为何说硅基生命比碳基生命更难出现

目前，我们所见过的所有生命都属于碳基生命，包括人类。可以说碳元素在生命里至关重要，是不可缺少的一部分。但那么多种元素，为什么偏偏是碳元素称为最重要的部分呢？科学家也相信过硅基生命的存在，但为什么我们没有发现硅基生命呢？

从元素周期表可以看到，碳元素是第6号元素，有6个电子，这其中又有4个电子属于价电子，这意味着这4个价电子能让碳元素形成4组共价键，也就是和其他4个原子形成链接。通常碳元素会与氢，氧以及其他碳原子形成链接。如1个碳原子和其他4个氢原子形成链接就会变成甲烷，还可以和氢原子，氧原子形成很长的碳链。生命中最为重要的几种物质，糖类，脂类，蛋白质，核酸都是由碳元素为主体构成的。以碳元素为基础，这就是碳基生命。

而硅基生命被公认为是除碳基生命以外最有可能存在的生命。但为什么那么多元素里科学家偏偏认为硅元素是最有可能成为生命基础的呢？从元素周期表上不难发现，硅元素位于碳元素正下方，这就表明硅元素和碳元素有很多相似的地方。如硅元素也有4个价电子，也能和碳氢氧这些元素结合形成4组共价键。如碳氢可以形成甲烷，而硅氢则能形成甲硅烷。碳氢氯可以形成三氯甲烷，而硅氢氯能形成三氯硅烷。从这些方面来看硅原子似乎也符合生命构建元素的要求，但实际上硅也存在缺陷。

大多数与硅形成的化学键比较弱，这意味着硅基化合物的稳定程度不如碳基化合物，无法形成较长的硅链或复杂的分子，所以即使硅基生命存在，它们的生命结构也会简单的多。如果硅基生命和碳基生命相似，就会出现很奇怪的现象。比如二氧化碳是气体，二氧化硅是固体。碳基生命呼出的是二氧化碳气体，硅基生命呼出的却是固体，这看起来十分奇怪。从这些点看，硅基生命确实比碳基生命更难出现。

所有已知的地球生物都是碳基生物，碳基生物的意思就是以碳元素为有机为基础的生物，而硅基生物不过是科学家设想的一种生物，它是以硅元素为有机物基础的生物。那么，如果硅基生物存在的话，它们是以什么形式存在的呢？我们简单的来探讨一下这个问题。

硅基生命假说

之所以说现存地球上已知的生物都是碳基生物，是因为所有地球生物体内氨基酸的链接元素就是碳元素，也就是链接氨基和羧（suo）基的就是碳元素。但是，在地球生物体内，含量最多的并不是碳元素，而是氧元素。我们以人为例，占据人类质量65％的是氧元素，而碳元素只排在第二位，占比18％。虽然碳元素不是生物体内最多的元素，但是它除了是细胞结构必不可少的元素外，在细胞干重中碳元素的质量分别占约44％（植物）和56％（动物），因此，碳元素对于地球生物来说是最重要的生命元素，这也是地球生物被称为“碳基生物”的主要原因。

弄清了碳基生物的概念，硅基生物就很好理解了，它就是将连接氨基和羧基的由碳元素，变为了硅元素。最早提出硅基生物概念的是德国的天体物理学家儒略·申纳尔，他在1981年的论文中首次提出了可能会有以硅元素为基础的生物存在的可能性。理由是，在宇宙中有许多温度很高的星球，而对于碳基生物而言高温的星球显然不是宜居的，但是，硅元素与碳元素的化学性相近，而且相对碳元素，硅元素的耐高温性更强，而这就是我们电脑的CPU和风扇间要涂一层硅胶，而不是其他物质的原因。

