許多對外星人的想象常常是比較隨意的。既然是“外星人”，似乎可以突破地球人的一切限制，無所不能，連構(gòu)成身體的物質(zhì)和使用工具的材料都可以完全不同。比如有些科幻作品就把外星人乘坐的飛船說成是“由元素周期表以外的物質(zhì)構(gòu)成的”。要想知道外星生命和地球型生命到底有多么不同，就需要看看我們這個宇宙中組成物質(zhì)的基本元素及其性質(zhì)。
在宇宙大爆炸后，由基本粒子組成的高溫高壓的“粥”逐漸冷卻，形成原子。這個時候宇宙中的元素主要是氫，還有一些氦。如果宇宙就這樣均勻地膨脹下去，那么我們的宇宙就會只由氫和氦組成，根本不會有生命。
由于宇宙中物質(zhì)分布的微小不均勻，濃度稍高的地方會把周圍的物質(zhì)吸引過來，使自己的質(zhì)量增大。這樣又會吸引更多的物質(zhì)向自己靠攏，使這些地方物質(zhì)的濃度不斷增大，最后形成星球。但是如果僅是物質(zhì)濃度增大，物質(zhì)本身并不變化，那么這個世界仍然會只是由氫和氦組成。
幸運(yùn)的是，星球內(nèi)部的高溫高壓能使原子核彼此融合，產(chǎn)生更大的原子核，形成新的化學(xué)元素，包括碳、氮、氧、鉀、鈉、鎂、鈣、硫、鐵等等地球型生物所需要的元素。在超新星爆發(fā)時更猛烈的條件下，還可以產(chǎn)生比鐵更重的元素，如銅、鋅、銀、金、鈾等，其中有些元素（如銅、鋅）也是為地球型的生命所需要的。
到目前為止，已經(jīng)有118種元素（編者注：也有說法稱目前俄羅斯科學(xué)家已經(jīng)人工合成119號、120號元素等，由于目前相關(guān)信息較少，此處暫時仍以118種的說法為準(zhǔn)，后期有相關(guān)信息后另行介紹）被發(fā)現(xiàn)或被人工合成，其中94種存在于地球上。人工合成的元素原子序數(shù)(原子核中質(zhì)子的數(shù)量)很高，而且半衰期很短（比如原子序數(shù)為112的元素半衰期只有280微秒），不可能長期存在，對生命也沒有意義。事實上，構(gòu)成地球型生命的主要元素原子序數(shù)都很低，比如氫（1）、碳（6）、氮（7）、氧（8）、鈉（11）、鎂（12）、磷（15）、硫（16）、鉀（19）、鈣（20）、鐵（26）等等。原子序數(shù)大于碘（53）的元素已經(jīng)和地球型的生命沒有關(guān)系，比原子序數(shù)118更重的元素（即使能穩(wěn)定存在）就更不用考慮了。
從原子序數(shù)1的氫到原子序數(shù)118的Ununoctium，周期表上的位置已經(jīng)全部填滿。也就是說，已經(jīng)沒有人類尚不知道的，原子序數(shù)低于118的元素。如果宇宙中所有的星球也都是由這些元素構(gòu)成，那么外星生物也必須由這些元素構(gòu)成。
我們現(xiàn)在的宇宙，在各個方向上是高度“各向同性”的，即宇宙的膨脹是向所有方向非常均勻地進(jìn)行的，所以在宇宙別的地方，應(yīng)該存在和太陽系里面同樣的元素，而不會有周期表以外的元素。雖然我們不能直接到別的星系去采樣化驗其中的元素，但是對遙遠(yuǎn)恒星的光譜分析證明，我們在其它星系里能夠觀察到的元素都是已知的，并不出周期表的范圍。既然如此，所有的外星生命，也只能由這些已知元素構(gòu)成，在這些元素的基礎(chǔ)上“玩花樣”。
而人類對周期表內(nèi)元素的性質(zhì)，已經(jīng)有了非常詳細(xì)的研究和了解，從而可以知道哪些元素可以被用來建造生物大分子，哪些不能。
地球上雖然有94種元素，但是能形成復(fù)雜的生物大分子的元素非常有限。在這94種元素中，第8主族（主族是元素周期表中“豎行”中的元素，它們的化學(xué)性質(zhì)彼此類似）的6種元素（氦、氖、氬、氪、氙、氡）是惰性氣體。它們的外層電子已經(jīng)完全排滿，都以單原子狀態(tài)存在，“獨(dú)來獨(dú)往”，不和其它元素發(fā)生關(guān)系，和生命更沒有關(guān)系。第7主族的“鹵素”元素（氟、氯、溴、碘、砹）只能形成一個化學(xué)鍵，自然不能連成鏈，形成大分子。第6主族的元素（氧、硫、硒、碲、钚）是二價的，也不能形成長鏈。而且即使它們能形成某種結(jié)構(gòu)（比如假設(shè)氧原子能夠連成長鏈），由于它們的兩個化學(xué)鍵已經(jīng)“用完”，上面也無法再連上其它的功能基團(tuán)。
