我們從未見過外星生命,科學家為什麼會認為外星生命需要液態水?

迄今為止,我們已經發現了超過5000顆系外行星,其中還有一些行星被稱為「宜居行星」,科學家認為,這些行星與它們的主恒星之間的距離既不太遠,也不太近,其星球表面的溫度能夠讓液態水長期存在,因此在這些「宜居行星」上,就可能存在外星生命。

這就有點令人疑惑,我們從未見過外星生命,根本就不知道它們是以哪種生命形式存在的,科學家為什麼會認為外星生命需要液態水呢?其實原因很簡單,那就是從我們對宇宙的認知來看,碳基生命是宇宙中最有可能存在的生命形式,而碳基生命則有很大的可能會依賴液態水生存。
所謂碳基生命,并不是指身體中碳含量特別高的生物,而是指碳元素為有機物質基礎的生命形式,我們可以簡單地將其理解為,構成碳基生命的有機物質,其分子結構全部都是由彼此相連的碳原子來作為「骨架」的。

實際上,地球上已知的所有生物都是碳基生命,這并不是一種巧合,因為對于地球上的生命來講,碳元素擁有巨大的優越性,比如說碳原子最外層的電子有四個,這就意味著,它們得到和失去電子的能力都差不多,可以通過四個化學鍵與其他的原子形成異常復雜的高分子結構。

而在與其他原子結合時,碳原子還可以形成雙鍵甚至是三鍵,在此基礎上,再加上碳原子只有兩個電子層,這使得其原子核對外層電子的控制力度比同族的其他元素(如硅、鍺、錫、鉛等)要強得多,這無疑使得以碳元素作為「骨架」的化合物更加穩定。
碳元素是如此「優秀」,我們完全有理由相信,假如某顆行星上存在著與地球類似的環境,并且還演化出了生命,那麼這些外星生命很可能也是碳基生命。
那為什麼說碳基生命是宇宙中最有可能存在的生命形式呢?原因很簡單,那就是在可觀測宇宙中,碳元素的豐度排名第四,這遠遠地超過了宇宙中有可能成為高分子化合物的「骨架」的其他元素。

另一方面來講,根據我們對生命的認知,生命的活動離不開各式各樣的化學反應,為了讓各種物質高效地參與化學反應,生命的一個理想選擇就是,把物質溶解在某種液態溶劑之中,而這樣做還有另一個好處:能夠讓物質能夠更加方便快捷在生命體之內傳輸。
對于碳基生命而言,液態水可以說是一種很好的選擇,這主要有以下幾個原因:
1、水分子結構簡單:兩個氫原子和一個氧原子,就形成了一個完整的水分子,其分子結構比宇宙中其他有可能充當液態溶劑的物質簡單得多。

2、水的液態范圍:無論是從溫度還是從壓強來看,水都可以在較大的范圍內呈現為液態,而在碳基生命能夠生存的自然環境中,其溫度和壓強的范圍與之有很大的重疊。
3、水分子的極性很強:水分子內部的電荷分布得并不均勻,具體表現為氧原子這一頭帶負電荷,氫原子那一頭則帶正電荷,所以水分子就有了很強的極性,這就使得液態水擁有了強大的溶解能力。

更重要的是,水的「原材料」在宇宙非常豐富,要知道在可觀測宇宙中,氫和氧的豐度分別排名第一和第三,在這個基礎上,再加上水分子的結構又非常簡單,這樣就使得水在宇宙中大量存在,其數量遠超宇宙中有可能充當液態溶劑的其他物質。所以一個合理的推測就是,如果宇宙中某顆星球上演化出了碳基生命,那它們就有很大的可能會依賴液態水生存。
結語:
總而言之,科學家之所以看重液態水,其實是因為已知的宇宙規律表明,需要液態水的碳基生命是最可能存在的生命形式,雖然我們并不能排除不需要液態水的外星生命存在的可能,但是由于我們的探測資源是有限的,因此想要在茫茫的宇宙中尋找可能存在的外星生命,我們就應該遵循一定的邏輯,盡量做到少走彎路,從而提高我們找到外星生命的機率。





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