从这个角度看，假如宇宙中有其他生物的话，它们是硅基生物的可能性还是很高的。

硅基生物如果存在的话，它们是以什么形态存在的？

首先，碳基生物必须摄入含碳的食物才能够维持正常的生命体征，同样的，硅基生命必须也要以含硅的食物为食，不过，从目前科学对宇宙的 探索 看，硅元素在宇宙中含量较低，因此，即便是硅基生物存在，它们的数量也比较的少，当然也不排除它们在我们没有探测到的星球上，而这个星球上富含硅元素的可能性。

其次，碳基生物之所以能够存在就是因为碳元素与氧极容易结合，而结合后的二氧化碳是一种气体，可以直接被新陈代谢掉。但是，硅基生物就不同了，硅元素与氧也容易结合，而且结合后的二氧化硅是固体，这就代表着，硅基生物呼吸或者是进食都会在身体中产生大量的固体，而这些固体很难排出体外，而且稳定性极强（熔点为1650 左右）。而解决这个问题，最好的办法就是星球上的温度高于二氧化硅的熔点，此时二氧化硅呈液态，才更有助于它们排出这些“垃圾”。

最后就是结合了。在地球上碳基生物有各种各样的形态，这是由什么决定的呢？还是碳原子。碳原子小到我们无法观察到，但是正是这些看不见的原子组成了分子，而让它们组合的就是化学键。碳原子与硅原子都有4个化学键，这就是它们组合的方式。不同的是碳原子在结合时（碳基化合物具备不对称性），因为不对称性出现了左旋和右旋，这就使得分子有了形状，这些简单的分子再合成高分子时，同样也会产生不同的形状，此时，碳基生物的形态多样性就有了。

硅原子虽然和碳原子一样都有4个化学键，但是硅原子比碳原子多了一个电子层，这就导致了硅原子在结合时相当的不稳定，而且硅基化合物具备对称性，所以它们也就没有了左旋右旋，进而它们的形态也较为单一。并且硅原子因为不稳定性很难形成长链，也就无法形成较大的大分子。

基于以上的分析，如果硅基生物存在，几乎可以肯定地说它们生活的星球上一定是高温的，在如此高温的条件下，它们要想形成稳定的形态，那么就需要身体组成的其他部分的熔点要高于二氧化硅。因此，它们要么是由稳定性极高的物质组成的小个体（硅链比较的短），要么是液态甚至是气态的存在。这是一个可能。

看到这里，有些小伙伴会问：硅基生物有没有可能不需要呼吸呢？这个问题也比较有意思，但是只要是生命就要活动（肢体活动或者是生命活体），活动就需要能量，能量是通过物质交换完成的，也就是说呼吸是硅基生物也无法避免的。

不过，从化合物的角度看，虽然二氧化硅是固体，但是硅基生物生活的环境也不一定有氧气，如果没有氧气，呼吸也不会产生二氧化硅，此时，硅基生物的形态又变了。因为，如果它们生存的星球上有氟的话，硅与氟能够产生四氟化硅，而四氟化硅在干燥的环境下是气体存在的。

这个假设即满足了干燥（高温），又解决了呼吸成为固体的问题。所以，如果是这样的硅基生物的话，它们虽然满足体型不大，形态单一，但是好歹也能成为像机器人一样的固态。

总结

硅基生物只是科学家提出的一个假说，到目前为止，没有任何的证据表面硅基生物的存在，当然，我们也不能完全否认它们的存在。假如它们存在的星球上有氧气的话，它们大概是液体甚至是气态的，假如它们存在的星球上没有氧，有大量的氟的话，它们则有可能是固态，不过，不管是哪种形态，它们的形态并不稳定，而且体型也很小。

许多对外星生命的 探索 都集中在发现与我们相似的生命迹象——液态水的可用性，或者由碳(地球上生命的基础元素)制成的复杂化合物的存在。但是如果生命可以由不同的东西构成呢？

