| 天人地 | 2024-06-25 09:59 |
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按道理来说，宇宙中应该有五种生命形式，按照丰富度和物质结构的组合概率排名，分别是硅基，硼基，氧基，碳基和氮基。碳基生命只能排到第四个位置，那排名第一的硅基生命到底有多强？答案在文章后面会揭晓 在地壳的元素含量中，碳只占据0.03%，可以说是极其稀有的，而地壳中含量最丰富的元素则是氧和硅，分别占据46.6%和27.72%。 如果以丰富度来看，地球上最应该出现的生命是氧基生命和硅基生命。  我们知道，人体共有60多种元素，含量最多四种元素分别是氧，碳，氢和氮。 其中氧元素占比最高，达到61%，而碳元素只有20%。 那这样说来，人类更应该叫氧基生命，毕竟氧的含量最多。其实，之所以人类不能称作氧基生命，主要是由于人体60-70%都是水，因此才造就了氧和氢在人体元素的超高占比，氧元素并不是人体物质构造中的核心元素。 事实上，构成生命的核心元素不能只看丰富度，还得考虑其稳定性。这种元素不能太稳定，也不能不稳定。太稳定的元素其核外电子就不易形成化学键，这样一来，生命体所需的大分子就无法构建。但要是不稳定，这种元素即便可以构建更多的大分子，那韧性也大打折扣，生命就显得太脆弱。  那哪些元素可以承担如此的要求呢？ 在元素周期表中，人类已经找到了118种元素，其中自然界天然形成的元素，只有前98个。第98号元素是锎，也就是说锎之后的元素都是人工合成的。 元素周期表的排列方式让我们很容易得出，第一列元素的核外电子只能连接一个电子，也就是只能形成一个共价键，第二列元素能连接两个电子，形成两个共价键，第三列可以连接三个电子，形成三个共价键。第四列可以连接四个电子，形成四个共价键。之后第五列元素就只能连接三个电子，形成三个共价键。此后依次递减，直到惰性元素，其核外最外层电子没有形成共价键的需求，所以惰性元素也是最稳定的元素。  刚才已经说了，要成为生命体的基础元素，那么这种元素就得既稳定又不稳定。这里面的稳定性指的是衰变稳定性，原子序数不能太大，核外电子数不能太多，如果核外电子数越多，那么原子核对最外层电子的掌控力就越弱，元素就越容易衰变。  在元素周期表中，既要保证原子序数不能太大，又要核外电子形成更多的共价键，也只有碳元素能满足。 碳原子序数为6，一共有6个电子，其中最外层有4个电子。  这四个共价键就可以让碳元素以共价键的形式形成更为复杂的分子，这是生命形成的必然条件。碳基分子可以形成十分长的非重复聚合物链，也可以形成闭环，或者与其他的元素形成单键，双键或者三键，这些组合形式甚至可以达到数百万种类型。这就让碳基分子可以参与大量生命必需分子的形成过程。分子组合的形式越多，越复杂，携带的信息也就越大，这就造就了DNA可以携带大量的遗传信息，生命体的功能也就越齐全。  我们以拥有两个共价键的氧元素为例，氧的核外电子决定其只能和两个原子结合，所以形成的分子不管是从复杂度还是丰富度都大打折扣，即便存在氧基生命，其生命的物质结构也会十分简单，无法进化成更高级的生命形式。 而硼可以生成三个共价键，所形成的分子复杂度也比较多，但是硼在地壳中的含量极其稀有，地壳含量只有0.001%，与碳元素含量存在量级上的差距，这也许是硼元素没有形成生命的一个重要原因。  这部分富余电子在一般的生命分子中可以起到氢键的作用，方便形成其他空间结构，但在氮基的生命分子中就是反作用了，它们会挤压其他的三对键的位子，这使得氮基骨架在空间结构的可能性上远小于碳基骨架。 其实在元素周期表中，构成生命的基础元素只需考虑前18种元素即可，越靠后的元素越不稳定。 就以碳和硅举例，它们虽然最外层电子都可以形成四个共价键，但是硅的最外层电子在第三个能层上，而碳的最外层电子在第二个能层上，最外层电子距离原子核越远，就越不稳定，形成的共价键就越容易断裂，比如硅-硅共价键的强度是196KJ/mol，  所以硅基生命压根就没有碳基生命强大，完全是营销噱头而已。 共价键越稳定就越能对抗来自母星的电磁辐射。  而对于其他星球来说，或许最常见的液体并不是水，而是液态甲烷或者乙烷，比如土卫六。  |
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