會不會存在一個星球,上面的生物它們依靠呼吸的氣體不是氧氣而是其他氣體?
比如說氯氣 、 氮氣、 之類的。
理論上來說是完全有可能的。感覺這個問題非常適合寫科幻小說啊,稍微開一下腦洞討論一些限制好了:
1. 大前提,這個氣體要穩定。動不動就分解的話,肯定不適合用來呼吸。考慮到這條,氧氣的同素異形體臭氧就不是一個好的選項。
2. 此氣體參與的反應要能供給足夠的能量。對於碳基生物來說,能量的獲得大多數是來源於碳水化合物的氧化分解。樓上也提到了,厭氧生物的反應產生的能量就非常小,不足以支撐大型生物的存在。考慮到這一點,對於大部分可能的生命來說,氮氣就不是一個好的呼吸氣體,因為打開氮氣分子的鍵所需的能量太高,也就意味著拿氮氣當反應物的大多數反應都是吸熱的,不能提供生物所需的能量。
3. 此氣體參與的反應活化能要足夠大。或者換句話說,反應要可控。你吃的東西和你自身的成分其實差不多,假設氧氣真的那麼容易和葡萄糖之類的反應,人體自身就燒起來了。之所以沒有發生這種情況,是因為葡萄糖的氧化雖然自由能很負(也就是說反應放出的能量很大,反應的趨勢很大),但是其活化能(也就是反應的勢壘)也不小,所以通常情況並不會反應。而在酶的作用下,降低了活化能,使得反應能夠進行。從這個角度來說,氯氣就不適合作為大部分碳基生物呼氣的氣體,因為雖然放能高,但是反應太不可控,直接就把生物整個腐蝕掉了。
對於碳基生物來說,以上三條基本上否決了除了氧氣之外的一切氣體(當然這也可能是因為用氧氣呼吸才形成了如今的碳基生物的化學構成,人擇定理?)。但是如果考慮其它類型的生命形式, 還是有無限可能的。比如如下的生命形式(純屬YY):
在一個遙遠的行星上,平均溫度大約是在一千五百攝氏度。大氣的組成是一氧化碳和二氧化碳。有這麼一群快樂的生靈,他們的組成是鐵和三氧化二鐵。動物們呼吸一氧化碳,通過一氧化碳將氧化鐵還原成金屬鐵放出的能量維持生命。生成的鐵金屬被他們排泄出來,嗯,就是所謂的農家肥。
植物們的光合作用呼吸二氧化碳,和鐵反應生成三氧化二鐵和一氧化碳。形成了一個生態循環。
據說是阿西莫夫提出過有六種可能的生命構成:
一、以氟化硅酮為介質的氟化硅酮生物;
二、以硫為介質的氟化硫生物;
三、以水為介質的核酸/蛋白質(以氧為基礎的)生物;
四、以氨為介質的核酸/蛋白質(以氮為基礎的)生物;
五、以甲烷為介質的類脂化合物生物;
六、以氫為介質的類脂化合物生物。
歡迎你!你是這個世界的創世神!
1.你的面前有一個點!你要做什麼?
讓它變成一個宇宙! —— 2 什麼也不做 —— 退出
2.你擁有了一個宇宙!現在還很熱!要等一會嗎?
不等! —— 3 等 —— 4
3.你現在就要加入「?傻子也能用的生命包!」為你的宇宙加入生命嗎?
沒錯!—— A 不我要等等 —— 4
4.好了!你的宇宙稍微降溫了!開始形成了星雲!
你找到了地球!你現在就要加入「?傻子也能用的生命包!」為你的宇宙加入生命嗎?
沒錯! —— B 還有嗎? —— 5
5.你找到了一顆氣溫比地球低,氣壓比地球高,大氣是氮氣和CH2N2,表面有一大堆氨水海洋的星球!你現在就要加入「?傻子也能用的生命包!」為你的宇宙加入生命嗎?
沒錯! —— C 還有嗎? —— 6
6.你又找到了一顆氣溫比地球高,氣壓比地球低,大氣是氟氣和四氟化硅,表面有氟氧酸海洋的星球!你現在就要加入「?傻子也能用的生命包!」為你的宇宙加入生命嗎?