元素周期表中有一种元素非常接近碳，有人认为这可能是生命的另一种化学基础。我们更习惯于在电脑芯片、沙子和润滑剂中找到它。硅基生命形式看起来可能是什么样的生命？

地球上的生命

地球上所有已知的生命都是基于碳元素。它是宇宙中第四丰富的元素；在我们的身体里，它约占我们质量的185 %。它是脂质等生物分子的重要组成部分， 蛋白质碳水化合物和核酸。

碳的重要性源于其丰富的化学成分。每个碳原子可以与其他原子形成四个键，为构建复杂分子释放出无数可能性。例如，它可以形成长而稳定的链——碳氢化合物——这种链存在于细胞膜中。它也可以很容易地与氧形成和断开键，这发生在 呼吸从食物中释放能量。

复杂的化学和科幻生物

在周期表中，硅刚好位于碳的下方。像碳一样，它也可以同时与其他四个原子形成键，形成长链(聚合物)，并与氧结合。地球上有大量的这种元素——事实上，它是地壳中仅次于氧的第二丰富的元素。

正是硅和碳之间的这些化学相似性孕育了硅基生命的概念。在科幻小说中，它无疑被证明是生命的沃土:几十年来，硅基生命形式一直是科幻小说中的宠儿，从有知觉的晶体到岩石、熔岩生物和排泄硅块的外星人。然而，硅和碳化学之间的一些重要差异意味着我们不太可能很快被这些生物入侵。

虽然硅可以形成链，但这些链不像烃链那样稳定；硅也不具备碳容易与氧形成和解除化学键的能力。当能量在呼吸过程中从碳化合物中释放出来时，它被“氧化”，废物是二氧化碳——一种容易排泄的气体。当硅化合物经历同样的过程时，固体二氧化硅会作为副产品产生——不太容易去除，尽管排泄砖块的科幻外星人似乎有答案。

一个勇敢的新世界？

复杂的碳化学对地球条件下的生命非常有利。然而，这并不意味着硅基生命形式在不同的行星环境下是不可能的。

理论上，遥远的星球可能有利于硅化学而不是碳化学的环境条件。例如，硅键在高温下比碳稳定得多。或许硅基生命可能出现在对碳基生命来说太热的星球上。

会是什么样子？

如果硅基生命形式确实存在，我们将如何寻找它们——我们甚至能识别什么时候找到它们？寻找硅基生命肯定不容易；未来的宇航员不会跌跌撞撞地穿过岩石怪兽的足迹或硅生物的沙质排泄物。

基于硅的生命形式可能非常原始，其存在的迹象更加模糊——比如硅分子群出现在意想不到的地方。它甚至可能在行星表面找不到——行星内部非常热、富氢、贫氧的条件可能更有利于复杂的硅化学反应。

在寻找其他星球上的生命时，也许事实会比科幻小说更奇怪。

“ 汽车 人，变形！”在风靡全世界的《变形金刚》中，人们就幻想出了一种全新的生命形式——硅基生命。

我们地球上的生命，无一例外都是碳基生命，生命的基础是碳水化合物，生命必需的蛋白质、核酸、糖等都是以碳为骨架形成的。 那么，在宇宙的其他地方，有没有可能出现完全不同的生命形式呢

人们发现， 在元素周期表上，碳的下方是硅，因此硅和碳的许多基本性质都相似。比如，碳能和4个氢原子化合形成甲烷(CH4)，硅也能同样地形成硅烷(SiH4)，硅酸盐是碳酸盐的类似物等等。另外，硅和碳一样，都能组成长链或聚合物，在其中它还能和氧交替排列，形成类似丙酮之类的化合物——硅酮，**中的特异生命形态就有可能由类似的物质构成。

硅基动物很可能看起来像是些会活动的晶体，再复杂一些，则可能出现类似机器狗和机器人那样的生物。当然，要想进化出变形金刚这样强大的硅基生物是相当有难度的，但如果真的有，那 它们的生存能力可能是普通碳基生物无法想象的。或许，它们可以不加任何防护进入太空，它们可以耐高温和其他各种极端的物理条件，它们可能不需要食物和排泄，而只是通过某种方式获取恒星和行星的能量……

