為什麼生命起源一定要有水,不能存在一種外星文明是以液態乙醇什麼的為生命之源的嗎?
科學家們(生物學家,化學家,天文學家和天體生物學家)並沒有堅持生命一定需要水,題主太小看他們的想像力了。
首先來看看水為什麼對於生命來說十分重要。我們所認識的生命的基礎是各種複雜的生物化學反應。為了讓各種物質能夠充分接觸,高效地參與反應,把它們溶解在某種液態溶劑中是一個理想的選擇。此外,把物質溶解在液體中,也是在生物體內運輸物質的便利途徑。宇宙中,甚至地球上,存在著各種液態物質。而其中,水無疑是一種十分理想的溶劑。
下面一段摘錄自我的另一篇回答:如果一個星球的液體環境是甲烷,且可以產生與水循環類似的「甲烷循環」,那麼有可能產生生命嗎? - Mandelbrot 的回答
水分子由一個氧原子和兩個氫原子構成。兩個氫原子與氧原子的連線夾角是104.5度。這樣,水分子就有了極性:氧原子的一側形成了水分子的負極,兩個氫原子形成了水分子的正極。正極可以吸引負離子,負極可以吸引正離子。這個特性讓水有了十分優秀的溶解能力。
氫和氧在宇宙中都是含量十分豐富的元素,所以水在宇宙中並不少見。真正稀罕的是液態水存在的條件:不能太熱,也不能太冷。它只能存在於恆星系內的宜居帶(Goldilock Zone)。
天文學家熱衷於在太陽系外行星尋找水的另一個重要原因是:在我們目前認識的宇宙中的生命形式當中,100%都是以水為溶劑的。
然而,水的缺點也很明顯。固態的水(冰)反射率很高。一旦行星表面形成了一定規模的冰蓋,它就會把大部分恆星輻射能量反射回去,減少行星的能量供給,導致溫度繼續下降,冰蓋繼續擴展。這就是地球上反覆發生冰川期,甚至幾次形成全球冰封原因。
圖片來自Precambrian Earth
除了氫和氧,宇宙中其他含量較高的元素包括:氦,碳,氖,鐵,氮,硅,鎂和硫。下圖是銀河系中主要化學元素的丰度(單位是百萬分之一)。
圖片來自Abundance of the chemical elements
以這些元素為原料,宇宙會大量產生其他具有一定溶解能力的液態物質。我們來看幾個例子。
1. 氨(NH3)
和水一樣,氨也是一種含量十分豐富的物質。它的化學性質也和水非常相似。氨對有機物的溶解性甚至比水還好,而且,它還能溶解很多金屬單質,如除了鈹以外的鹼金屬和鹼土金屬。此外,很多與水有關的有機物(如帶有羥基OH的醇類)和與氨有關的有機物(如帶有氨基NH2的胺類)具有一一對應的關係。
然而,氨也有它的弱點。首先,氨分子之間的氫鍵強度比水弱得多,所以氨蒸發時吸收的熱量只有水的一半,而且氨的表面張力只有水的1/3。所以,氨的融點比水低很多:在一個大氣壓下,液態氨存在的溫度範圍是零下78到零下33攝氏度。在這個溫度下,化學反應速度十分緩慢,所以,生活在液氨中的生物新陳代謝和進化的速度都應該比地球生物慢得多。
不過,在較高的壓強下,氨的融點和沸點都可以相應提高。比如,在60個大氣壓下,液態氨可以在零下77攝氏度到零上93度範圍內存在。這倒是一個比較理想的溫度範圍,不過,能達到這個氣壓的行星恐怕很少。
氫鍵太弱也導致了另一個缺點:液氨不能像水一樣和沒有極性的有機分子發生疏水反應(疏氨反應?)。疏水反應這對很多地球生物,尤其是動物,是非常重要的。如果沒有這樣的機制,像細胞膜這樣的結構就無法穩定存在了。
圖片來自細胞膜 - :: Fish#x27;s Bio web ::
細胞膜主要有兩層磷脂分子構成。磷脂分子的親水端向外,疏水端向內,構成細胞膜的骨架。對於這個結構至關重要的是水和磷脂分子之間的疏水反應。顯然,在缺乏疏水反應的液氨環境中,生物無法具備細胞膜這種有效隔離同時又能保證物質運輸暢通的理想結構。
疏水反應的另一個重要作用是,在生命發展的早期階段,具有疏水性的有機分子會聚集成團,然後逐漸發展出能夠自我複製的複雜分子,如DNA。而在液氨環境中,這個過程也變得十分困難了。
所以,在液氨環境中,我們所認識的很多生物機制都無法運轉。如果液氨中能孕育生命的話,它們應該會走上一條和我們完全不同的道路。
下圖是一個液氨環境的生命星球的藝術想像圖。
