“硅”输在哪里了？地球为什么只选择碳基生命，而不是硅基生命？
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在地球上 ， 硅远比碳普遍得多 ， 存在于沙子和岩石中 。 在地壳中 ， 硅的含量占28% ， 大约是碳的135倍 。 然而 ， 地球上的所有生命 ， 主要由与氢、氧、氮以及其他一些元素相连的碳原子组成 。 没有碳 ， 就没有DNA、蛋白质、脂肪或脂质、糖甚至肌肉组织 。 没有碳 ， 生命就不会存在 ， 或者更准确地说 ， 我们所知道的生命就不会存在 。
而硅与碳属于同一族 ， 位于碳的下方 ， 这导致科幻小说提出了“硅基生命”的可能性 。 如果硅是生命基础一个竞争者 ， 那么它如此普遍的事实将给它带来巨大的优势 。 但为什么地球选择“碳”作为生命的基石 ， 而不是“硅”呢？“硅”输在哪里了？
其实这个问题不仅是科幻爱好者的讨论话题 ， 还涉及生命起源的讨论和寻找外星生命的问题 。
生命的需求——元素周期表！
正如我们所知 ， 人体的 97% 由六种元素组成 ， 缩写为 CHNOPS——碳、氢、氮、氧、磷、硫 ， 以及少量其他元素 ， 如钙（在我们的牙齿和骨骼中）、钾、铁、钠等等 。 事实上 ， 按重量计算的话 ， 氧是人体最常见的元素 ， 约占三分之二 ， 因为血液中含有大量的水 ， 而氧气是水的重要组成部分 。
而碳是第二常见的 ， 主导生命化学的框架 。 为了理解它是如何工作的 ， 以及为什么硅被认为是碳的替代品作为生命的核心元素 ， 我们需要转向我们的元素周期表 。
元素周期表的组织方式如下：同一列中的所有元素以相似的方式反应 ， 当你从上到下时 ， 元素从轻到重 。
最右边的一列包含所谓的惰性气体：氦气、氖气、氩气、氪气、氙气等 。 它们的定义特征是它们不与其他元素相互作用 。 在最左边 ， 我们发现了所谓的碱金属：氢、锂、钠、钾等 ， 它们非常活泼 。
每列具有不同反应性的原因与它们周围的电子配置有关 ， 原子周围的电子处于一系列所谓的轨道中 。 打个比方 ， 轨道像个杯子 ， 而电子像弹珠 。 你可以将弹珠放入杯子中 ， 直到杯子装满 ， 此时杯子不再需要弹珠 。
按照这个类比 ， 满杯对应惰性气体 。 这些原子拥有它们想要的所有电子 ， 因此它们不会与其他原子相互作用 。 不过现在化学键只是原子共享电子 ， 所以如果一个原子的电子不够 ， 它可以接受来自其他原子的电子 。
然后我们看惰性气体旁边的原子列（包含氟、氯、溴、碘等） ， 此列中的元素还不够满杯 ， 所以它们可以接受电子 。 在化学方面 ， 该列中的元素可以与其他元素形成一种键 。
而氢是最简单的元素 ， 只有一个电子可以备用 ， 所以我们可以用它来说明元素连接的方式 。 比如氟与氢相互作用时 ， 就会得到氟化氢 ， 用符号 HF 表示 ， 它是一个氢原子和一个氟原子 。 如果元素缺少两个电子 ， 那它就可以形成两个原子键 。 比如氢与氧连接时 ， 我们看到氧可以连接到两个氢原子以生成 H2O。
所以当用碳去连接时 ， 你就会发现为什么生命是以碳为基础了 。
“碳”的厉害之处在哪？
科学研究指出 ， 任何维持生命的化学元素都必须表现出足够的化学多样性 。 这种化学多样性是产生和维持生命系统所需的分子结构和化学操作的多样化集合所必需的化学复杂性所必需的 。 这种多样性有两个方面：一个原子产生具有各种形状的分子的能力 ， 以及原子形成具有一系列功能多样性的化合物的能力 。
1.碳原子形成四个共价键 。 这种键合能力可以表示为四个单键 ， 一个双键和两个单键 ， 或一个三键和一个单键 。 这些粘合配置中的每一种都产生不同的几何形状：分别为四面体、三角平面和线性 。 在特定条件下 ， 碳原子还可以形成一种特殊的键合排列 ， 称为芳香键 。
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