如果有朝一日真的发现了硅基生命，那么人类就要重新书写生命的定义了。

碳基生物和硅基生物的区别：碳基生命是生物的生命基础，而硅基生命是存在于碳基生命之外的等。

1、碳基生命是生物的生命基础，而硅基生命是存在于碳基生命之外的。

2、碳基生命复杂，脱离地球之外则无法生存，而硅基生命的结构是很简单的。

3、碳基生命适合在稳定的条件下生存，而硅基生命适合在比较极端的条件下生存。

由于碳原子有四个自由电子，其电子失去的能力（还原性）和得到电子的能力（氧化性）相当，又由于碳原子只有两个电子层，所以活泼性又比同族的硅、锗、锡、铅要强，碳链的长度可以由2个至数千个不等，这使得碳骨架成为了许许多多种有机化合物的基础，因此能够形成复杂多样的高分子有机物（比如DNA分子），为生命的形成提供物质基础。

硅基生物简介：

硅基生命是指以硅骨架的生物分子所构成的生命，是相对于碳基生命而言的。天体物理学家儒略申纳尔于1891年探讨了以硅为基础的生命存在的可能性，但随着无机化学的发展，建立一个硅氢化学体系的尝试以失败告终。广义上，人工智能也被大众视为“硅基生命”。

只要是生命形态，就必须从外界环境中收集、储存和利用能量。在 碳基生物这里，储存能量的最基本的化合物是碳水化合物。在碳水化合物中，碳原子由单键连接成一条链，而利用酶控制的对碳水化合物的一系列氧化步骤会释放能量，废弃物产生水和二氧化碳。

硅基生命怕水原因如下：

从化学角度来看硅基生命怕水主要是因为硅元素在水中没有办法保持稳定性，所以硅基生命应该很怕水，它们可能生存在一个高温而且没有水的星球上，宇宙中的天体有很多，到目前为止人类能够观测的宇宙范围有930亿光年，这还不是宇宙的全部直径。

在这930多亿光年的范围内，科学家发现了无数颗行星，这些行星中一定有适合硅基生命存在的行星，只是人类现在的飞行速度太慢，还没有办法飞出太阳系，如果有一天人类的飞行速度得到提升，那么人类是有可能在太阳系外发现硅基生命的。

特点：

硅基生命和碳基生命在呼吸系统上应该有很大的差别，硅基生命的体内应该存在一种化学元素，这种元素能够溶解二氧化硅，让二氧化硅以气体的形式排出体外，这样才能够保证硅基生命的正常呼吸，而且科学家认为硅基生命要比碳基生命更加耐高温，由于硅元素比碳元素更加稳定。

所以硅基生命可能存在高温环境中，比如说金星，金星表面的温度高达400多摄氏度，所以科学家认为金星上可能存在硅基生命，只是人类科技有限，现在还没有办法对进行进一步地探索。

硅基生物是指以硅骨架的生物分子所构成的生命。

硅基生命这一概念首次于19世纪被提出。1891年，波茨坦大学的天体物理学家儒略申纳（Julius Sheiner)在他的一篇文章中就探讨了以硅为基础的生命存在的可能性，他大概是提及硅基生命的第一个人。这个概念被英国化学家詹姆斯·爱默生雷诺兹所接受，1893年，他在英国科学促进协会的一次演讲中指出，硅化合物的热稳定性使得以其为基础的生命可以在高温下生存。

对硅基生命的猜测

尽管从化学角度看，硅基生命诞生的希望很渺茫。但硅基生命在科幻小说中则很兴盛，而且科幻作家的许多描述会提出不少有关硅基生命的有益构想。

在斯坦利·维斯鲍姆（Stanley Weisbaum)的《火星奥德赛》（A Martian Odyssey)中，该生命体有1百万岁，每十分钟会沉淀下一块砖石，而这正是维斯鲍姆对硅基生命所面临的一个重大问题的回答。

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