Există probabil mai mult de 100 de miliarde de planete în galaxia noastră, iar Terra, un avanpost izolat situat pe unul dintre brațele spirale ale galaxiei, este singura planetă cunoscută care poate susține viața. De câteva secole, ne-am îndreptat privirea către stele, către alte lumi și am studiat compoziția atmosferei lor prin analiza acelorași urme fragile de lumină ce vin de la ele, încercând să vedem dacă conțin substanțele chimice fundamentale pentru viață.
Totuși, viața pe alte planete ar putea fi extrem de diferită de ceea ce regăsim pe Terra. O asemenea formă de viață ar putea utiliza un alt element chimic în loc de carbon sau ar putea renunța complet la apă ca solvent. Unele trăsături ale existenței pe Terra sunt universale, în special necesitatea de a avea un neechilibru termodinamic. Cu toate acestea, alte criterii nu sunt obligatorii.
Organismele vii recunoscute pe Terra folosesc compuși carbonici pentru a construi structuri și funcții metabolice, utilizează apa ca solvent, iar ADN-ul și ARN-ul pentru a păstra instrucțiunile necesare vieții. Dacă viața există pe alte planete, aceasta ar putea fi chimic similară cu cea de pe Terra; de asemenea, este posibil să existe organisme cu o chimie semnificativ diferită – de exemplu, care ar putea implica alți compuși sau folosi un solvent diferit decât apa.
Siliciul a fost propus ca o alternativă teoretică la carbon. Siliciul se află în aceeași grupă cu carbonul în tabelul periodic și, asemenea carbonului, siliciul este tetravalent, însă compușii acestuia sunt mai puțin stabili. Printre alternativele la apă ca solvent se numără amoniacul, care, asemenea apei, este o moleculă polară; și solvenți nepolari precum hidrocarburile, cum ar fi metanul și etanul, care se găsesc în stare lichidă pe suprafața Titanului.
Pe Terra, organismele vii depind de carbon, dar Carl Sagan a afirmat că nu putem fi siguri că viața funcționează în aceleași condiții în întreg Universul. El a considerat siliciul și germaniul ca alternative pentru carbon, însă a observat că atomii de carbon par mai versatili din punct de vedere chimic și mai abundenti în Univers.
Biochimia existenței pe Terra
Pentru a crea elemente chimice, atomii trebuie să formeze molecule, ceea ce necesită o legătură chimică între ei, mai specific, o legătură covalentă.
Legătura covalentă reprezintă atracția electrostatică dintre o pereche de electroni comună pentru doi atomi. De regulă, o legătură covalentă este ilustrată printr-o linie între cei doi atomi. În molecule simple, cum ar fi dihidrogenul (care este adesea scris ca H – H sau H2), o singură linie indică perechea de electroni ce formează o legătură unică între cei doi atomi de hidrogen.
Distribuția sarcinii și caracteristicile fizice ale moleculelor
Electronul este o particulă subatomică fundamentală cu o sarcină electrică negativă; în schimb, protonul are o sarcină pozitivă. Unele particule nu au un număr echilibrat de protoni și electroni. În această situație, molecula are o sarcină electrică netă și se numește ion. Un atom eléctric neutru are un număr de electroni egal cu numărul de protoni și poate ioniza prin modificarea acestui echilibru. De exemplu, în clorura de sodiu, ionul de sodiu are o sarcină pozitivă, iar ionul de clor are o sarcină negativă.
Dacă pierde unul sau mai mulți electroni, devine un ion pozitiv, cunoscut și sub denumirea de cation, deoarece este atras de catod (electrodul negativ). Dacă captează unul sau mai mulți electroni, devine un ion negativ, numit anion, datorită atracției față de anod (electrodul pozitiv).
În general, atomii cu electronegativități similare împărtășesc
