Невуглецеві форми життя
Все живе на нашій планеті складається з вуглецю, кисню, фосфору та сірки. Але це не означає, що на інших планетах не може існувати життя на основі інших сполук. Так, на основі кремнію життя може існувати на набагато гарячіших планетах, ніж Земля.
Головним претендентом на роль структуроутворюючого атома в альтернативній біохімії вважається кремній. Він розташований у тій же групі періодичної системи, що й вуглець, тому властивості схожі. Але атоми кремнію мають більшу масу і більший радіус, вони складніше утворюють ковалентний зв'язок, і це може завадити утворенню біополімерів (клас полімерів, який зустрічається в природі у природному вигляді і входить до складу живих організмів: білки, нуклеїнові кислоти, полісахариди, лігнін – NS) ). Крім того, сполуки кремнію не такі різноманітні, як сполуки вуглецю.
У той же час, наприклад, сполуки кремнію та водню – силани – є жароміцнішими, ніж вуглецево-водневі сполуки. Тому вчені вважають, що кремнієве життя може існувати на планетах, середня температура яких значно перевищує земну. У цьому випадку природним розчинником має бути не життєдайна для землян вода, а сполуки з вищою температурою кипіння та плавлення.
Подібно до вуглецю, фосфор може становити ланцюжки з атомів, які, в принципі, могли б утворювати складні макромолекули, якби він не був таким активним. Втім, у комплексі з азотом можливий варіант утворення складніших ковалентних зв'язків, що робить можливим і виникнення великої різноманітності молекул, включаючи кільцеві структури.
В атмосфері нашої планети близько 78% азоту, але через інертність двоатомного азоту енергетична «вартість» утворення тривалентноїзв'язку надто висока. У той же час деякі рослини можуть зв'язувати азот із ґрунту в симбіозі з анаеробними бактеріями, які живуть у їхній кореневій системі. Якщо в атмосфері буде присутня значна кількість діоксиду азоту або аміаку, доступність азоту буде вищою. Крім того, атмосфера екзопланет може бути насичена іншими оксидами азоту.
В аміачній атмосфері рослини, молекули яких складаються з фосфору та азоту, отримували б азот із атмосфери, а фосфор – із ґрунту. Клітини їх окисляли б аміак у тому, щоб утворити аналоги моносахаридів, а водень виділявся як побічний продукт. Тому тварини в такому разі вдихатимуть водень, розщеплюючи аналоги полісахаридів до аміаку та фосфору. Таким чином, енергетичні ланцюжки формувалися б у зворотній послідовності порівняно з тим, що ми спостерігаємо на Землі (на нашій планеті в даному випадку було б поширене метан).
Нещодавно, за словами теоретика-кристалографа, хіміка, фізика та матеріалознавця, популяризатора науки Артема Оганова, їхня група встановила одну цікаву особливість сполук азоту та водню. З'ясувалося, що стислі азотоводи можуть давати набагато різноманітнішу хімію, ніж вуглеводні (причому ці сполуки існують у термодинамічно стабільному стані). Адже саме різноманітність вуглеводнів, як було сказано вище, дає нам таку біологічну варіативність.
Тим часом азотоводородів у Всесвіті дуже багато. Так, планети Уран і Нептун на 8% складаються з аміаку (що стосується найпростіших азотоводів), якого там набагато більше, ніж на Землі. Окрім іншого сполуки азоту і водню мають низьку температуру плавлення, яка зростає з тиском (як і температура в надрах планет). «Для ковалентнихсполук азоту з дуже сильними спрямованими зв'язками теж буде характерна метастабільність - іншими словами, мало того, що під тиском є надзвичайно велика кількість стабільних сполук, там ще буде практично необмежену кількість метастабільних сполук, пише Артем Оганов. – А якщо туди почати додавати інші атоми: кисень, сірку, – то хімічна різноманітність перевищить різноманітність органічної хімії. Це та галузь хімії, яку ми поки що практично не знаємо і яка вийшла із наших розрахунків».
Чи можливе життя на таких планетах, як Уран та Нептун? Невідомо. «Потенційна проблема полягає в тому, що час життя метастабільних сполук у планетних умовах (високі температури та тиску) може виявитися недостатньо довгим», – робить висновок хімік.