我們知道，在地球上，碳原子是生命的基石，所有已知的生物都使用碳化合物作為其基本分子結構。 乙個重要原因是每個碳原子可以同時與多達四個其他原子形成鍵。 這種特性使碳適合形成長分子鏈，而長分子鏈又形成生命的“重要部分”，如蛋白質和DNA。
雖然地球上的生命都是碳基生命。 然而，外星球的環境與地球的環境完全不同，那麼外星生命會不會與地球上的生命有著完全不同的化學基礎呢？例如，它們可能根本不需要碳原子來產生生物分子，或者它們可能根本不需要液態水。
現在，讓我們看看哪些化學元素可以形成外星生命，以及外星生命的各種形式有哪些。
矽基壽命
在《星際迷航》系列電影中，你會對吃岩石的奧爾塔印象深刻，這是一種高度聰明的外星生物，看起來像乙個“腐肉”，以岩石為食，能夠在岩石中自由移動，而人類儀器根本無法探測到它們，因為它們是基於矽的生命。
矽基生命是科幻小說中常見的外星形態，那麼外星人真的有沒有可能是由“矽”構成的呢？
無論在任何星球上，乙個生物體為了生存和繁衍，必須完成一系列的生命活動，如吸收營養和食物、將食物轉化為能量、排洩廢物、修復身體損傷、繁殖等，所有這些複雜的任務都需要從基本的生命單位細胞開始，即構成細胞的分子機制需要高效運轉才能完成這些任務。 為了有效運作，有必要建立生命的化學元素以形成大分子。 矽和碳具有許多非常相似的化學特性，例如，矽原子還可以同時與多達四個其他原子鍵合，並且還可以產生大到足以攜帶生物資訊的分子。
由氨分子組成的有機大分子。
此外，矽是宇宙中最常見的元素之一。 例如，矽佔地殼質量的近30%，碳含量是地殼的150倍。 這意味著，與碳不同，大多數小型岩石行星上可能會有大量的矽。 科學家們早就知道，地球上的生命具有操縱矽的能力。 例如，矽酸鹽體是二氧化矽的微觀顆粒，可以在草和其他植物中找到。 光合藻類，稱為矽藻，能夠將二氧化矽合成到它們的矽殼中。
雖然科學家在地球上很長一段時間沒有發現有機矽化合物，但現在這種情況已經發生了變化。 美國加州理工學院的研究人員在冰島的一處溫泉中發現了一種海洋紅色嗜熱鹵素，並驚喜地發現該細菌的細胞色素C蛋白，該蛋白通常用於將電子轉移到其他蛋白質上，從而可以合成少量的有機矽化合物。
然後對它進行編碼、測試，並顯著增強其製造有機矽化合物的能力。 最終，突變酶產生了至少20種不同的有機矽化合物，其中19種對科學家來說是全新的。 除此之外，科學家們還表明，轉基因大腸桿菌也可以產生有機矽化合物。 這表明微生物可能已經自然進化出創造這些有機矽化合物的能力，並且外星生命確實可能是矽基的。
它能靠液氨生存嗎？
在地球上，地球生物體內的分子與水密不可分，宇宙中液態水很少，但液態卻很豐富。 研究表明，許多行星的表面至少會有一種液體。 比如土星的衛星雲層裡有氨，海王星的衛星海衛一有液氮間歇泉，外星生命能靠這些液體生存嗎？
在回答這個問題之前，讓我們先來看看支援生命存在的流體的本質特徵。 首先，液體需要是良好的溶劑，具有溶解大分子的能力尤為重要。 由於活分子往往非常大，例如，蛋白質通常每個蛋白質至少包含幾千個原子。 其次，流量範圍需要非常大，這是指其熔點和沸點之間的溫差，這意味著使用溶劑的生物體內細胞將不太容易受到氣候變化的影響。 最後，還需要具備弱粘度、強表面張力的特點，因為低粘度有利於促進細胞相互作用，而高表面張力提高吸附效率，有助於生物分子集中在細胞表面。