沒錯! —— D 還有嗎? —— 7
7.這都不能滿足你嗎?好吧,這裡有一坨高溫的離子,你扔點東西試試好了。
扔! —— E 還有嗎? —— 8
8.哦我的天,你為什麼這麼難伺候?好吧,這裡有一個星球,表面有沸騰的金屬海洋,你扔點什麼東西試試吧。
扔! —— F 還…還有嗎? —— 9
9.一團脈衝信號,扔吧。
扔! —— G 那個…還有沒有? —— 10
10.不僅沒有,而且在你挑剔的這段時間,你的宇宙涼了!現在你的宇宙只是一團光子湯。不過你還是可以扔點什麼進去試試。你或許還想問問還有嗎,但是再往後什麼也沒有了。
扔! —— H 還有嗎? —— 沒有。
A.《花火》
此時的宇宙還是一片高溫,連粒子都沒有形成。你扔下的生命包很快就在高溫之中消失了。
但是沒人知道這種情況下會不會有生命,或許會有由純能量構成的生命,他們大腦的頻率比我們的電腦還快,一霎那便有無數個王朝逝去。
B.《故鄉》
這是碳基生物的星球,水,二氧化碳,氧氣。人們日出而作,日落而息。太陽的光灑在海洋上,這是碳基文明的朝陽。
C.《遠航》
神必定是愛世人的,所以將神的榮光播撒到這個星球上。人們享受著神的恩賜,所有的人都是神的子民。神為世人賜下氨的海洋,氮的天空。人們沐浴著神的榮光從海中誕生,從出生的那一天就開始了遠航。無論是在海洋上,天空上,或是太空里。神的子民,永遠都在遠航。
D.《大地》
人與大地的聯繫,是密不可分的。大地用硅和氟孕育了人們,人們也要守衛大地。人們從大地上站起來,也必將倒在大地上。無論一個人在哪裡長眠,他最終都會回到大地母親的懷抱。人們與大地同在。
E.《烈焰》
離子態中能誕生生命嗎?人們想像不出可能的存在方式。不過如果真的在離子態的物質中能夠存在生命,那一定是一種奇異的方式。或許和A所說的差不多。在幾毫秒內,等離子氣體內就出現了可以自我複製的「組織」。他們伴隨著耀眼的光芒出現,但也隨著短暫的輝煌永久地寂滅。
F.《不朽》
這種生命形式如果存在,應該是在實驗室或者熔融金屬中才能產生。宇宙對於他們是寒冷的,惡劣的,但他們或許是不朽的。不知道有沒有人看過王晉康的水星播種,講述的就是金屬生物。在水星那種環境出現的概率會更大。百度百科似乎也有金屬細胞這個詞條。
G.《永生》
在這幾種構想里,或許只有這種生命可以算是永生的。或許是在某個不知名行星的角落,碰巧產生了脈衝電路。某一天,產生的信號因為某個巧合,可以複製自己。這就是最初的電磁生命了。他們或許會極快地成熟,或許沒有什麼個體的概念,從一開始就是整體的社會。有點像劉慈欣一篇小說中的那個鏡子。
H.《永寂》
熱寂後的宇宙,所有的地方都達成了熱平衡。不再有什麼江山美人,也不在有什麼英雄神話,所有的愛恨情仇,都只是一片光子的海洋。或許你帶來的生命包,是下一個輪迴的起點。
——————
只是隨便寫的,不要當真,除了碳基生命以外其他的生命形式都只是猜想。在土衛六泰坦上面,已經有人猜測過存在靠「吃」甲烷釋放能量來生存的生物了。
現在地球上的生物都需要水作為溶劑,因為水是最理想的溶劑,許多生物化學反應才得以進行。儘管泰坦上94K的低溫使得不可能有液態水存在,但那裡的甲烷大氣和甲烷湖為行星學家提供了一線希望,於是他們從化學書找來那些反應物含有甲烷的放熱反應,因為這才可能是甲烷生命生存下來的依據。
人們發現大氣中有的甲烷在光照分解後迅速形成乙炔(Strobel, 1974),進而通過光照和泰坦上的氫氣釋放出能量。McKay(2005)就曾預言,假如存在以乙炔和氫氣為生的微生物,假設它們能克服有機物在液態甲烷中的低溶解度,同時使用催化劑加速低溫下的化學反應,那麼這種生物對於對流層中的氫氣含量會產生影響,Strobel(2010)的數據也證明了大氣中氫氣確實有在向下「流動」,一種解釋即為存在著這樣一種奇特的生命形式。
無論再怎麼解釋都不如發射一艘小船到泰坦的湖裡一探究竟,可惜2009年TiME計劃不幸落選,然而現在再啟動這項計劃,當探測器到達泰坦時,泰坦有湖的北半球正處在極夜中,能源不足導致我們需要另外再等十幾年才能聯繫上探測器。
References
- C.P. McKay, H.D. Smith. Possibilities for methanogenic life in liquid methane on the surface of Titan. Icarus 178, 274–276, (2005).
