Мы привыкли думать, что жизнь — это белки, жиры, углеводы и вода. Что инопланетяне, если они существуют, должны хотя бы отдаленно напоминать нас: дышать, есть, размножаться. Но что, если мы ищем не там и не тех?
Представьте себе существо, которое не выдыхает углекислый газ, а... выкашливает стекло. Представили? Добро пожаловать в мир гипотетической кремниевой жизни — главной научной альтернативы всему, что мы знаем о биологии.
Ученые серьезно спорят: может ли жизнь строиться не на углероде (как мы), а на кремнии? И если да, то почему мы до сих пор не встретили «каменных людей»?
Элементарное сходство: соседи по таблице
Давайте заглянем в таблицу Менделеева. Углерод (C) и кремний (Si) — близкие родственники, оба находятся в четвертой группе . У них по четыре валентных электрона на внешней орбитали. Это значит, что оба элемента могут выступать в роли идеального «клея», соединяясь с другими атомами и создавая длинные цепочки-полимеры .
На Земле именно углерод стал основой всего живого. Из него строятся наши ДНК, белки, жиры. Кремния в земной коре в 135 раз больше, чем углерода . Но эволюция почему-то выбрала «редкий» углерод, проигнорировав горы доступного кремния . Это первый звоночек.
В чем прокол кремниевой жизни?
Казалось бы, если кремния так много и он так похож на углерод, почему природа не создала хотя бы одну «кремниевую бактерию»? Химики выделяют три фатальные проблемы.
1. Проблема «кирпичей»
Атом кремния крупнее и тяжелее углерода. Его внешние электроны находятся дальше от ядра, из-за чего связи с другими атомами получаются слабее . Если углеродные цепочки могут быть бесконечно длинными и сложными, то кремниевые цепочки короткие и непрочные. В химии редко можно встретить молекулы с цепочкой длиннее трех-четырех атомов кремния . Для сложной жизни этого катастрофически мало.
2. Проблема «дыхания»
Это, пожалуй, самая наглядная аналогия. Мы едим органику, окисляем её кислородом и выдыхаем углекислый газ — CO₂. Это газ, он легко удаляется.
Теперь представьте кремниевое существо. При окислении кремния образуется диоксид кремния — SiO₂. А это не что иное, как песок, кварц или кремень. Твердые кристаллы . Как вы думаете, удобно ли выдыхать песок? Легкие забились бы моментально. Ученые шутят: кремниевая жизнь должна была бы «выдыхать» кирпичи или стекло .
3. Проблема «растворителя»
Вода — идеальная среда для земной жизни. Но кремниевые молекулы в воде крайне нестабильны, они разрушаются . Значит, кремниевая жизнь должна была бы использовать другие жидкости, например, серную кислоту . И жить там, где температура зашкаливает (сотни градусов), чтобы эти жидкости не замерзали и не испарялись .
Где же искать «каменных людей»?
Несмотря на все сложности, списывать кремний со счетов рано. Ученые не исключают, что на планетах с экстремальными условиями он мог бы стать основой для примитивной жизни.
- Адские миры. Если планета находится слишком близко к звезде и раскалена до температур +300°C и выше, углеродная жизнь там невозможна — органические молекулы просто разрушатся. А вот кремниевые соединения (силиконы) выдерживают до 600°C .
- Планеты без кислорода. Кислород — враг кремниевой жизни, он тут же превращает её в камень. Значит, искать такие формы жизни нужно в атмосферах, богатых метаном или аммиаком, как на спутнике Сатурна — Титане .
- Углеродные планеты. Астрономы предполагают существование экзопланет, где углерода гораздо больше, чем кремния. Там могут быть горы из алмазов, а химия жизни, если она есть, будет строиться на углероде, но с использованием карбидов кремния.
А что на Земле?
Самые удивительные свидетельства мы находим прямо у себя дома. В пустынях есть так называемые «живые камни» — трованты. Они растут, размножаются, оставляя после себя маленькие камушки, и даже могут передвигаться .
Конечно, геологи объясняют это не биологией, а физикой: резкими перепадами температур, из-за которых камни «дышат» (расширяются и сжимаются) и трескаются . Но некоторые исследователи не исключают, что в глубокой древности первые формы жизни на Земле могли быть глинистыми минералами на основе кремния. Эту гипотезу выдвинул шотландский химик Грэм Кэрнс-Смит .
Углеродный шовинизм
Знаменитый астрофизик Карл Саган ввел термин «углеродный шовинизм» . Это наша привычка считать, что раз мы состоим из углерода и воды, то и всё во Вселенной должно быть устроено так же. Возможно, это сильно ограничивает наш поиск.
Недавние исследования показали, что в химии существует множество автокаталитических циклов (самоподдерживающихся реакций, похожих на размножение), в которых вообще нет углерода . Это доказывает: химия жизни может быть гораздо разнообразнее, чем мы думаем.
Итог: Найти разумную кремниевую жизнь в виде человекоподобных скал (как в «Звездном пути») вряд ли возможно. Эволюция сложности требует гибкости, которой у кремния нет. Но обнаружить примитивные кремний-органические формы в раскаленных магмах или метановых океанах далеких планет — это уже не фантастика, а задача для будущих миссий.
#Астробиология #Космос #Наука #КремниеваяЖизнь #Инопланетяне #Химия #Углерод #Кремний #ПоискЖизни #Экзопланеты #Будущее #Образование #Гипотезы #КарлСаган #Этонтересно