Alt liv på planeten vår består av karbon, oksygen, fosfor og svovel. Men dette betyr ikke at liv på basis av helt andre forbindelser ikke kan eksistere på andre planeter. Så, silisiumbasert liv kan eksistere på mye varmere planeter enn Jorden.
Silisium + oksygen
Silisium regnes som den viktigste utfordreren for rollen som et strukturdannende atom i alternativ biokjemi. Den ligger i samme gruppe i det periodiske systemet som karbon, så egenskapene deres er like. Men silisiumatomer har en stor masse og en større radius, de danner en kovalent binding vanskeligere, og dette kan forhindre dannelse av biopolymerer (en klasse av polymerer som forekommer naturlig i naturen og er en del av levende organismer: proteiner, nukleinsyrer, polysakkarider, lignin - NS). I tillegg er silisiumforbindelser ikke så forskjellige som karbonforbindelser.
Samtidig er for eksempel silisium- og hydrogenforbindelser - silaner - mer varmebestandige enn karbon-hydrogenforbindelser. Derfor tror forskere at det kan eksistere liv i silisium på planeter hvis gjennomsnittstemperaturer er mye høyere enn Jordens. I dette tilfellet bør det naturlige løsningsmidlet ikke være livgivende vann for jordplanter, men forbindelser med høyere kokepunkt og smeltepunkt.
I desember 2010 kunngjorde NASA Astrobiology Research-forsker Felisa Wolfe-Simon funnet av GFAJ-1-bakterien fra slekten Halomonadaceae, som under visse forhold kan erstatte fosfor med arsen.
Silisiumforbindelser antas også å være mer motstandsdyktige mot svovelsyre. Men i forhold til andre miljøer anses silisiumforbindelser som mindre stabile enn karbonforhold.
Salgsfremmende video:
Nitrogen + fosfor
I likhet med karbon kan fosfor danne kjeder av atomer som i prinsippet kan danne komplekse makromolekyler hvis det ikke var så aktivt. I et kompleks med nitrogen er imidlertid en variant av dannelsen av mer komplekse kovalente bindinger mulig, noe som også muliggjør fremveksten av et stort utvalg av molekyler, inkludert ringstrukturer.
Det er omtrent 78% nitrogen i atmosfæren på planeten vår, men på grunn av inertiteten til diatomisk nitrogen er energien "kostnadene" for dannelsen av en trivalent binding for høy. Samtidig kan noen planter binde nitrogen fra jorda i symbiose med anaerobe bakterier som lever i deres rotsystem. Hvis en betydelig mengde nitrogendioksyd eller ammoniakk er til stede i atmosfæren, vil tilgjengeligheten av nitrogen være større. I tillegg kan atmosfæren på eksoplaneter mettes med andre nitrogenoksider.
I en ammoniakkatmosfære vil planter hvis molekyler er sammensatt av fosfor og nitrogen motta nitrogen fra atmosfæren og fosfor fra jorda. Deres celler ville oksidere ammoniakk for å danne analoger av monosakkarider, og hydrogen ville bli frigjort som et biprodukt. Derfor vil dyr i dette tilfellet inhalere hydrogen og bryte analogene til polysakkarider til ammoniakk og fosfor. Dermed vil energikjeder danne seg i motsatt rekkefølge sammenlignet med hva vi observerer på jorden (metan ville være rikelig på planeten vår i dette tilfellet).
Forfatterens idé om en eksoplanett som ammoniakk fungerer som vann.
Nitrogen + hydrogen
Nylig, ifølge teoretiker-krystallograf, kjemiker, fysiker og materialforsker, populær for vitenskapen Artyom Oganov, har gruppen deres etablert et interessant trekk ved nitrogen- og hydrogenforbindelser. Det viste seg at komprimert hydrogen nitrogen kan gi en mye mer mangfoldig kjemi enn hydrokarboner (og disse forbindelsene eksisterer i en termodynamisk stabil tilstand). Men det er mangfoldet av hydrokarboner, som nevnt ovenfor, som gir oss et slikt biologisk mangfold.
I mellomtiden er det mye hydrogen nitrogen i universet. Så planetene Uranus og Neptune er 8% sammensatt av ammoniakk (tilhører det enkleste hydrogendrogenet), som er mye mer der enn på jorden. Blant annet har nitrogen- og hydrogenforbindelser et lavt smeltepunkt, som øker med trykk (som temperaturen i planetens indre).
"For kovalente nitrogenforbindelser med veldig sterke retningsbindinger vil metastabilitet også være karakteristisk - med andre ord, ikke bare er det et uvanlig stort antall stabile forbindelser under trykk, det vil også være et nesten ubegrenset antall metastabile forbindelser," skriver Artem Oganov. - Og hvis du begynner å tilsette andre atomer der: oksygen, svovel, vil det kjemiske mangfoldet overstige mangfoldet i organisk kjemi. Dette er det kjemiområdet som vi fremdeles ikke kjenner, og som kom ut av beregningene våre."
Er livet mulig på planeter som Uranus og Neptun? Ukjent. "Et potensielt problem er at levetiden til metastabile forbindelser under planetariske forhold (høye temperaturer og trykk) kanskje ikke er lang nok," avslutter kjemikeren.
Olga Fadeeva
