ההנחה שביו-כימיה זרה כנראה דורשת מים נוזליים עשויה להיראות מעט ממוקדת כדור הארץ. אך בהתחשב באפשרויות הכימיות הזמינות מבין היסודות השופעים ביותר ביקום, אפילו מדען זר עם ביוכימיה שונה היה מסכים ככל הנראה שביוכימיה על בסיס מים ממיסים עשויה להתרחש במקומות אחרים ביקום - והיא תהיה הכי גבוהה ככל הנראה בסיס להתפתחות חיים אינטליגנטיים.
על סמך מה שידוע לנו על החיים והביוכימיה, נראה כי ביוכימיה חייזרית תצטרך ממס (כמו מים) ויחידת יסוד אחת או יותר למבנה ותפקודו (כמו פחמן). ממסים חשובים בכדי לאפשר תגובות כימיות, כמו גם הובלה פיזית של חומרים - ובשני ההקשרים, נראה כי חיוני הוא שהמיס נמצא במצב הנוזלי שלו.
אנו עשויים לצפות כי ממיסים נפוצים וביוכימיים נפוצים ככל הנראה מהיסודות הנפוצים ביקום - הם מימן, הליום, חמצן, ניאון, חנקן, פחמן, סיליקון, מגנזיום, ברזל וגופרית, בסדר הזה.
אתה בטח יכול לשכוח מהליום והניאון - שניהם גזים אצילים, הם ברובם כמים אינרטים ורק לעיתים רחוקות יוצרים תרכובות כימיות, שאף אחת מהן אינה בעלת תכונות של ממס. אם מסתכלים על מה שנשאר, הממסים הקוטביים שעשויים להיות הכי זמינים לתמיכה בביוכימיה הם ראשית מים (H2O), ואז אמוניה (NH3) ומימן גופרתי (H2ס). ניתן ליצור גם ממסים שונים שאינם קוטביים, ובמיוחד מתאן (CH4). באופן כללי, לממסים קוטביים יש מטען חשמלי חלש והם יכולים להמיס את רוב הדברים המסיסים במים, בעוד שממסים שאינם קוטביים אינם נטענים והם פועלים יותר כמו הממסים התעשייתיים שאנו מכירים בכדור הארץ, כמו טרפנטין.
אייזק אסימוב, שכאשר לא כתב מדע בדיוני היה ביוכימאי, הציע ביוכימיה היפותטית בה פולי-ליפידים (בעיקר שרשראות של מולקולות שומן) יוכלו להחליף חלבונים במתאן (או ממס אחר שאינו קוטבי). ביוכימיה כזו עשויה לעבוד על הירח של שבתאי, טיטאן.
עם זאת, מרשימת הממסים העשויה להיות בשפע ביקום, נראה שהמועמד הטוב ביותר לתמוך במערכת אקולוגית מורכבת. אחרי הכל, ככל הנראה, זהו ממס השפע האוניברסאלי ביותר בכל מקרה - והשלב הנוזלי שלו מתרחש בטמפרטורה גבוהה יותר מכל האחרים.
נראה סביר להניח כי ביוכימיה תהיה דינמית יותר בסביבה חמימה יותר עם אנרגיה זמינה יותר כדי להניע תגובות ביוכימיות. סביבה דינאמית שכזו צריכה להיות שאורגניזמים יכולים לצמוח ולהתרבות (ומכאן להתפתח) הרבה יותר מהר.
למים יתרונות של:
• קשרי מימן חזקים המעניקים לו מתח פנים חזק (פי שלושה מזה של אמוניה נוזלית) - דבר שיעודד את הצטברותם של תרכובות פרביוטיות והתפתחות ממברנות;
• היכולת ליצור קשרים חלשים לא קוולנטיים עם תרכובות אחרות - אשר תומכות, למשל, במבנה התלת-ממדי של חלבונים בביוכימיה של כדור הארץ; ו
היכולת לעסוק בתגובות הובלת אלקטרונים (שיטת המפתח לייצור אנרגיה בביוכימיה של כדור הארץ), על ידי תרומת יון מימן והאלקטרון המתאים לו.
פלואוריד מימן (HF) הוצע כממיס יציב אלטרנטיבי שיכול גם לעסוק בתגובות הובלת אלקטרונים - עם שלב נוזלי בין -80 oC ו- 20 oC בלחץ אטמוספרה 1 (כדור הארץ, פני הים). זהו טווח טמפרטורות חם יותר משאר הממסים העשויים להיות בשפע אוניברסלי, מלבד מים. עם זאת פלואור עצמו אינו מרכיב שופע במיוחד ו- HF, בנוכחות מים, יהפוך לחומצה פלואורית.
ח2S יכול לשמש גם לתגובות הובלת אלקטרונים - והוא משמש כל כך על ידי כמה חיידקים כימוסינתטיים מבוססי כדור הארץ - אך כנוזל הוא קיים רק בטמפרטורה הצרה והקרה יחסית של -90 oC עד -60 oC באווירה אחת.
נקודות אלה הופכות לפחות מקרה חזק לכך שמים נוזליים הם הבסיס הסביר ביותר לסטטיסטיקה להתפתחות מערכות אקולוגיות מורכבות המסוגלות לתמוך בחיים נבונים. למרות שביו-כימיה אחרת המבוססת על ממסים אחרים אפשריים - נראה שהם מוגבלים לסביבות קרות ואנרגיות נמוכות בהן קצב התפתחות המגוון הביולוגי והאבולוציה עשוי להיות איטי מאוד.
החריג היחיד לכלל זה עשוי להיות סביבות בלחץ גבוה שיכולות לקיים את אותם ממסים אחרים בשלב נוזלים בטמפרטורות גבוהות יותר (שם היו קיימים אחרת כגז בלחץ של אטמוספרה).
שבוע הבא: למה פחמן?
