Presupunerea că biochimia extraterestră necesită apă lichidă poate părea puțin centrată pe Pământ. Dar, având în vedere posibilitățile chimice disponibile din cele mai abundente elemente din univers, chiar și un om de știință extraterestru cu o biochimie diferită ar fi probabil de acord că o biochimie bazată pe solvenți în apă este mai mult decât probabil să apară în altă parte a universului - și ar fi cea mai fundație probabilă pentru dezvoltarea vieții inteligente.
Pe baza a ceea ce știm despre viață și biochimie, se pare că o biochimie extraterestră va avea nevoie de un solvent (ca apa) și de una sau mai multe unități elementare pentru structura și funcția sa (precum carbonul). Solvenții sunt importanți pentru a permite reacțiile chimice, precum și transportul fizic al materialelor - și în ambele contexte, faptul că solventul în faza lichidă pare vital.
Ne-am putea aștepta ca solvenții obișnuiți biochimic să se formeze din elementele cele mai comune din univers - fiind hidrogen, heliu, oxigen, neon, azot, carbon, siliciu, magneziu, fier și sulf, în această ordine.
Puteți uita probabil de heliu și neon - ambele gaze nobile, sunt în mare parte inerți din punct de vedere chimic și nu formează decât rar compuși chimici, niciunul dintre acestea nu are în mod evident proprietățile unui solvent. Dacă ne uităm la ce a mai rămas, solvenții polari care ar putea fi cel mai ușor disponibili pentru a susține o biochimie sunt în primul rând apa (H2O), apoi amoniac (NH)3) și hidrogen sulfurat (H2S). Se pot forma, de asemenea, diverși solvenți nepolari, în special metan (CH)4). În linii mari, solvenții polari au o sarcină electrică slabă și pot dizolva majoritatea lucrurilor solubile în apă, în timp ce solvenții nepolari nu au nicio încărcare și acționează mai mult ca solvenții industriali cu care suntem familiarizați pe Pământ, cum ar fi terebentina.
Isaac Asimov, care atunci când nu scria ficțiune științifică era biochimist, a propus o biochimie ipotetică în care poli-lipidele (în esență lanțuri de molecule de grăsime) ar putea substitui proteinele într-un solvent metan (sau alt non-polar). O astfel de biochimie ar putea funcționa pe luna lui Saturn, Titan.
Cu toate acestea, din lista de solvenți potențial abundenți din univers, apa pare să fie cel mai bun candidat pentru a susține un ecosistem complex. La urma urmei, este probabil să fie oricum cel mai abundent solvent universal, iar faza lichidă are loc într-un interval de temperatură mai mare decât oricare dintre ceilalți.
Pare rezonabil să presupunem că o biochimie va fi mai dinamică într-un mediu mai cald, cu mai multă energie disponibilă pentru a conduce reacții biochimice. Un astfel de mediu dinamic ar trebui să însemne că organismele pot crește și se pot reproduce (și, prin urmare, să evolueze) mult mai repede.
Apa are, de asemenea, avantajele:
• având legături puternice de hidrogen care îi conferă o tensiune de suprafață puternică (de trei ori mai mare decât cea a amoniacului lichid) - ceea ce ar încuraja agregarea compușilor prebiotici și dezvoltarea membranelor;
• să poată forma legături necovalente slabe cu alți compuși - care, de exemplu, susține structura 3d a proteinelor din biochimia Pământului; și
• să fie capabil să se angajeze în reacții de transport de electroni (metoda cheie de producere a energiei în biochimia Pământului), prin donarea unui ion de hidrogen și a electronului corespunzător.
Fluorura de hidrogen (HF) a fost sugerată ca un solvent alternativ stabil care ar putea, de asemenea, să se angajeze în reacții de transport de electroni - cu o fază lichidă între -80 oC și 20 oC la 1 presiune atmosferică (Pământ, nivelul mării). Acesta este un interval de temperatură mai cald decât ceilalți solvenți care sunt probabil abundenți universal, în afară de apă. Cu toate acestea, fluorul în sine nu este un element foarte abundent, iar HF, în prezența apei, se va transforma în acid fluorhidric.
H2S poate fi utilizat și pentru reacții de transport de electroni - și este folosit de unele bacterii chimosintetice de pe Pământ - dar ca fluid, există doar în intervalul de temperatură relativ îngust și rece de -90. oC până la -60 oC la 1 atmosferă.
Aceste puncte fac cel puțin un caz puternic pentru ca apa lichidă să fie cea mai probabilă bază pentru dezvoltarea ecosistemelor complexe capabile să sprijine viața inteligentă. Deși alte biochimie bazate pe alți solvenți sunt posibile - par a fi limitate la medii reci, cu energie scăzută, unde rata de dezvoltare a diversității și evoluției biologice poate fi foarte lentă.
Singura excepție de la această regulă ar putea fi mediile de înaltă presiune care pot susține acei alți solvenți în fază fluidă la temperaturi mai ridicate (unde altfel ar exista ca gaz la o presiune de 1 atmosferă).
Saptamana viitoare: De ce carbon?