圖片來自Hypothetical types of biochemistry
2. 甲烷和其他碳氫化合物
甲烷分子包含1個碳原子和4個氫原子。碳和氫都是宇宙中丰度很高的元素,所以甲烷含量也不低。比如,土衛六(泰坦)就包裹著以甲烷含量很高的厚實的大氣層,並且表面布滿了甲烷湖泊和海洋。
然而,和水相比,甲烷的溶解能力就差了很多。再從我的另一篇回答(如果一個星球的液體環境是甲烷,且可以產生與水循環類似的「甲烷循環」那麼有可能產生生命嗎? - Mandelbrot 的回答)中引用一段:
甲烷分子沒有極性,和水相比,溶解能力弱得多。像油或者脂肪這樣的脂質可以少量溶解在液態甲烷中。所以,嚴格來說,基於液態甲烷的生命並非完全不可能,只是要困難得多。為了讓其他的有機分子參加生化反應,這些分子必須被連接在油脂分子上。而且,在甲烷世界中的生命活動將會十分遲緩。
以甲烷或其他碳氫化合物味溶劑的生命形式可能性不太大,但是並非絕對沒有。天體生物學家克里斯·麥凱( Chris McKay )甚至認為,土衛六上可能就有生命。他認為,如果土衛六上面有生命的話,它們應該需要把複雜的碳氫化合物(如乙烷或乙炔)降解成簡單碳氫化合物(如甲烷),從中獲得能量。這個過程需要消耗氫氣(H2)。對這種假想中的土衛六生命來說,乙烷或乙炔相當於我們的葡萄糖,而氫氣相當於我們的氧氣。而對土衛六發現,大氣層下層的氫氣和乙炔含量比上層低,這表明在大氣層下層中發生著某種消耗這兩種物質的反應。這似乎在證明土衛六表面有生命活動的假設。
3. 氟化氫(HF)
氟化氫和水比較相似,它的分子具有極性,溶解能力很好。在一個大氣壓下,氟化氫在零下84攝氏度到零上19攝氏度保持液態,這是一個大約100攝氏度的範圍。而且,氟化氫分子之間也有很好的氫鍵。雖然對地球生物來說,氟化氫是有毒的,但是有的有機物卻可以在氟化氫中穩定存在。
然而,遺憾的是,氟化氫在宇宙中含量很少(因為氟元素丰度就很低)。
4. 硫化氫(H2S)
從分子式可以看出,硫化氫和水的分子結構十分相似,只是把氧原子換成了同族的硫原子。然而,硫化氫分子的極性比水小,所以它對無機物的溶解能力也相對較弱。
如果一個行星表面有大量液態硫化氫的話,一個可能的來源是火山。在這種情況下,火山可能也會產生一些氟化氫。在硫化氫中混入氟化氫可以有效提高它對礦物質的溶解能力。
居住在硫化氫環境中的植物可能從一氧化碳和二氧化碳得到碳,並釋放出一氧化硫(相當於我們的氧氣)。
硫化氫的另一個缺點是,保持液態的溫度範圍很小。當然,提高氣壓可以緩解這個問題。
上面列舉了一些分子結構比較簡單,而且比較常見的溶劑。實際上,其他一些看上去更加另類的物質也有支持生命的潛力,比如硫酸,二氧化硅,超臨界狀態的二氧化碳和氫,高溫下的氯化鈉,以及低溫下的氮和氫等等。
很多科幻電影中都描繪了一種世界大同,人類和各種外星人雜居的宇宙圖景。支持不同生命形式的溶劑顯然不在考慮範圍之內。想像一下,如果你在酒吧端起一杯啤酒時,左邊的外星人正在津津有味的品嘗一杯硫化氫,右邊的外星人卻在猛灌一大桶氨水,相信你手上的啤酒也喝不下去了吧。
我們目前只知道一種生命形式——地球生命。這個樣本實在太小了。也許宇宙中的生命形式和地球上完全不一樣,甚至根本不需要化學反應。比如,在星雲或恆星表面,可能生活著等離子體的生命(有什麼證據可以證明太陽上有碳基生命或硅基生命的存在或是能說明不可能存在? - Mandelbrot 的回答);在中子星上,也可能生活著簡併態的生命(中子星會有冷卻的那一天嗎? - Mandelbrot 的回答)。這些假設都有一定的理論和試驗的支持。在這些假設被推翻之前,我們並不能否定哪怕十分微小的可能性。
不過,從現實的角度出發,在太陽系外行星上尋找水無疑是探索生命最為可靠的一種方法了。因為,我們確信無疑的是,水是可以支持生命活動的。
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參考資料:Hypothetical types of biochemistry
人類自身的情況起碼證明了以水為載體的碳基生物是可以進化出智能的。
