為什麼一定要是液體
在氣體中,分子四散飛離,幾乎不會互相作用;在固體中,分子則完全不會移動。液體提供了一個中間狀態:粒子能夠移動,同時又分布得夠緊密,能彼此相遇並形成複雜化合物。
所以,尋找生命時,人們會鎖定液體。問題不是「那裡有沒有水」,而是「那裡有沒有能長時間存在的液體」;接著才會確認那是什麼物質。
- 水:範圍廣,能溶解許多物質
- 氨:在較低溫度下呈液態
- 甲烷:只有在極寒時才呈液態
這條帶狀圖顯示了水的主要優勢:它能維持液態的溫度範圍很廣。其他候選物質的範圍明顯較窄,因此條件必須更精準地吻合。
替代物有什麼問題
水
能溶解許多物質,維持液態的溫度範圍廣,而且冰比水輕,會浮在水面上,不會讓水域凍結
甲烷和氨
能溶解另一組物質,維持液態的溫度範圍窄,而且在這麼低的溫度下,反應進行得極其緩慢
冰的特性值得另外說明。固態的水比液態的水輕,所以冰會漂浮,在水域上方形成一層蓋子,讓底下的生命得以存活。幾乎所有其他物質的固態都比較重,會往下沉,讓整個水域一路凍到最底部。
反對低溫溶劑的主要理由是速度。在零下180度時,化學反應進行得慢到極點,宇宙的年齡可能都不夠讓任何複雜的東西形成。
即便如此,科學家仍然認真研究這些地方。土星的一顆衛星上有液態甲烷湖泊,這是除了地球之外,目前唯一已知能讓液體穩定存在於表面的天體。
科學家也提出了一項謹慎的保留。我們尋找的是類似已知生命的生命,因為我們不知道該如何尋找未知的生命:我們不清楚要根據哪些特徵辨認它。這是方法的限制,不是對自然本質的結論。
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來源
- 液態氨和碳氫化合物被視為生命的替代溶劑;其限制包括液態狀態的溫度範圍狹窄,以及在相應溫度下化學反應速率極低。