- Darrell F. Strobel. Molecular hydrogen in Titan』s atmosphere: Implications of the measured tropospheric and thermospheric mole fractions. Icarus 208: 878–886, (2010).
- Stofan, E. R., Elachi, C., Lunine, J. I., Lorenz, R. D., Stiles, B., Mitchell, K. L., Ostro, S., Soderblom, L. et al.. The lakes of Titan. Nature 445 (1): 61–64, (2007).
- Strobel, D.F.. The photochemistry in the atmosphere of Titan. Icarus 21, 466–470, (1974).
我在偶然的研究中發現了時光機
穿梭到了100萬年後的地球
這裡的樣子沒法想像 我似乎不是在地球上 這裡漆黑一片 沒有任何建築 沒有任何植物或者生物
「我們檢測到了你需要氧氣維持生命 所以你所在的這一個三維立方體中有氧氣 你可以放心」
我沒聽到任何聲音 這句話出現在我腦中 就像是思想交流 我想問他們是誰 我正在組織我的語言
「我們是新人類 你應該是21世紀的人吧」
他們似乎可以通過思想交流 我又想問「你們在哪」
還沒開口「我們就在你的旁邊」
「可我看不見你」
「21世紀的人類進化了1萬年就完全可以在固體中生存了 沒錯 因為霧霾 」
「不不不 我們不在固體中 我們是低熵智慧體 我們沒有實體 也不需要氧氣 不需要食物 不需要水 或者睡眠」
「這沒什麼可怕的 宇宙中能延續10萬年以上的智慧體大部分都擺脫了生物形態 」
「如何做到? 你來高緯度空間看看就知道了」你可以發現,地球上的生命,都是以氫碳氮氧作為最基本構造物質的。宇宙中什麼物質最豐富?氫和氦。還有,大型恆星活動會進行碳氮氧循環,當他們爆發變成白矮星的時候,基本都是碳氧白矮星。這樣,碳氮氧在宇宙的含量也是很高的。如果一種生物,居然不是以宇宙中存在最廣泛的物質作為生命的基礎,那麼我想,這種生命出現的概率要比碳基生命小太多太多。其存在概率大概相當於生活在海里卻只能喝淡水的生物一樣的稀少吧。
氮氣鍵能過高,沒有什麼氧化性,不予考慮。不過氯氣還是有可能的,氯和氧都是活潑的非金屬元素,根據對角線原則,性質有相似性,如果有呼吸氯氣的生物,估計會生活在海洋中,海洋中溶解了氯氣,氯化鈉,氯化氫,於此對應的光合作用則是把海水中的氯化氫和氯鹽變成氯氣或者次氯酸(鹽),不過這個行星必須離恆星足夠遠,不然次氯酸會被強烈光解成鹽酸和氧氣,這樣氧基生物又會佔優勢了,氯基生物會因為沒有足夠的高價氯而消失殆盡。而且宇宙中氯的丰度遠遠不及氧,也導致了氯基生物存在的可能性很低。另外其實呼吸氫氣的生物也是有可能存在的,就像在木星上,大氣都是氫氣,氧氣反而變成"燃料"了
如果有硅基生物,他們一定厭氧。甚至可能呼吸的是液體,固體。
11th Doctor:the universe is too big,nothing impossible。
地球上超過一半的生物都不呼吸氧氣 你呼吸的氧氣都是他們造的
太多人對於這個問題的思考都是 「那個星球有氧氣 上面有動植物呼吸氧氣才能生存」 所以覺得自己很有想像力「說不定靠其他氣體也能呼吸」
卻從不考慮地球的氧氣是哪來的
沒錯 地球的氧氣 這種氧元素的單質 本來就是生物的光合作用的產物
而不依賴生物的 光解那點產量慘不忍睹
喜歡開腦洞的 卻也沒想到過一個問題 氧氣這玩意 無法長期存在大氣圈裡 如果沒有生物 他們終究會回歸地殼
你以為火星的紅色怎麼來的
