Поиск внеземной жизни завораживал людей на протяжении веков. Он был сосредоточен в первую очередь на поиске форм жизни, похожих на нашу собственную, которые для выживания полагаются на соединения на основе углерода. Однако в последние годы ученые начали изучать возможность существования жизни на основе кремния, химического элемента со свойствами, которые делают его интригующей альтернативой углероду. Жизнь на основе кремния может показаться научно-фантастической концепцией, но появляется все больше свидетельств того, что она может существовать не только в нашей галактике, но и во всей Вселенной.
Жизнь на основе кремния не является полностью гипотетической. На самом деле, существует множество примеров соединений кремния, играющих решающую роль в биологических процессах на Земле. Например, диатомовые водоросли -разновидность водорослей, строят свои раковины из диоксида кремния, который также является основным компонентом кварца, минерала, содержащегося во многих горных породах. Диоксид кремния содержится в костях, зубах и других тканях некоторых животных, включая губок и насекомых. Кроме того, кремний в изобилии присутствует во Вселенной, и это второй по распространенности элемент в земной коре после кислорода.
Итак, как бы выглядела жизнь на основе кремния? Трудно сказать наверняка, но вполне вероятно, что организмы на основе кремния обладали бы некоторыми отличительными характеристиками. Например, они смогли бы выжить в средах, которые были бы токсичны для жизни на основе углерода, таких как высокий уровень радиации или экстремальные температуры. Они были бы способны образовывать прочные, стабильные структуры, поскольку соединения кремния, как правило, более долговечны, чем соединения углерода. Кроме того, поскольку атомы кремния крупнее и тяжелее атомов углерода, организмы на основе кремния, вероятно, будут крупнее и медленнее двигаться, чем их аналоги на основе углерода.
Один потенциальный пример жизни на основе кремния был обнаружен в 2015 году группой исследователей из Калифорнийского университета в Риверсайде. Команда обнаружила бактерию под названием штамм 121, которая может выживать при температурах до 121 градуса по Цельсию. Это значительно горячее, чем температура кипения воды. Исследователи обнаружили, что способность бактерии выживать при таких высоких температурах обусловлена присутствием соединений кремния в ее клеточных стенках, которые обеспечивают стабильность при высоких температурах. Хотя штамм 121 по-прежнему является организмом на основе углерода, он демонстрирует потенциал кремния играть ключевую роль в поддержании жизни в экстремальных условиях.
Другим возможным примером жизни на основе кремния являются "черные курильщики", обитающие в глубоких слоях океана. Эти подводные гидротермальные источники выбрасывают воду, нагретую до температуры более 400ºС, вместе с различными химическими веществами и минералами. Ученые обнаружили бактерии, живущие вблизи этих вентиляционных отверстий, которые способны усваивать эти химические вещества и выживать в экстремальных условиях. Некоторые исследователи предположили, что эти бактерии могут быть на основе кремния, поскольку высокие температуры и концентрации химических веществ в вентиляционных отверстиях затруднили бы выживание жизни на основе углерода.
Несмотря на эти интригующие примеры, нам еще предстоит обнаружить окончательные доказательства существования жизни на основе кремния. Отчасти это связано с тем, что наши поиски внеземной жизни были сосредоточены в первую очередь на поиске жизни на основе углерода, и нам еще предстоит разработать инструменты и методы, необходимые для обнаружения других форм жизни. Однако есть несколько причин полагать, что жизнь на основе кремния может быть широко распространена по всей Вселенной.
Во-первых, как упоминалось ранее, кремний в изобилии присутствует во Вселенной, и он встречается в самых разных средах. Диоксид кремния был обнаружен в атмосферах нескольких экзопланет, включая те, которые, как считается, находятся в обитаемой зоне, где могла бы существовать жидкая вода. Это говорит о том, что жизнь на основе кремния потенциально может существовать на этих планетах, хотя нам нужно было бы искать химические признаки, отличные от тех, которые связаны с жизнью на основе углерода.
Во-вторых, жизнь на основе кремния потенциально может развиваться на планетах или лунах, условия окружающей среды которых отличаются от земных. Например, некоторые экзопланеты очень высокий уровень радиации, который может затруднить выживание жизни на основе углерода. Однако жизнь на основе кремния могла бы быть лучше приспособлена к этим условиям, поскольку соединения кремния более устойчивы к радиационному повреждению. Кроме того, считается, что некоторые спутники в нашей собственной солнечной системе, такие как спутник Юпитера Европа и спутник Сатурна Энцелад, имеют подповерхностные океаны, которые потенциально могут поддерживать жизнь. Эти среды холодны и лишены света, что может сделать их негостеприимными для жизни на основе углерода, но жизнь на основе кремния могла бы процветать в этих условиях.
В заключение, идея жизни на основе кремния может показаться притянутой за уши, но есть веские причины полагать, что она может существовать. Кремний - универсальный и распространенный элемент, который играет решающую роль во многих биологических процессах на Земле, и есть несколько примеров организмов, которые адаптировались к экстремальным условиям благодаря использованию соединений кремния. Хотя нам еще предстоит найти окончательные доказательства существования жизни на основе кремния, открытие таких организмов может иметь значительные последствия для нашего понимания Вселенной и нашего места в ней. Продолжая исследовать разнообразные среды, существующие как на Земле, так и за ее пределами, мы можем однажды обнаружить, что мы не одиноки во Вселенной. И более того, мы можем создать искусственную кремниевую жизнь, на основе наших компьютеров!