東西。

目前，人類已經發現了118種元素，奇怪的是為什麼只有幾種元素被用來構成有機生命。當然，其中最常見的是碳元素。由於碳的特殊熱力學和化學性質，使它比其他元素更為優越。

元素週期表

一個碳原子由四個價電子組成，使它可形成四根單鍵（比如甲烷），兩根雙鍵（比如二氧化碳）和一根三鍵（比如乙炔）。然而，碳的主導地位並不是因為它形成這些複雜化學鍵的能力，而是它形成這些鍵時非常容易和靈活。事實上，元素週期表中與碳同族的元素都有4個價電子，但是它們所形成的鍵的穩定性無法與碳相比。

在元素週期表中，6號元素碳的正下方是14號元素矽。這種元素也能形成無數的分子，但是雙鍵的矽分子不像雙鍵的碳分子那樣穩定，它們只能短暫存在，它們的不穩定性最終迫使其轉變為單鍵。碳分子，如碳氫化合物，是維持生命的最關鍵分子種類之一，它們既不會太活潑而導致容易分解，也不會太穩定而妨礙可塑性和適應性，這使得酶能夠很容易地操縱碳分子。

DNA雙螺旋結構的4種鹼基對片段

因此，矽基生命很難能在地球上生存。矽比碳更為親氧，在相對較低的溫度下，它也會與氧氣發生劇烈反應。這意味著矽鏈或矽烷無法在我們的大氣層中存在。如果生物體直接將能量儲存為碳氫化合物，那碳基生命也無法生存，因為烷烴本身就很易燃（比如汽油和煤油）。但碳基生物是將能量儲存為如糖、脂質、醇類以及其他具有非常不同化學性質的碳氫化合物。

所有這些性質都可以解釋為：碳是擁有4個價電子的最小原子。它的大小合適，可以形成各種化學鍵。如果大自然缺乏這種原材料，生命是不可能產生的。又由於地球上的碳很豐富，所以大自然就利用碳的特性開始構建生命，使得所有的地球生命都是碳基生命。至於宇宙中是否存在諸如矽基生命這樣不同基質的生命，還需進一步研究才知道。