许多对外星生命的探索都集中在发现与我们相似的生命迹象——液态水的可用性，或者由碳(地球上生命的基础元素)制成的复杂化合物的存在。但是如果生命可以由不同的东西构成呢？

元素周期表中有一种元素非常接近碳，有人认为这可能是生命的另一种化学基础。我们更习惯于在电脑芯片、沙子和润滑剂中找到它。硅基生命形式看起来可能是什么样的生命？

地球上的生命

地球上所有已知的生命都是基于碳元素。它是宇宙中第四丰富的元素；在我们的身体里，它约占我们质量的18.5 %。它是脂质等生物分子的重要组成部分，蛋白质碳水化合物和核酸。

碳的重要性源于其丰富的化学成分。每个碳原子可以与其他原子形成四个键，为构建复杂分子释放出无数可能性。例如，它可以形成长而稳定的链——碳氢化合物——这种链存在于细胞膜中。它也可以很容易地与氧形成和断开键，这发生在呼吸从食物中释放能量。

复杂的化学和科幻生物

在周期表中，硅刚好位于碳的下方。像碳一样，它也可以同时与其他四个原子形成键，形成长链(聚合物)，并与氧结合。地球上有大量的这种元素——事实上，它是地壳中仅次于氧的第二丰富的元素。

正是硅和碳之间的这些化学相似性孕育了硅基生命的概念。在科幻小说中，它无疑被证明是生命的沃土:几十年来，硅基生命形式一直是科幻小说中的宠儿，从有知觉的晶体到岩石、熔岩生物和排泄硅块的外星人。然而，硅和碳化学之间的一些重要差异意味着我们不太可能很快被这些生物入侵。

虽然硅可以形成链，但这些链不像烃链那样稳定；硅也不具备碳容易与氧形成和解除化学键的能力。当能量在呼吸过程中从碳化合物中释放出来时，它被“氧化”，废物是二氧化碳——一种容易排泄的气体。当硅化合物经历同样的过程时，固体二氧化硅会作为副产品产生——不太容易去除，尽管排泄砖块的科幻外星人似乎有答案。

一个勇敢的新世界？

复杂的碳化学对地球条件下的生命非常有利。然而，这并不意味着硅基生命形式在不同的行星环境下是不可能的。

理论上，遥远的星球可能有利于硅化学而不是碳化学的环境条件。例如，硅键在高温下比碳稳定得多。或许硅基生命可能出现在对碳基生命来说太热的星球上。

会是什么样子？

如果硅基生命形式确实存在，我们将如何寻找它们——我们甚至能识别什么时候找到它们？寻找硅基生命肯定不容易；未来的宇航员不会跌跌撞撞地穿过岩石怪兽的足迹或硅生物的沙质排泄物。

基于硅的生命形式可能非常原始，其存在的迹象更加模糊——比如硅分子群出现在意想不到的地方。它甚至可能在行星表面找不到——行星内部非常热、富氢、贫氧的条件可能更有利于复杂的硅化学反应。

在寻找其他星球上的生命时，也许事实会比科幻小说更奇怪。

随着科学技术水平的不断提升，特别是近百年来，人类对生命科学、空间科学的认知水平呈现迅猛的发展之势，许许多多地外探测器和高精尖天文观测设备的投入使用，大大拓宽了我们对宇宙的观测视野和深度广度，我们不但对太阳系、银河系甚至可观测宇宙的发展和演化有了一个比较完整的认知体系，同时也对生命起源模式以及支撑生命形态形成发展的条件有了比较清晰的掌握。但是，遗憾的是，截至目前，我们还没有在地球以外发现任何生命存在的有力证据，更没有发现任何一个地外生命形式。

我们都知道，地球上的所有生命体，都是碳基生命。我们对碳基生命体的结构和发展演化的条件、路径和驱动力等方面，可以说“了然于胸”，而我们出于习惯性的思维，在探索地外生命形式时，更倾向于以碳基生命的存在条件为出发点来进行判断，毕竟我们对诸如硅基、磷基等其它理论上可以存在的生命形态，知之甚少。那么，我们目前在地球以外还没有发现其它生命形式，是否表明我们一开始的出发点就是错误的呢？

碳基生命所必需的条件在认识硅基生命之前，有必要再对碳基生命存在所必需的条件进行一下梳理，其中最核心的因素，主要表现在以下几个方面：

一是适宜的温度区间。由于碳基生命的存在，离不开蛋白质和核酸的稳定，而这些以碳为主要组成物质之一的有机质，如果要稳定保持形态和活性，必需一定的适宜温度区间，一般这个区间是零下30到零上40摄氏度之间，超过这个区间，无论是蛋白质还是核酸，其生物活性就会大大受到抑制，达到一定程度后还会出现变性甚至分解，生命形态也就无法形成。而-30到40摄氏度的适宜区间，就需要生命体存在的星体，与恒星的距离要正好处在星系的宜居带之内。

二是要有液态水。液态水的存在，和适宜的温度区间紧密相连，其实光有适宜的温度区间还不够，必须这个星体上要有大量液态水的存在，因为无论是生命体细胞的构成、新陈代谢的过程、营养物质的传输、体温的保持和调节等等，都离不开液态水的参与。