土衛六上很可能存在依賴甲烷的生命。
綜上所述，科學家認為氨是最有可能的替代溶劑，因為它在化學上與水相似，而且還可以形成強氫鍵，可以溶解水可以溶解的大多數有機分子。 它也是宇宙中的第四大分子，存在於許多行星上。
然而，氨也有其自身的一些弱點。 例如，氨的介電常數較弱，只有水的三分之一，介電常數是溶劑溶解帶電離子和分子的能力，而較大的介電常數對於溶解鹽類、支援酸鹼化學和溶解帶電大分子非常重要，這說明在氨溶液中，可能難以儲存大而複雜的分子。 其次，氨的表面張力較弱，細胞表面吸附生物分子的能力也會較弱。
除了氨作為生活溶劑存在許多不足之外，氨實際上還有很多問題。 例如，氨會與氧氣發生劇烈反應並最終燃燒，因此氨基生命（如果存在）幾乎肯定會生活在無氧環境中。 氨在面對紫外線時也無能為力。 當水與高能紫外線反應時，它會分解成O2，進一步轉化為臭氧（O3）。 臭氧吸收紫外線，防止水分子進一步分解。 相比之下，氨會分解成氮氣 （N2），不提供任何保護，最終在面對強烈輻射時自行分解。
甲烷生命會是什麼樣子？
如果你有幸穿越太空，你會發現土星最大的衛星土衛六，乙個非常有趣的地方。 這顆衛星非常寒冷，平均溫度為1795 ，但它有一片浩瀚的海洋，由甲烷組成。 通常，甲烷是氣態的，但在非常寒冷的環境中會變成液體。 土衛六上還有許多活火山，它們將甲烷噴發到大氣中，形成雲、雨或雪。
甲烷是宇宙中非常常見的物質，也許還有更多像土衛六這樣的冷行星。 科學研究表明，地球上有一些生物依靠甲烷生存。 高能輻射導致甲烷與大氣中的氮氣發生反應，產生更複雜的分子陣列。 在一定條件下，甲烷等有機化合物可以與水分子結合並相互作用形成氨基酸，氨基酸是生命的基石。 那麼，這是否意味著土衛六上會有生命，它依靠甲烷生存？
乙個非常大的挑戰是甲烷的熔點和沸點非常低，它的熔點為-1825、沸點為-1615、只有21在液態範圍內，這意味著甲烷壽命幾乎無法承受環境溫度的劇烈變化。 第二個主要挑戰是如何形成類似於細胞膜的東西。 由於甲烷是非極性分子，因此某些極性有機分子被排除在外。
儘管面臨這些挑戰，美國康奈爾大學的科學家們還是提出了一種獨特的甲烷生命形式。
藝術家對矽基生活的渲染。
我們知道，在地球上，細胞有一層外膜——磷脂細胞膜的雙層。 這些強大的生物膜是水基的，允許物質通過它們，它們形成的囊泡為每個細胞中的有機物提供了位置。 由這種膜組成的小囊泡稱為脂質體。 研究人員推測，土衛六中的生命也可能由細胞組成，但細胞膜將由甲烷化合物組成。
設想的細胞膜被命名為氮，由氮、碳和氫分子組成，這些分子都可以在土衛六的超冷甲烷海洋中找到。 通過計算機模擬，科學家還發現了最穩定的含氮體，它由三個碳原子、三個氫原子和乙個氮原子組成，與地球上發現的構成細胞膜的磷脂相比，其結構非常小且簡單，但它非常穩定，不易分解，並且具有與地球細胞磷脂膜相似的柔韌性， 更重要的是，它也存在於土衛六的大氣層中。
下一步將是測試這些細胞如何在甲烷環境中生存，特別是它們如何繁殖和代謝。