所有第1主族的元素（鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁）和第2主族元素（鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鐳）都是金屬。第3主族元素（硼、鋁、鎵、銦、鉈）中除硼以外也都是金屬。除主族元素以外，所有的副族元素（也叫做“過度元素”）也都是金屬。而金屬元素由于容易丟失電子，基本上是在像鹽這樣的無機(jī)小分子中存在，不能形成生物大分子的骨架。
硼可以和氫形成“硼烷”。硼烷分子遇氧會燃燒，生成氧化硼。硼烷也會在水中分解，并且對人有劇毒。硼烷的分子多為三角形構(gòu)成的多面體，如籠狀、網(wǎng)狀、巢狀結(jié)構(gòu)，而不是形成長鏈或環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由于這些原因，硼不大可能是組成生物分子骨架的元素，特別是在有水的環(huán)境中。
在余下的元素中，只有第4族的碳和硅（其它三個元素為鍺、錫、鉛），第5族的氮、磷、砷（其余兩個是銻和鉍）是非金屬。在這5種非金屬元素中，只有碳和硅這兩種元素的原子可以彼此相連，形成長鏈或環(huán)狀化合物。地球上所有的生物大分子的“構(gòu)件”，包括氨基酸、脂肪酸、葡萄糖，都是碳原子彼此相連形成骨架的。由于碳原子是四價的，所以除彼此相連用去兩個或三個共價鍵以外，還可以有“多余”的鍵來和功能基團(tuán)相連，形成具有生物功能的分子。而核苷酸中的堿基和核糖也是以碳原子為主，加上氮原子或氧原子形成的環(huán)狀化合物。所以地球上的生命是以碳為基礎(chǔ)的。
硅原子也可以彼此相連，形成長鏈或環(huán)狀化合物。由于硅也是四價元素，硅鏈或硅環(huán)上也可以連上功能基團(tuán)。所以在理論上，以硅為基礎(chǔ)的生命也許是可能的。但是由硅和氫組成的化合物（硅烷）在水中是不穩(wěn)定的，因此以硅為基礎(chǔ)的生命不能以水為介質(zhì)。
由此可見，外星上雖然也可以有地球上的94種元素，但是能夠用來建造生物大分子骨架的元素也非常有限，多半不出碳和硅。
也許有人要問，用地球上的元素不是可以生產(chǎn)出各式各樣具有特異性質(zhì)的物質(zhì)嗎？比如超導(dǎo)體、光電材料、特殊合金、碳纖維，隱形材料、半導(dǎo)體、尼龍等等，都是用地球上的元素構(gòu)成的。為什么外星生命不能用這種辦法來建造自己的身體呢？
但是不要忘記，這些特殊物質(zhì)是人先把元素提純或先造出基本結(jié)構(gòu)單位，再用特殊工藝制造出來的，所以是“人造物質(zhì)”。而在生命形成時，是沒有“人”來幫忙的，只能由現(xiàn)成的原始材料，在當(dāng)時的物理化學(xué)環(huán)境中“自己”生成。
形成地球型生物的原始材料早已在地球上消失（被后來形成的生物“吃”掉了），但是隕石和彗星卻含有行星形成以前太空中所含的物質(zhì)。這些物質(zhì)可以被隕石和彗星帶到地球上，作為生命發(fā)生的原料。檢查隕石和彗星中的有機(jī)物質(zhì)，可以得到一些有用的啟示。
從隕石和彗星中所含的有機(jī)物來看，基本上是以碳為基礎(chǔ)的化合物。比如美國的“星際塵埃使命”（StardustMission）收集了從彗星81P/WILD2來的微粒，在里面發(fā)現(xiàn)了大量的“芳香化合物”（由碳原子和氫原子組成的環(huán)狀化合物）和脂肪類化合物（由碳原子連成的長鏈，上面再連上氫原子），以及甲基和羰基這樣的含碳功能基團(tuán)。
如果我們再考慮到水在外星空間廣泛存在，使得硅氫化合物難以保存和發(fā)展，彗星和隕石中所含的有機(jī)物種類強(qiáng)烈地暗示，外星生命很可能也是以碳為基礎(chǔ)的，而且有可能使用類似蛋白和核酸那樣的生物大分子（因為其原料在太空中已經(jīng)存在）。
