невъглеродни форми на живот
Целият живот на нашата планета се състои от въглерод, кислород, фосфор и сяра. Но това не означава, че живот на базата на напълно различни съединения не може да съществува на други планети. Така, въз основа на силиция, животът може да съществува на много по-горещи планети от Земята.
Силицият се счита за основен претендент за ролята на структурообразуващ атом в алтернативната биохимия. Той се намира в същата група на периодичната система като въглерода, така че техните свойства са сходни. Но силициевите атоми имат по-голяма маса и по-голям радиус, те по-трудно образуват ковалентна връзка и това може да попречи на образуването на биополимери (клас полимери, които се срещат естествено в природата и са част от живите организми: протеини, нуклеинови киселини, полизахариди, лигнин - NS). В допълнение, силициевите съединения не са толкова разнообразни, колкото въглеродните съединения.
В същото време, например, съединенията на силиция и водорода - силаните - са по-устойчиви на топлина от съединенията въглерод-водород. Затова учените смятат, че животът на силиций може да съществува на планети, чиято средна температура е много по-висока от тази на Земята. В този случай естественият разтворител не трябва да бъде животворна вода за земляните, а съединения с по-висока точка на кипене и топене.
Подобно на въглерода, фосфорът може да образува вериги от атоми, които по принцип биха могли да образуват сложни макромолекули, ако не беше толкова активен. Въпреки това, в комплекс с азот е възможно образуването на по-сложни ковалентни връзки, което прави възможно образуването на голямо разнообразие от молекули, включително пръстенни структури.
В атмосферата на нашата планета около 78% от азота, но поради инертността на двуатомния азот, енергийната "цена" на образуването на тривалентенвръзката е твърде висока. В същото време някои растения могат да фиксират азот от почвата в симбиоза с анаеробни бактерии, които живеят в тяхната коренова система. Ако в атмосферата присъства значително количество азотен диоксид или амоняк, наличието на азот ще бъде по-високо. Освен това атмосферата на екзопланетите може да бъде наситена с други азотни оксиди.
В атмосфера на амоняк растенията, чиито молекули са съставени от фосфор и азот, биха получили азот от атмосферата и фосфор от почвата. Техните клетки биха окислили амоняка, за да образуват монозахаридни аналози, а водородът ще бъде освободен като страничен продукт. Следователно животните в този случай ще вдишват водород, разделяйки аналозите на полизахаридите до амоняк и фосфор. По този начин енергийните вериги биха се образували в обратен ред в сравнение с това, което наблюдаваме на Земята (в този случай метанът би бил често срещан на нашата планета).
Наскоро, според теоретик-кристалограф, химик, физик и материаловед, популяризатор на науката Артем Оганов, тяхната група е установила една интересна характеристика на азотните и водородните съединения. Оказа се, че компресираните азотни водороди могат да дадат много по-разнообразна химия от въглеводородите (и тези съединения съществуват в термодинамично стабилно състояние). Но именно разнообразието от въглеводороди, както беше споменато по-горе, ни дава такова биоразнообразие.
Междувременно във Вселената има много азотни водороди. По този начин планетите Уран и Нептун се състоят от 8% амоняк (свързан с най-простите азотни водороди), което е много повече там, отколкото на Земята. Наред с други неща, съединенията на азота и водорода имат ниска точка на топене, която се повишава с налягане (както и температурата във вътрешността на планетите). „За ковалентеназотните съединения с много силни насочени връзки също ще се характеризират с метастабилност - с други думи, не само че има необичайно голям брой стабилни съединения под налягане, ще има и почти неограничен брой метастабилни съединения, - пише Артем Оганов. - И ако започнете да добавяте там други атоми: кислород, сяра, тогава химическото разнообразие ще надхвърли разнообразието на органичната химия. Това е област от химията, която все още практически не познаваме и която произтича от нашите изчисления.
Възможен ли е живот на планети като Уран и Нептун? неизвестен „Потенциалният проблем е, че животът на метастабилните съединения при планетарни условия (високи температури и налягания) може да не е достатъчно дълъг“, заключава химикът.