水对生命太重要了 但在宇宙中 有生命是以液态甲烷为基础的吗?
在地球上,如果生物没有水,那就不能生存。水覆盖了地球大约70%的表面积;在人体内,它占据了60%左右;也就是说,水无处不在。这很好,也特别重要,因为没有它,生活将变得不可能了。
水似乎无处不在
但是,水有什么特别之处致使它对生物如此重要呢?
科学家们知道,地球上有一些有机体在没有氧气的情况下也是能存活的。这些生物可以通过氢气,甲烷和其他化合物来维持生命。例如,植物通过呼吸二氧化碳,并从太阳那里获取大部分能量,这种化学反应称为光合作用。还有一些生物生活在海底,在那里它们从未见过太阳,但它们能从海底的热液喷口获得能量。
然而,地球上的所有生命都有一个共同点:每一个生命都需要水才能生存,包括人。
因此,水无处不在。事实上,除了地球,我们在其他星球上也发现了水,例如火星、木卫二等。也就是说,当我们把分光镜指向天空时,我们发现,水是太空中最常见的分子之一。仅凭这一点,就足以解释为什么我们如此依赖于这种液体。生命不可能在稀有分子的基础上产生。但是,水只是生命依赖它的原因之一。水有一些奇妙的特性,这就是生活的完美结合。
水的独特性质
首先,在一定温度下,水在地球上保持液态状。与固体相比,液体是营养物质和其他重要化合物更好的输送介质。地球上大部分水都是以液体形式存在的。
其次,水是一种极好的溶剂。它甚至可以被称为万能溶剂,因为几乎所有的物质都可以溶解在水中。
在一定的地球温度范围内,水是唯一一种可以成为液体、固体和气体的天然物质,而生命需要它。
由于水可以蒸发,所以它能扩散到整个地球。阳光使水变成气态,水蒸气的密度很低,这样水蒸气会上升到大气中。水蒸气的性质是这样的:它聚集在空气中的尘埃颗粒周围,化作浮云。云层遍布整个星球,最后水以雨的形式回到地球上。
当有少量的水时,它看起来是透明的。但当水的量很大时,它就会获得淡蓝色的色调。这是因为水不能吸收光谱中蓝色部分的光。
蓝光是由短而高能的电磁辐射波组成的。这种类型的辐射有时会对有机分子有害,但太空中充满了这种辐射。暴露在这种辐射下的有机分子都会迅速被破坏。但是,如果同样的有机分子被包裹在一块巨大的宇宙冰(如彗星)内部,那么它们就能免受高能电离宇宙辐射的有害影响。这也使得生命的构建结构可以遍布整个太阳系的原因,甚至包括整个银河。
我们不知道有哪一种生命形式离开水了还可以继续生存。
寻找太空中的水
这就是为什么航天局如此专注于在太空中寻找水的原因,并弄清楚在其他行星上的生存情况。这也是我们所知道的唯一标准,即:有液体水可能就有生命存在。
但是,所有这些并不意味着太空中的其他生命都需要水。只是说,我们是以地球上的观点去看待周围的一切。
换句话说,外星生命可以使用其他液体。氨和甲烷具有相似的特性,因此它们是合适的替代品。然而,天文学家从未在太空中发现过大量的氨积累,而且氨和甲烷只有在极低的温度下才能变成液体。
土卫六的降雨
土卫六的平均温度是零下179摄氏度,可以讲,这是非常寒冷的。然而,土卫六是太阳系中除地球外表面唯一有液体的天体,这液体不是水,而是甲烷。在土卫六上也有水,但都被冻住了,像石头一样坚硬。
如果土卫六上有生命的话,那它们可能是以甲烷为基础的。在这种情况下,生物活动将极大地改变土卫六大气中的氢含量,而且这一影响是足够大的。
有一些证据表明了这个过程的存在。土卫六大气层中较低的层所含的氢比科学家们想象的要少。正如我们所期望的那样,有东西在土卫六的表面上产生了氢气。
但是,这只是我们初步得出的结果。也许我们根本就不了解土卫六大气层的化学过程。我们只是把它们当作一种生命形式的证据,而这种生命形式使用了我们从未遇到过的生物化学。
因此,至于生命是不是可以使用液体甲烷?或者说是不是以液体甲烷为基础的?这是未知的。但目前我们还不能否定它。