三是稳定的大气层环境。在星体的周围，如果拥有稳定且气体浓度适宜的大气层，那么就会推动这个星体上的水分、物质的循环流动。另一方面，由于碳基生命体细胞组成物质中，除了碳之外，氧元素也是重要的组成物质之一，所以大气层中最好有一定浓度的氧气，从而直接为好氧生物、间接为厌氧生物提供新陈代谢和生长发育所必需的物质条件。当然，浓度适宜的大气层，还可以有效减少地外天体对该星体的撞击频次，绝大部分的小行星或者彗星，在进入大气层之后，由于与大气层的剧烈摩擦而“燃烧”殆尽。

四是稳定的磁场环境。星体拥有稳定的磁场环境，可以最大限度地阻挡来自恒星高能粒子的冲击，使这些高能粒子在到达星体表面之前，大部分部反弹或者引导到星体的两个磁极附近，从而有效降低高能粒子对地表生命体组成中有机物质的冲击，达到保护生命体的目的。

硅基生命到底是什么东东？地球上的碳基生命形式，是以有机物质为基本组成，这些有机物质中以碳和氧为核心元素。由于碳元素拥有4个化学键，可以和其它元素组成稳定的大分子长链结构，继而形成生命体所必需的蛋白质、核酸、脂类、糖类等生命单元。

硅元素和碳元素具有一定的相似性，也拥有4个化学键，那么在理论上也就可以与氢元素形成硅烷、与氧形成二氧化硅以及硅酸盐、与氧和碳等物质形成硅酮等等。如果在高温环境下，硅与氧元素聚合形成硅酮，则具备形成硅基生命体的“骨架”条件，继而聚合成大分子的硅基生命形式。

据有关科学研究机构推测，如果存在硅基生命，那么它们的存在形式可能是一些能够自由活动的晶体，由类似玻璃纤维组织在一起，全身透明，可以在高温高压环境中生存。那么，为何在很多富硅的星球上，我们没有探测出硅基生命形态存在的证据呢？

硅基生命的“先天性缺陷”虽然硅基生命在理论上可以存在，但是与碳基生命相比，无论是组成结构还是生理代谢等方面，都存在着不可避免的先天性缺陷，比如：

无法形成太长的大分子链。以硅元素为核心的聚合物质，比如硅烷硅，其中的硅原子数量最高只能到8个，而且结构还非常不稳定，化学键非常容易断裂。同时硅元素之间的化学键、硅元素与氧元素之间的化学键，在遇到O-H或者N-H等氢键给体的物质时（比如水、氨气等），也非常容易断裂。这种情况，极大限制了硅基体聚合成更大分子的可能性。

代谢途径受到很大地抑制。碳基生命体中的水、二氧化碳等物质，具有很强的流动性，可以很好地参与机体的新陈代谢，而且代谢途径畅通，效率非常高。由于硅基体害怕水，不能用水作用为营养物质传输和新陈代谢的媒介。另外，硅元素如果参与代谢，那么代谢的产生大多数都是固态，比如二氧化硅，那么如果将这些固态的代谢产物快速排出体外，也是一个很难回避和处理的问题，除非硅基生命所生活的环境温度高于二氧化硅的熔点、同时硅基体本身组成物质的熔点还要高于环境温度，显然这样的条件非常苛刻。

能量的贮存和利用也是一个大问题。碳基生命能够利用酶来控制机体内碳水化合物的合成以及能量的释放，这些酶通常具有左旋或者右旋的特性，这也造就了有机分子可以具备不同类型的形状，继而碳基生命体的外观千差万别，形成了丰富的生物多样性。但是，像硅烷类物质及其衍生物的稳定性较低，形成不了具备左旋或者右旋特征的化合物，也就失去了可以控制和调节新陈代谢、控制能量贮存和利用的联动反应机制，因此不能进行高效的复杂生理活动。

硅基生命形态的两种“设想”一种是生活在高温的星体表面，环境温度高于二氧化硅的熔点，身体组成物质的熔点要高于环境温度，“有机体”中硅链原子数量等于或者低于8个，是名副其实的短链小个体。或者硅基生命体本身就是以液态或者气态形式存在的。

另一种是生命体的机体组成不是以硅和氧为骨架，而是硅和氟为主体，机体参与新陈代谢的重要物质是氟、四氟化硅，这样就解决了硅基物质怕水、代谢产物为固态的矛盾，因为氟气本身和氧气都具有很强的氧化性、四氟化硅为气态便于高效排出体外。那么，在硅、氟含量都较高的星体上，或许存在着这种形态非常单一、且个体不大的固态生命形式。

但是，从总体上看，宇宙中硅基生命存在所需的条件还是相当苛刻的，从现有认知体系来看，宇宙中存在硅基生命的可能性非常低（但我们不能说完全没有，毕竟我们的探测技术以及科学技术水平仍然有很大的局限性）。不过我们应该看到，除了硅之外，像磷、硼这两种元素，无论是它们与氢形成氢化物的能力、还是自身化学键的连接能力和稳定性，都要明显强于硅，说不定在将来，磷基生命、硼基生命或许要比硅基生命更早地被我们发现呢。