Yabancı biyokimyaların muhtemelen sıvı su gerektirdiği varsayımı, biraz Dünya merkezli görünebilir. Ancak, evrendeki en bol elementten elde edilebilen kimyasal olasılıklar göz önüne alındığında, farklı bir biyokimyaya sahip yabancı bir bilim adamı bile muhtemelen su-solvent bazlı bir biyokimyanın evrenin başka bir yerinde meydana gelme olasılığından daha fazla olduğu konusunda hemfikir olacaktır - ve akıllı yaşamın gelişmesi için muhtemel bir temel.
Yaşam ve biyokimya hakkında bildiklerimize dayanarak, yabancı bir biyokimyanın yapısı ve işlevi (karbon gibi) için bir çözücüye (su gibi) ve bir veya daha fazla temel birime ihtiyaç duyacağı görülmektedir. Çözücüler kimyasal reaksiyonların yanı sıra malzemeleri fiziksel olarak taşımak için de önemlidir - ve her iki bağlamda da, bu çözücünün sıvı fazında olması hayati öneme sahiptir.
Ortak biyokimyasal olarak faydalı çözücülerin büyük olasılıkla evrendeki en yaygın elementlerden (hidrojen, helyum, oksijen, neon, azot, karbon, silikon, magnezyum, demir ve kükürt) oluşmasını bekleyebiliriz.
Muhtemelen helyum ve neon'u unutabilirsiniz - her iki asil gaz da büyük ölçüde kimyasal olarak eylemsizdir ve nadiren hiçbiri bir çözücü özelliklerine sahip olmayan kimyasal bileşikler oluşturur. Geriye kalanlara bakıldığında, bir biyokimyayı desteklemek için en kolay bulunabilecek polar çözücüler ilk önce sudur (H2O), sonra amonyak (NH3) ve hidrojen sülfür (H2G). Çeşitli polar olmayan çözücüler de, özellikle metan (CH4). Genel olarak konuşursak, polar çözücüler zayıf bir elektrik yüküne sahiptir ve suda çözünür olan çoğu şeyi çözebilirken, polar olmayan çözücüler hiçbir yüke sahip değildir ve daha çok Dünya'da bildiğimiz endüstriyel çözücüler gibi, terebentin gibi davranırlar.
Bilim kurgu yazmadığı zaman bir biyokimyacı olan Isaac Asimov, poli-lipitlerin (esas olarak yağ molekülleri zincirlerinin) bir metan (veya başka bir polar olmayan) çözücü içindeki proteinlerin yerini alabileceği varsayımsal bir biyokimya önerdi. Böyle bir biyokimya Satürn'ün uydusu Titan'da işe yarayabilir.
Bununla birlikte, evrendeki potansiyel olarak bol miktarda çözücü listesinden, su karmaşık bir ekosistemi desteklemek için en iyi aday gibi görünüyor. Sonuçta, muhtemelen en evrensel olarak en bol çözücü olması muhtemeldir - ve sıvı fazı diğerlerinden daha yüksek bir sıcaklık aralığında meydana gelir.
Biyokimyanın daha sıcak bir ortamda biyokimyasal reaksiyonları tetikleyecek daha fazla enerji ile daha dinamik olacağını varsaymak makul görünmektedir. Böyle dinamik bir ortam, organizmaların çok daha hızlı büyüyebilmeleri (ve dolayısıyla gelişebilmeleri) anlamına gelmelidir.
Suyun ayrıca avantajları vardır:
• güçlü bir yüzey gerilimi (sıvı amonyağın üç katı) veren güçlü hidrojen bağlarına sahip olmak - prebiyotik bileşiklerin birikmesini ve membranların gelişmesini teşvik eder;
• diğer bileşiklerle zayıf kovalent olmayan bağlar oluşturabilme - örneğin Dünya biyokimyasında proteinlerin 3B yapısını destekleyen; ve
• Bir hidrojen iyonu ve buna karşılık gelen elektronu bağışlayarak elektron taşıma reaksiyonlarına (Dünya biyokimyasında enerji üretiminin anahtar yöntemi) girebilmek.
Hidrojen florür (HF), -80 arasında bir sıvı faz ile elektron taşıma reaksiyonlarına da girebilen alternatif bir kararlı çözücü olarak önerilmiştir. ÖC ve 20 Ö1 atmosfer basıncında (Dünya, deniz seviyesi). Bu, su dışında evrensel olarak bol olması muhtemel diğer solventlerden daha sıcak bir sıcaklık aralığıdır. Bununla birlikte, florin kendisi çok bol bir element değildir ve su varlığında HF, hidroflorik aside dönüşecektir.
'H2S ayrıca elektron taşıma reaksiyonları için kullanılabilir - ve bazı Dünya bazlı kemosentetik bakteriler tarafından da kullanılır - ancak bir sıvı olarak sadece -90'ın nispeten dar ve soğuk sıcaklık aralığında bulunur ÖC ila -60 Ö1 atmosferde C.
Bu noktalar, en azından, akıllı yaşamı destekleyebilen karmaşık ekosistemlerin geliştirilmesi için sıvı suyun en istatistiksel olarak en temel dayanak olması için güçlü bir durum oluşturmaktadır. Diğer çözücülere dayanan diğer biyokimyaların mümkün olmasına rağmen - biyolojik çeşitlilik ve evrimin gelişme hızının çok yavaş olabileceği soğuk, düşük enerjili ortamlarla sınırlı görünmektedirler.
Bu kuralın tek istisnası, sıvı fazındaki diğer çözücüleri daha yüksek sıcaklıklarda (aksi takdirde 1 atmosfer basıncında gaz olarak var olacakları) koruyabilen yüksek basınçlı ortamlar olabilir.
Gelecek hafta: Neden Karbon?
