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外星生命不全基於碳,以其他元素為主的自催化反應比想像多
在地球,生命基於碳組成的有機化合物,還有一種對地球生命至關重要,稱為「自催化反應」的化學相互作用。而科學家最近發現 270 個不同的自催化反應循環,核心元素大部分都非有機化合物,說明外星生命很可能基於明顯不一樣的化學物質。
地球生命以碳為基礎,含其他少量元素如:氫、氧、氮、磷、硫,還有一些研究人員長期推測矽也可能成為生命核心支柱。
自催化反應(Autocatalysis)指反應物本身具催化作用,能加速或減慢反應進行,它們可產生促使同反應再次發生的分子,想像一下:最初只有幾對兔子生出一窩新兔子,但這些新兔子長大後生出更多兔子,不久之後就有源源不絕的兔子生兔子,而這也是生命催化更多生命的關鍵特徵:一個細胞產生兩個細胞,再變成四個細胞,依此類推,隨著細胞數量增加,可能相互作用數量與多樣性也相應增加了。
威斯康辛大學麥迪遜分校天體生物學家 Betül Kaçar 團隊推斷,自催化可以幫助驅動無生命到原始生命自然發生的過程,因此開始尋找有機化合物以外的自催化作用。
在新研究中,團隊找到 270 個不同的自催化反應循環,大部分反應的核心都非有機化合物,有些甚至以地球生命中不存在或極稀有的元素為中心,比如汞、放射性金屬釷,而有些循環出現在極高或極低溫度、壓力環境下;這些循環也只有八個相對複雜,其餘都很簡單,只含兩個反應。
此外,研究人員還找到四個涉及稀有氣體的自催化反應,由於這些氣體平常就很少與其他元素發生化學反應,若連相對惰性的氣體(例如氙)都可參與自催化,那就有充分理由猜測其他元素更容易發生。
Betül Kaçar 表示,團隊正證明此反應其實不罕見,就像基本食譜,要做的只有找對地方,比如地球之外尋找自催化反應的可能性,而這些星球不一定仰賴有機化合物、碳、矽等為生命基礎。
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生命的發生是一個奇蹟,能量需要剛剛好、環境需要精密控制在一個很小的範圍,時機也需要不快也不慢…
自催化反應指反應物本身具催化作用,能加速或減慢反應進行,藉由自催化反應,恰恰好的時機才會如中樂透般,讓生命發生!
碳基生命很多樣,柔軟如棉花,也堅硬如石頭…很難想像以其他元素為生命基底的型態?宇宙實在很偉大,令人讚嘆不已!
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