當(dāng)然以碳為基礎(chǔ)的生命不一定要和地球型的生命完全一樣。比如含有兩個氨基的氨基酸，如果上面再連上堿基（嘌呤和嘧啶），在自然條件下就可以形成“肽核酸”（peptidenucleicacid）。雖然它不像DNA中那樣由磷酸和核糖相連形成長鏈，而是以蛋白質(zhì)分子中那樣的酰胺鍵連成長鏈，卻也可以實現(xiàn)像DNA雙螺旋那樣的堿基配對，而且結(jié)構(gòu)比DNA更穩(wěn)定，可以擔(dān)當(dāng)遺傳物質(zhì)的角色。有人認(rèn)為地球上早期的生命就是由肽核酸充當(dāng)遺傳物質(zhì)的，我們也沒有理由認(rèn)為外星生命不會使用這樣的物質(zhì)。它們所使用的蛋白質(zhì)類型的生物大分子也許和地球型的蛋白質(zhì)有所不同。不過實際情形到底如何，要見到外星生命的實物才能知道。
除了推測外星生命很可能也是以碳為基礎(chǔ)外，我們還可以根據(jù)地球上生物的進(jìn)化過程，推測外星生命形成和發(fā)展很可能走的途徑。
細(xì)胞結(jié)構(gòu)。原始生命要形成，首要條件是要和環(huán)境分開，所以一個限制物質(zhì)自由運(yùn)動的“墻壁”是必須的，也就是必須有原始的“細(xì)胞”。由于分子擴(kuò)散是一個比較緩慢的過程，要及時實現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)外的物質(zhì)交換，細(xì)胞不可能太大（在地球上是微米級）。在以水為介質(zhì)的生命中，這個“墻壁”必須是不溶于水的，必須由“親脂”的化合物來擔(dān)任。在地球型的生命中，這個“墻壁”是由磷脂組成的細(xì)胞膜。在地球上，體型較大的生物是由多個細(xì)胞組成的，每個細(xì)胞的大小仍然是微米級。外星生命有可能也采取這樣的方式，因為它們所面臨的物理和化學(xué)規(guī)律和地球上是一樣的。
自養(yǎng)和異養(yǎng)生物。最初的外星生命只能是自養(yǎng)，因為沒有別的生物可“吃”。隨著生命的進(jìn)化，“拿”其它生物現(xiàn)成的“零件”來組裝自己的生物（即“異養(yǎng)生物”）很可能出現(xiàn)。所以外星生物很可能也有自養(yǎng)和異養(yǎng)之分。如果有外星智慧生物，很可能也是異養(yǎng)的。
繁殖方式。有性繁殖能使不同生物體之間交換和共享遺傳物質(zhì)，使自己后代的遺傳物質(zhì)更具多樣性，能更好地適應(yīng)環(huán)境的變化。外星生命是否也分性，是個有趣的問題。
疾病。外星生物也很可能有各種疾病，包括遺傳引起的疾病和微生物引起的疾病。
生存競爭。地球上的生物都要為資源而彼此競爭，優(yōu)勝劣汰。外星生物很可能也避免不了這種命運(yùn)。如果外星的智慧生物也是通過生存競爭而發(fā)展起來的，它們對地球上的生命就有可能是不友好的。把我們當(dāng)食物“吃”倒不太可能，因為組成我們身體的“零件”很可能和外星人的不同，它們無法利用。但是外星人有可能和我們爭奪自然資源。就像英國科學(xué)家霍金（StephenWilliamHawking）所警告的那樣，和外星人接觸可能有風(fēng)險。
總之，外星生物雖然很可能和地球型生物不一樣，但是它們也是由和地球上同樣的化學(xué)元素所組成，物質(zhì)之間相互作用的客觀規(guī)律也相同，所以外星生命也會受到這些化學(xué)元素性質(zhì)的限制，外星生命的形成和發(fā)展也不能違反一些基本的規(guī)律，其中的許多和地球型生命面臨的相同。所以外星生命也不能是任意的。
上面說的是我們對于外星生命的一些猜想，但是這些猜想只有在見到真正的外星生命甚至外星人之時，才能知道這些猜想是否正確。這正是地球人急切地希望了解外星生命的原因，盡管與外星人接觸有風(fēng)險。
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