那麼,如果另外地方也是類似地球環境,那麼也是有可能進化出生命,如果是智慧生物指不定還類似我們人類而且容易建立聯繫
你知道高山上可能是有螃蟹的,可你為什麼只會去水邊捉螃蟹呢。
因為我們找的是盡量和我們相似的生命
並不是生命一定需要水,而是類地生命一定需要水。而我們在搜尋地外生命的時候,主要的目標就是類地生命。因為非類地聲明找到了也沒意義。根本沒有交流的基礎。
你的預測是可能的。
之所以目前都是以尋找水源為第一要素,是因為按照我們地球上已有環境去尋找是可能性最大的。比如現在所謂的宜居代,也基本是依照地球的環境來推測的。
不過,從另一個層面來說,這種尋找也可以認為是在尋找未來人類的可遷居星球。那麼尋找類地星球的意義就比尋找一個純粹的有生命星球要高了。
其實部分人員也提出過類似於硅基生命這樣的外星生命。因為我們是碳基生命嘛,硅是同族,可能性很大。但是很難預測這種生命需要什麼樣的條件。那麼就相當於,本來就不知道,你還故意加上更多的不知道。那多無聊。
所以從未來意義上,從搜索難度上,從可判定角度上說,直接尋找碳基生命是最優的。而碳基生命是知道一定要有水的,所以直接尋找水就更容易了。
不一定,土衛六有甲烷海洋,甲烷雲,也下甲烷雨,甲烷雪。還有許多其他的有機物。人民仍然希望能在土衛六尋找到微生物
地球上的Russian就是題主苦苦尋找的生命。
完全可以的,沒問題。只是找水更方便找到。
現在人類對類地生物的存在條件相對要熟悉得多,就先從自己熟悉的入手了。
完全有可能存在以其他條件存在的生命,但是,我們不熟悉那種生命結構,可能壓根兒沒法定義那種是「生命」。
舉個例子:一個只有男人的國家的人,要去另一個國家上廁所,可能找的標準就是有沒有小便池,而有可能不把沒有小便池的女廁也認為是廁所。
我們從"宇宙篇"中已經知道了宇宙最高生命--上帝的起源,從"人類篇"中知道了高層空間生命的起源和地球上人類的起源,現在來看看地球上有形生命的起源。
關於地球生命的起源,科學界有許多解說,比如說生命起源於脂類分子;生命起源於RNA;生命起源於原始海洋;生命起源於金星;生命起源於深海煙囪;生命來自地球火山;地球生命來自外太空;帶水彗星撞擊地球引起生命起源;還有陸相起源說,自然而然發生說等等。
以上大部分解說很有道理,因為化生的生命(微生物和菌類)就是自然而然地在陸地、海洋、深海煙囪處、火山地帶等處產生的,不僅在這些特殊的地帶產生,土壤中、大氣中、動植物的屍體中、江河池塘中、垃圾堆中每天在誕生,成兆億地在誕生,同時每天在成兆億地死亡。無論在什麼氣候條件下,只要自然環境的要素髮生變化,就會有新物種立即誕生,可以這麼說,人口的增長、自然環境的污染、溫室效應的加劇、臭氧層空洞的擴大等都會導致新物種的產生,甚至會大規模地爆發新的細菌,這些新的天文數字的新菌種有可能緩解生態的進一步惡化,也有可能導致人類的大災大難,或許比"黑死病"更厲害,不象薩斯病毒那樣互相傳染,而是在同一時刻讓成萬上億的人同時感染。
除化生的生命外,濕生的生命也是隨機可以在地球上誕生的,只要有一定的濕度,土壤的分子結構就會發生變化,產生出新生命來,苔蘚、地衣、草就是這麼來的。
我們現在把目光放在昆蟲、動物、樹木和花卉上,看看這些生命是如何起源的。
首先,請大家再讀一讀《生命禪院》"上帝篇",如果不讀這本書,要理解生命的起源是非常困難的。只有認識了上帝這個最高級生命,擺正了上帝在宇宙中的地位,我們才能清晰地理解生命的起源。
宇宙不是從"大爆炸"開始的,銀河系、太陽系也不是自古就是現在這個樣子的,宇宙中的每一個天體、每一個星系都有各自的來歷和功用,從基本的物理知識知道,宇宙中的總能量不會增加,也不會減少,宇宙中沒有永動機,那麼,月球、地球、其它星球的旋轉運動必然要有一個力的推動,那麼,這個力最初是從哪而來的呢?有一大堆的磚瓦、水泥、木料,如果沒有人設計安排,這些磚瓦、木料、水泥絕對不會自行組建出一所房子來,何況高速運行的天體,它們絕對不可能自行組建出一個太陽系來。
太陽系是45億年前誕生的,太陽系誕生的過程傾注了上帝、神、仙的大量智慧和"心血",太陽系中首先誕生的是地球,儘管天文學家說太陽的歷史比地球長,但這不表示太陽系首先有太陽。
