การสันนิษฐานว่าชีวเคมีมนุษย์ต่างดาวอาจต้องใช้น้ำของเหลวอาจดูเหมือนโลกเป็นศูนย์กลางเล็กน้อย แต่ด้วยความเป็นไปได้ทางเคมีที่มีอยู่จากองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในเอกภพแม้กระทั่งนักวิทยาศาสตร์ต่างดาวที่มีชีวเคมีต่างกันก็อาจยอมรับว่าชีวเคมีที่ใช้ตัวทำละลายในน้ำเป็นมากกว่าที่จะเกิดขึ้นที่อื่นในเอกภพ รากฐานที่เป็นไปได้สำหรับชีวิตที่ชาญฉลาดในการพัฒนา
จากสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับชีวิตและชีวเคมีดูเหมือนว่าชีวเคมีของมนุษย์ต่างดาวจะต้องมีตัวทำละลาย (เช่นน้ำ) และหน่วยธาตุหนึ่งหน่วยหรือมากกว่าสำหรับโครงสร้างและหน้าที่ของมัน (เช่นคาร์บอน) ตัวทำละลายมีความสำคัญต่อปฏิกิริยาทางเคมีเช่นเดียวกับการขนส่งวัสดุ - และในบริบททั้งสองการมีตัวทำละลายในสถานะของเหลวนั้นมีความสำคัญ
เราอาจคาดหวังว่าตัวทำละลายที่มีประโยชน์ทางชีวเคมีโดยทั่วไปมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นจากองค์ประกอบที่พบมากที่สุดในจักรวาล ได้แก่ ไฮโดรเจนฮีเลียมออกซิเจนนีออนนีออนไนโตรเจนคาร์บอนซิลิคอนซิลิคอนแมกนีเซียมเหล็กและกำมะถันตามลำดับ
คุณอาจลืมฮีเลียมและนีออน - ทั้งก๊าซมีตระกูลพวกมันส่วนใหญ่เป็นสารเฉื่อยทางเคมีและไม่ค่อยเกิดสารประกอบทางเคมีซึ่งไม่ค่อยมีคุณสมบัติของตัวทำละลาย เมื่อดูจากสิ่งที่เหลืออยู่ตัวทำละลายขั้วโลกที่อาจหาได้ง่ายที่สุดในการรองรับชีวเคมีคือน้ำก่อน (H)2O) จากนั้นแอมโมเนีย (NH)3) และไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H)2S) ตัวทำละลายที่ไม่ใช่ขั้วหลายชนิดสามารถเกิดขึ้นได้เช่นมีเธน (CH)4) โดยทั่วไปแล้วตัวทำละลายขั้วโลกมีประจุไฟฟ้าอ่อนและสามารถละลายสิ่งต่าง ๆ ส่วนใหญ่ที่ละลายน้ำได้ในขณะที่ตัวทำละลายที่ไม่มีขั้วไม่มีประจุและทำหน้าที่เหมือนตัวทำละลายอุตสาหกรรมที่เราคุ้นเคยกับโลกเช่นน้ำมันสน
Isaac Asimov ซึ่งเมื่อไม่ได้เขียนนิยายวิทยาศาสตร์เป็นนักชีวเคมีเสนอชีวเคมีสมมุติที่โพลี - ไขมัน (ส่วนใหญ่โซ่ของโมเลกุลของไขมัน) สามารถทดแทนโปรตีนในมีเทน (หรืออื่น ๆ ที่ไม่ใช่ขั้ว) ชีวเคมีดังกล่าวอาจทำงานบนดวงจันทร์ไททันของดาวเสาร์
อย่างไรก็ตามจากรายการของตัวทำละลายที่อาจเกิดขึ้นมากมายในจักรวาลน้ำดูเหมือนจะเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดในการสนับสนุนระบบนิเวศที่ซับซ้อน ท้ายที่สุดแล้วมันน่าจะเป็นตัวทำละลายที่มีอยู่มากมายในระดับสากลต่อไป - และเฟสของเหลวนั้นจะเกิดขึ้นในช่วงอุณหภูมิที่สูงกว่าตัวอื่น ๆ
