Antagelsen om, at fremmede biokemier sandsynligvis kræver flydende vand, kan virke lidt jordcentrisk. Men i betragtning af de kemiske muligheder, der er tilgængelige fra de mest rigelige elementer i universet, ville en fremmed forsker med en anden biokemi sandsynligvis være enig i, at en vandopløsningsmiddelbaseret biokemi mere end sandsynligvis forekommer andre steder i universet - og ville være den mest sandsynligvis fundament for intelligent liv at udvikle sig.
Baseret på hvad vi kender til liv og biokemi, ser det ud til, at en fremmed biokemi har brug for et opløsningsmiddel (som vand) og en eller flere elementære enheder til dens struktur og funktion (som kulstof). Opløsningsmidler er vigtige for at muliggøre kemiske reaktioner såvel som fysisk transport af materialer - og i begge sammenhænge synes det at være vigtigt at have dette opløsningsmiddel i sin flydende fase.
Vi kan forvente, at almindelige biokemisk nyttige opløsningsmidler mest sandsynligt dannes fra de mest almindelige elementer i universet - at være brint, helium, ilt, neon, nitrogen, kulstof, silicium, magnesium, jern og svovl i denne rækkefølge.
Du kan sandsynligvis glemme helium og neon - begge ædelgasser, de er i vid udstrækning kemisk inerte og danner kun sjældent kemiske forbindelser, hvoraf ingen naturligvis har egenskaberne med et opløsningsmiddel. Når man ser på hvad der er tilbage, er de polære opløsningsmidler, der muligvis er lettest tilgængelige til at understøtte en biokemi, for det første vand (H2O), derefter ammoniak (NH3) og hydrogensulfid (H2S). Forskellige ikke-polære opløsningsmidler kan også dannes, især methan (CH4). Stort set har polære opløsningsmidler en svag elektrisk ladning og kan opløse de fleste ting, der er vandopløselige, mens ikke-polære opløsningsmidler ikke har nogen opladning og fungerer mere som de industrielle opløsningsmidler, vi er bekendt med på Jorden, såsom terpentin.
Isaac Asimov, der når han ikke skrev science fiction var en biokemiker, foreslog en hypotetisk biokemi, hvor poly-lipider (i det væsentlige kæder af fedtmolekyler) kunne erstatte proteiner i et metan (eller andet ikke-polært) opløsningsmiddel. En sådan biokemi fungerer muligvis på Saturns måne, Titan.
Ikke desto mindre ser vand fra listen over potentielt rigelige opløsningsmidler i universet ud til at være den bedste kandidat til at støtte et komplekst økosystem. Når alt kommer til alt er det sandsynligvis det mest universelt rigelige opløsningsmiddel - og dets flydende fase forekommer i et højere temperaturområde end nogen af de andre.
Det ser ud til at være rimeligt at antage, at en biokemi vil være mere dynamisk i et varmere miljø med mere energi til rådighed til at drive biokemiske reaktioner. Et sådant dynamisk miljø skulle betyde, at organismer kan vokse og reproducere (og dermed udvikle sig) så meget hurtigere.
Vand har også fordelene ved:
• at have stærke brintbindinger, der giver den en stærk overfladespænding (tre gange så stor som flydende ammoniak) - hvilket vil tilskynde til aggregering af prebiotiske forbindelser og udvikling af membraner;
• at kunne danne svage ikke-kovalente bindinger med andre forbindelser - som for eksempel understøtter 3d-strukturen af proteiner i Jordens biokemi; og
• at være i stand til at deltage i elektrontransportreaktioner (nøglemetoden til energiproduktion i jordbiokemi) ved at donere en hydrogenion og dens tilsvarende elektron.
Hydrogenfluorid (HF) er blevet foreslået som et alternativt stabilt opløsningsmiddel, der også kan indgå i elektrontransportreaktioner - med en flydende fase mellem -80 oC og 20 oC ved 1 atmosfæretryk (Jorden, havoverfladen). Dette er et varmere temperaturområde end de andre opløsningsmidler, der sandsynligvis er universelt rigelige, bortset fra vand. Fluor i sig selv er imidlertid ikke et meget rigeligt element, og HF vil i nærværelse af vand blive til fluoridsyre.
H2S kan også bruges til elektrontransportreaktioner - og bruges således af nogle jordbaserede kemosyntetiske bakterier - men som en væske findes den kun i det relativt smalle og kolde temperaturområde på -90 oC til -60 oC ved 1 atmosfære.
Disse punkter gør i det mindste en stærk sag for, at flydende vand er det mest statistisk sandsynlige grundlag for udvikling af komplekse økosystemer, der er i stand til at understøtte intelligent liv. Selvom andre biokemikalier baseret på andre opløsningsmidler er mulige - ser det ud til, at de er begrænset til kolde miljøer med lav energi, hvor udviklingshastigheden for biologisk mangfoldighed og udvikling kan være meget langsom.
Den eneste undtagelse fra denne regel kan være højtryksmiljøer, der kan opretholde disse andre opløsningsmidler i fluidfase ved højere temperaturer (hvor de ellers ville eksistere som en gas ved et tryk på 1 atmosfære).
Næste uge: Hvorfor kulstof?
