Anggapan bahawa biokimia asing mungkin memerlukan air cair mungkin kelihatan sedikit berpusat pada Bumi. Tetapi memandangkan kemungkinan kimia yang ada dari unsur-unsur yang paling banyak terdapat di alam semesta, bahkan seorang saintis asing dengan biokimia yang berbeza mungkin akan bersetuju bahawa biokimia berasaskan pelarut air lebih cenderung berlaku di tempat lain di alam semesta - dan akan menjadi yang paling kemungkinan asas untuk kehidupan pintar berkembang.
Berdasarkan apa yang kita ketahui mengenai kehidupan dan biokimia, nampaknya biokimia asing memerlukan pelarut (seperti air) dan satu atau lebih unit unsur untuk struktur dan fungsinya (seperti karbon). Pelarut penting untuk membolehkan tindak balas kimia, serta bahan pengangkutan secara fizikal - dan dalam kedua-dua konteks, pelarut dalam fasa cairnya kelihatan penting.
Kita mungkin menjangkakan bahawa pelarut yang berguna secara biokimia kemungkinan besar terbentuk dari unsur-unsur yang paling umum di alam semesta - iaitu hidrogen, helium, oksigen, neon, nitrogen, karbon, silikon, magnesium, besi dan sulfur, dalam urutan tersebut.
Anda mungkin boleh melupakan helium dan neon - kedua-dua gas mulia, ia sebahagian besarnya tidak bersifat kimia dan jarang membentuk sebatian kimia, yang mana satu pun jelas mempunyai sifat pelarut. Melihat apa yang tersisa, pelarut polar yang mungkin paling mudah didapati untuk menyokong biokimia adalah air pertama (H2O), kemudian ammonia (NH3) dan hidrogen sulfida (H2S). Pelbagai pelarut bukan polar juga dapat terbentuk, terutamanya metana (CH4). Secara umum, pelarut polar mempunyai muatan elektrik yang lemah dan dapat melarutkan kebanyakan benda yang larut dalam air, sedangkan pelarut bukan polar tidak mempunyai cas dan bertindak lebih seperti pelarut industri yang kita kenal di Bumi, seperti turpentin.
Isaac Asimov, yang ketika tidak menulis fiksyen ilmiah adalah ahli biokimia, mencadangkan biokimia hipotetis di mana poli-lipid (pada dasarnya rantai molekul lemak) dapat menggantikan protein dalam pelarut metana (atau non-polar) lain. Biokimia seperti itu mungkin berfungsi pada bulan Saturnus, Titan.
Walaupun begitu, dari senarai pelarut yang berpotensi banyak di alam semesta, air kelihatan sebagai calon terbaik untuk menyokong ekosistem yang kompleks. Bagaimanapun, ia mungkin merupakan pelarut yang paling banyak secara universal - dan fasa cairnya berlaku pada julat suhu yang lebih tinggi daripada yang lain.
Nampaknya wajar untuk menganggap bahawa biokimia akan lebih dinamik dalam persekitaran yang lebih panas dengan lebih banyak tenaga yang tersedia untuk mendorong reaksi biokimia. Persekitaran yang dinamik seperti ini bermaksud organisma dapat tumbuh dan berkembang biak (dan seterusnya berkembang) dengan lebih cepat.
Air juga mempunyai kelebihan:
• mempunyai ikatan hidrogen yang kuat yang memberikan ketegangan permukaan yang kuat (tiga kali ganda dari ammonia cair) - yang akan mendorong pengumpulan sebatian prebiotik dan pengembangan membran;
• dapat membentuk ikatan bukan kovalen yang lemah dengan sebatian lain - yang, misalnya, menyokong struktur protein 3d dalam biokimia Bumi; dan
• dapat melakukan reaksi pengangkutan elektron (kaedah utama pengeluaran tenaga dalam biokimia Bumi), dengan menyumbangkan ion hidrogen dan elektronnya yang sepadan.
Hidrogen fluorida (HF) telah disarankan sebagai pelarut stabil alternatif yang juga dapat terlibat dalam reaksi pengangkutan elektron - dengan fasa cair antara -80 oC dan 20 oC pada tekanan atmosfera 1 (Bumi, permukaan laut). Ini adalah julat suhu yang lebih panas daripada pelarut lain yang cenderung melimpah secara universal, selain air. Walau bagaimanapun, fluorin bukanlah unsur yang sangat banyak dan HF, jika terdapat air, akan berubah menjadi asid hidrofluorik.
H2S juga dapat digunakan untuk reaksi pengangkutan elektron - dan begitu digunakan oleh beberapa bakteria kemosintetik berbasis Bumi - tetapi sebagai cairan hanya ada pada julat suhu yang agak sempit dan sejuk -90 oC hingga -60 oC pada 1 suasana.
Titik-titik ini sekurang-kurangnya membuat kes yang kuat untuk air cair menjadi asas yang paling mungkin secara statistik untuk pengembangan ekosistem kompleks yang mampu menyokong kehidupan pintar. Walaupun biokimia berdasarkan pelarut lain mungkin - mereka nampaknya terbatas pada persekitaran bertenaga rendah dan sejuk di mana kadar perkembangan kepelbagaian dan evolusi biologi mungkin sangat perlahan.
Satu-satunya pengecualian untuk peraturan ini adalah persekitaran tekanan tinggi yang dapat menahan pelarut lain dalam fasa bendalir pada suhu yang lebih tinggi (di mana ia akan wujud sebagai gas pada tekanan 1 atmosfera).
Minggu depan: Mengapa Karbon?