ดูเหมือนว่ามีเหตุผลที่จะสมมติว่าชีวเคมีจะมีพลวัตมากขึ้นในสภาพแวดล้อมที่อบอุ่นขึ้นและมีพลังงานมากขึ้นในการขับเคลื่อนปฏิกิริยาทางชีวเคมี สภาพแวดล้อมแบบไดนามิกดังกล่าวควรหมายความว่าสิ่งมีชีวิตสามารถเจริญเติบโตและสืบพันธุ์ได้
น้ำยังมีข้อดีของ:
•มีพันธะไฮโดรเจนที่รุนแรงซึ่งทำให้เกิดแรงตึงผิวที่รุนแรง (สามเท่าของแอมโมเนียเหลว) - ซึ่งจะส่งเสริมการรวมตัวของสารประกอบพรีไบโอติกและการพัฒนาของเยื่อหุ้ม
•ความสามารถในการสร้างพันธะที่ไม่ใช่โควาเลนต์ที่อ่อนแอกับสารประกอบอื่น - ซึ่งตัวอย่างเช่นสนับสนุนโครงสร้าง 3 มิติของโปรตีนในชีวเคมีของโลก และ
•ความสามารถในการมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาการขนส่งอิเล็กตรอน (วิธีการสำคัญของการผลิตพลังงานในชีวเคมีของโลก) โดยการบริจาคไฮโดรเจนไอออนและอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้อง
แนะนำให้ใช้ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ (HF) เป็นตัวทำละลายที่มีความเสถียรทางเลือกซึ่งอาจมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาการขนส่งอิเล็กตรอนด้วยเฟสของเหลวระหว่าง -80 โอC และ 20 โอC ที่ 1 ความดันบรรยากาศ (โลกระดับน้ำทะเล) นี่คือช่วงอุณหภูมิที่อบอุ่นกว่าตัวทำละลายอื่น ๆ ที่มีแนวโน้มที่จะมีมากมายในระดับสากลนอกเหนือจากน้ำ อย่างไรก็ตามฟลูออรีนเองไม่ได้เป็นองค์ประกอบที่อุดมสมบูรณ์มากและ HF ในที่ที่มีน้ำจะกลายเป็นกรดไฮโดรฟลูออริก
H2S ยังสามารถใช้สำหรับปฏิกิริยาการขนส่งอิเล็กตรอน - และถูกใช้โดยแบคทีเรียเคมีสังเคราะห์บางส่วนบนโลก - แต่ในฐานะที่เป็นของเหลวมันมีอยู่เฉพาะในช่วงอุณหภูมิที่ค่อนข้างแคบและเย็นที่ -90 โอC ถึง -60 โอC ที่ 1 บรรยากาศ
อย่างน้อยประเด็นเหล่านี้ทำให้เกิดกรณีที่แข็งแกร่งสำหรับน้ำของเหลวซึ่งเป็นพื้นฐานที่มีแนวโน้มทางสถิติมากที่สุดสำหรับการพัฒนาระบบนิเวศที่ซับซ้อนซึ่งสามารถรองรับชีวิตที่ชาญฉลาด แม้ว่าชีวเคมีอื่น ๆ ที่อิงตัวทำละลายอื่น ๆ ก็เป็นไปได้ แต่ดูเหมือนว่าพวกมันจะถูก จำกัด ให้อยู่ในสภาพแวดล้อมที่เย็นและมีพลังงานต่ำซึ่งอัตราการพัฒนาความหลากหลายทางชีวภาพและวิวัฒนาการอาจช้ามาก
ข้อยกเว้นเพียงข้อเดียวสำหรับกฎนี้อาจเป็นสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันสูงซึ่งสามารถรักษาตัวทำละลายอื่น ๆ ในช่วงของของเหลวที่อุณหภูมิสูงขึ้น (ซึ่งจะมีอยู่เป็นก๊าซที่ความดัน 1 บรรยากาศ)
สัปดาห์หน้า: ทำไมต้องคาร์บอน