我們知道宇宙中有"黑洞",有科學家說"黑洞"是兩個或多個天體相互從"身旁""飛"過時相互的引力引起的磁場旋渦,就象颱風和龍捲風一樣。實際情況不是這樣,"黑洞"是高能量物質的集合體,能量越大越無形,能量越小越成形,"大象無形",我們現在把這個"黑洞"比喻為蓋著的一堆麵糰,廚師根據需要,從這堆麵糰中揪下一塊做自己計劃要做的食物,"黑洞"就是蓋著的麵糰,地球就是從"黑洞"這堆麵糰上揪下的一塊,而上帝和上帝的助手--神就是揪麵糰的"廚師"。
地球誕生後,從其它地方"運"來了太陽,為了讓地球能持續地繞著太陽旋轉,就附加了太陽系的其它星體,所以說,整個太陽系就是為地球服務的,地球上有人類,但太陽系的其它星球上絕對不會有人類的存在。
太陽系基本定位後,神派遣了上億天使(天仙)來改造地球,地球上的水、大氣層首先設計創造了出來,水、大氣、陽光、土壤的結合使地球上誕生了大量的化生的微生物和濕生的草,接著天仙們就開始建造"金字塔"(不是現在埃及的金字塔,而是分布在北緯和南緯30度線上現存在於大西洋和太平洋洋底的金字塔),這些金字塔就是地球生命的實驗室,因為金字塔能有效地聚集特殊的能量,並能加速生命的成長過程。
天仙們在金字塔中設計製造了今日地球上的大部分昆蟲、所有樹木花卉和食草動物,並用"飛碟"把這些生命運送到地球各處,整個過程大約進行了十幾億年的時光,在製造動植物的過程中,天仙們發現,要使動植物遍滿地球,必須要把水引到陸地上,所以就開礦辦冶煉廠,在太空中建造了一個"太空站",利用地球上的金屬建造了我們今日看到的月球,有了月球,地球就"活"了,不僅有了潮起潮落、風雲雨雪,還為地球的夜晚帶來了光明。
經過十幾億年時光的創造,地球變成了一個美麗富饒、繁華似錦的樂園,幾乎就是萬年界的複製品,天仙們(實際上我們可以稱他們為高級智慧人)對自己創造的地球非常滿意,不願意離開地球,但這種狀況引起了其他"人"的嫉妒,天仙們不得不撤離地球,為了保護秘密,就將所有金字塔沉入到了洋底,美麗的大西洲從此失去了蹤影。
至於其它昆蟲、食肉動物、恐龍和人類的來歷請看《生命禪院》"人類篇"。
結論是,除化生和濕生的生命外,地球上的所有物種都是一種一種地設計創造出來的,而不是進化來的,就象地球上我們使用的所有現代化工具那樣,都是一個個由人設計創造出來的,雖然獨輪車、自行車、農用架子車、馬車、小轎車、卡車都有相似形,但都需要由人來進一步設計製造,馬車永遠是馬車,不會自行進化成卡車,蝸牛永遠是蝸牛,不會自行進化成耕牛,猴子永遠是猴子,不會自行進化成人。
敬畏上帝,敬畏生命,敬畏大自然,走上帝之道! Power by 生命禪院
題主的想法跟我初中的時候一樣。不是生命一定需要水,而是地球上的生物都需要水,所以這樣一種生命形式是我們最容易理解的生命形式。我要是告訴你汽車發動機其實是有生命的,是一種鐵基生物,維持生命的必要物質是汽油,你肯定說我神經病對吧。
腦洞再開大一點
即便是不以物質為基礎的純能量生物 也不是沒有存在的可能
以已知去探索未知,才能達到最高的效率,否則就是瞎忙活,徒勞無功。
生命之源可以不只是水 但水可以是生命之源
當然不一定了,另外外星人說不定適應零下一百度或者幾千幾萬度,外星人吸氮氣就跟我們吸氧氣一樣。
但我覺得,可能全宇宙的生物都一樣,同源的,就跟細菌一樣,一個星球一個星球擴散,正好到地球了而已,所以全宇宙能動的東西全是地球生物這種的。我過去也想過類似的問題
我們預測外星是否存在生物,都是依照地球生物特性來的
我以前就想過,如果地球上生物都需要氧氣(聽說過貌似有生物不需要),那麼我想,外星人真的降臨地球,肯定不是傳統科幻電影里那樣裸著出來的,因為你人類在地球以外需要裝備,外星人也不一定適應地球的環境,一定需要防護
宇宙非常的大,我們能觀測的地方外有外星人,甚至不符合人類不符合地球生存的一切邏輯不奇怪
再說到為什麼科學家都是以地球的標準來衡量
一來是脫出這個範疇,遠離人類所知的常識,研究起來就沒意義了
這就脫離了科學,隨意腦洞了,成為了科幻,甚至奇幻
外星人會不會是用冷兵器打架使用類似內力氣功戰鬥的呢?