所以本質上來說 發現一顆行星有大量氧氣 基本等於有生命 並不在於你是不是呼吸氧氣 而是它本來就是生物造的 至於微生物造了那麼多 你愛用不用
你非要說微生物造氧氣 我是鋼鐵動物我不需要 我只能祝你沒生鏽如果把地球上的氧原子和硫原子全部調換,基本上是可行的。再說,別的「地球」很可能與我們的地球壓力、溫度差別很大,我們這裡的氣體、固體在那裡可能是另外一種狀態。
有沒有可能氧氣就是我們的保護,外星人沒有辦法呼吸氧氣,甚至接觸氧氣就會死掉,所以我們人類才這麼安全,才沒有外星人入侵。
人類探索地外生命的路線一直是條狹隘的路線。以碳基生命的標準去探索。找水找氧氣。憑什麼呢?幾個電波不能組成生命?高級到只需要意識體的生命?無處不在的生命體?茫茫宇宙,小小的人類,人類的科技微不足道,僅想以我們自己的科技就想探索宇宙,殊不知,現在科技無法發現的事物才是我們需要的科技。
媽呀,那些帶著高人一等的語氣來教育我批評我的人可別來鬧心了。用啥概率論來否定我的回答啊,對於整個人類來說,探索生命就是發現了和沒發現,跟我整啥概率論,還有說我自以為比科學家聰明的那啥,你非跟我探討碳基生命的外星生命要是找到了更容易交流,我從來也沒說我要跟人家交流啊,我只是純粹的抒發自己對探尋地外生命的想法,地球上的蟑螂跟你交流嗎?別來逗逼了,這他媽又不是學術研討。有啊,小時候看奧特曼,有一集講的是日本發生了一件怪事,經常會在某個地方,大批人一起昏迷,這種情況在不同的地點發生多次。
後來調查發現,原來是外星球的怪獸來到地球,變成人的樣子來秘密搞破壞。可是這個星球上的怪獸,平時呼吸的是一種暗紅色的氣體,離開這種氣體一段時間,他們就會變得呼吸困難,就像魚離開水一樣。於是這些外星人出門的時候,會隨身攜帶一包這種暗紅色的氣體,快窒息的時候跑到一個角落裡吸一吸,這種氣體對人類來說卻是毒氣。所以,當這些怪獸躲起來吸這種氣體的時候,氣體從袋子里飄出來擴散開來,如果不小心被周圍的人類吸到了,就會導致大批人昏迷。
其中有一個場景就是,有一個女外星人,在一輛大巴上忽然開始呼吸困難,就從包里掏出一包這樣的氣體,把袋子打開開始吸起來,隨後氣體瀰漫了整輛車,車上的人全都昏迷了。
跑題嘍
想起一個段子
為什麼地球上的生物是碳基而不是硅基的?
你能呼出沙子嗎?
侵刪
別說其他星球了,地球就有。早就有科學報道,深海有些生物靠硫「呼吸」,很好理解,因為氧硫同族啊!
硅基生物的話 應該是呼吸氮氣 喝氨水 吃氰化物
水和氧氣對他們來說是致命的毒氣地球上就有啊,厭氧生物...但由於無氧反應能量比較弱,難以支撐大型生物活動,所以厭氧的都是一些小細菌...
1.地球上就有生物不靠氧氣,靠別的氣體或不靠氣體,
2.參考變形金剛的賽博坦星球,人家機器生物不需要呼吸,
以前看過類似的問題,一個贊的比較多的答案是說現代科學從宇宙已發現的化學元素的含量出發,證明大型生物只能是碳基生物,因此必須呼吸氧氣和喝水。小型生物還是有呼吸其他氣體的。不太記得了,但是意思就是說要是有大型生物的話肯定是碳基生物。
那些說植物呼吸的是二氧化碳的出來,我保證我不打死你!
高中生物學都學過,植物有呼吸作用和光合作用,下圖裡是呼吸作用的化學式:
你看著化學式,告訴我O2是什麼?
下面我們再來看看關於光合作用
光合作用,有一個前提,含有葉綠體或葉綠素的植物或者細菌,光合作用需要可見光。
那些說植物呼吸的是二氧化碳的,太沒有常識了,呼吸作用是所有植物和動物生命活動的基礎。
回來題主的問題上來,關於宇宙中是否有其他類型生存的生命,答案是可能有,比如一些微生物等等,如果涉及到大型的高等智慧生物,可能性很小,因為按照今天化學和生物學的發展,對於高等生命的起源有了一個準確的認知,那麼從目前我們確知的理論可以認為只有c基,氧氣,光照等等條件才可以滿足大型生命的起源。
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