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“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？( 二 )



2.碳原子和碳氢原子之间的键是高度稳定的 。 因此 ， 碳可以形成具有长碳-碳链的化合物 。 这些链可以是直链或支链 。 碳还可以形成具有形成环的碳-碳键的化合物 。 这些化合物可以由单环和稠环组成 。
总的来说 ， 这些特性使碳（和氢）成为理想的原子 ， 可以作为分子支架 ， 从而产生各种分子形状和大小 。
3.碳还可以与氧、氮、硫和磷等原子形成稳定的键 。 这些所谓的杂原子可以以多种方式与碳原子结合 ， 产生范围广泛的基团 ， 这些基团赋予含碳化合物多种功能 。
4.碳形成可溶于水和不溶于水的化合物 。 这两种溶解度曲线是维持生命系统所必需的 。 水溶性化合物溶于水 ， 很容易参与维持生命系统所需的化学反应 。 不溶于水的化合物可以在水性环境中聚集 ， 形成构成细胞结构基础的分子复合物 。
“硅”输在了哪里？
从元素周期表的位置来看 ， 硅确实比任何其他元素与碳竞争的生命维持系统 。 它们的化学性质相似 ， 硅也形成四个键 ， 也与氧等原子形成键等等 。 但我们不要被表象迷惑 ， 它们之间的相似地方不足以减轻它们的关键差异 。

【“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？】a.硅的原子半径比碳大得多 。 当硅形成共价化合物时 ， 这种差异会影响键角、键长和键强度 。
b.和碳相比 ， 硅通常不会形成双键和三键 ， 这限制了它的化学多样性 。
c.和碳相比 ， 硅原子的电子配置产生低能量、未填充的 3d 轨道 。 这些未填充的轨道允许硅的化合价超过四个 ， 从而导致硅形成五个或六个键的化合物 。
d.热力学性质方面 ， 硅基化合物的生成热比有机化合物高得多 。 这种特性使得硅基化合物比碳基化合物更难形成 。 它还使硅基化合物的稳定性降低 ， 化学反应性更强 。
e.硅比碳更具有正电性 ， 这种性质会影响硅与杂原子形成的化学键的稳定性 。
f.硅会与氧气发生剧烈反应 。 事实上 ， 硅的自然倾向是在存在氧或含氧化合物的情况下形成 Si-O 键 。 相反 ， 碳的倾向是形成CC键 。 这种差异意味着在氧气存在的情况下 ， 硅基化合物将倾向于与氧气反应 ， 形成二氧化硅 。

最重要一点是 ， 到目前为止 ， 没有证明任何其他溶剂都可以代替水发挥生命基质的重要作用 。 而硅遇到氧气或水 ， 只会变成一块石头 。 假设地球上存在硅基生命 ， 那么它每次呼吸呼出的都是沙子 。
然而 ， 硅基生命能否在其他地方蓬勃发展？
硅基生命可能吗？
就生命化学框架来看 ， 在某些条件下 ， 硅基化学更适合出现在不与生命相关联的冷元素海洋中 ， 比如土卫六“泰坦”的液态乙烷湖和甲烷湖 。 在其表面低至-200℃的温度下 ， 可能构建外星细胞的硅基化合物（称为硅烷或硅烃）在这些条件下应该是高度稳定的 。

另外科学家还推测了由岩石硅酸盐构成的生命 ， 这些生命可能居住在岩浆房的极热环境中 ， 不过这样的生命形态更偏向晶体 ， 而且晶体结构不太适合构建复杂的生物分子 。 而在地球上可以满足这条件的只有地心 ， 温度高达6000℃——小说中虚构的“硅基人”就住在地心 。
还有就是依赖硅的外星人 ， 它们不会简单地用硅代替碳 ， 而是改为使用结合两者的分子 。 目前科学家已经在太空中发现了具有碳-硅键的材料 ， 但有没有可能因此进化成生命就不得而知了 。
结语：
就我们所知 ， 生命不可能是基于硅的 。 它必须围绕碳建造 ， 并且必须位于水性环境中 。 但我们也只有一个样本可供研究——我们的地球 。 至于在地球之外 ， 生命化学可以是基于硅的还是完全基于其他的东西 ， 我们可能永远不会知道 。

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