聽起來很傻,但是有可能!
為什麼?
星球大戰就是這麼拍的,說真的已經非常腦洞,但是人類還是可以想像出來的。
二來就很克蘇魯了,仔細想想,把人類所知的所有知識以最不合理的因素組合成一個生物就非常可怕而且不合理
如果全部都是人類不可知不可理解的因素組合成一個生物,你根本無法想像
我個人認為,從液態水中誕生的生命更有可能和我們進行有效(或者說是便捷)的交流。
就比如說,假如石頭也是一種生命,只不過他的思想比我們慢了1千萬倍,我們無法和其進行交流
並不是地外生命一定會需要水,而是生命的誕生有一個前提,那就是長期的,穩定的,擁有某種保護的環境。初生的生命是十分脆弱的,這一點想必沒有異議,那麼它們必然需要某種保護裝置,可以讓自己緩慢展,用漫長的時間來換取自己逐漸適應環境的能力。
而宇宙環境是十分險惡的。且不說小行星撞擊,新星爆,恆星死亡之後的高強度輻射區域等等,宇宙之中此類事情簡直比比皆是,就算這一切威脅都沒有。那還有自己行星所圍繞的主恆星的威脅呢,要知道恆星可不是一個安穩的東西,它在輸送出光和熱的時候,還會順帶輸送出大量的有害射線,或許這些射線並不應該被冠之以一個有害的名號,可是它們是不穩定的,而初生的生命,承受不起任何的不穩定。
紅外線,x光,可見光,伽馬射線,這四種光的輻射,還有中微子,貝塔衰變等等許多輻射之中,只有可見光是最穩定的。所以生命進化出適應可見光是必然的,適應了可見光,其餘的輻射就是有害的。
這就需要水,需要大氣層,需要磁場來為生命提供防護。為什麼會是水?因為水是宇宙之中很常見的一種物質,氫元素常見,氧元素也常見,所以水就常見,所以水才是搜尋地外生命的一個常用指標,而不是其餘的液態物質,比如甲烷之類。
並不是說液態甲烷不能為生命提供防護,而是甲烷要比水複雜,它比水稀少。從幾率上來說,以水為搜尋指標更為合理。
氣態水太過活躍和稀薄,固態水則失去了基本的流動性,所以可以支持生命存在的,必然會是液態水。這就為環境之中的溫度提出了要求,因為很顯然的,星球溫度太低的話,水會結冰,太高的話,水會蒸騰。對溫度有要求,就對行星距離恆星的遠近有了要求,同時,還對於恆星的活動強度有了要求——比如初生的恆星活動太過強烈,輻射太強,所以它周圍誕生生命的幾率很低。比如衰老的紅巨星,它太大了,也太不穩定了,所以它周圍一般也誕生不出生命。
比如,不能處在小行星太多的地方。小行星撞擊會為初生的生命帶來毀滅性的的影響,這就順帶提出了次一級的要求——最好在行星外側有幾顆巨型氣態行星,因為這些氣態行星可以為內側的生命星球提供完善的防護,最好擁有一顆相比起來較大的衛星,這顆衛星在為它提供最後一層防護的同時,還能引起潮汐。造成行星之上的物質交流……
生命的誕生條件其實只有一個,那就是穩定。而液態水等條件,是穩定的最好描述
根據水來探測生命,不是因為生命一定需要水,而是我們只了解需要水的生命。換種思維,這件事情不是證明人類的智慧,而是證明人類的無力。
的確很有可能或者說是絕對有…。但是我們要找需要水的,與我們有較為相同的結構…不然找到了也沒法交流沒啥用…。還有就是為了二號地球
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