矽基生物

在地球上，碳元素是所有生物分子的唯一骨架成分。在週期表中與碳同族矽元素(IV A group) 具有與碳元素非常相似的化學性質： 包括具有四個價電子、可以向外形成四個共價鍵結（可與任何元素鍵結）以及形成與碳一樣複雜的化合物。更重要的是，矽元素在地殼中的含量遠高於碳元素(Si: 28%, C: 0.19%)。試討論，在浩瀚的宇宙中是否會有一個類似太陽系的地方，其生命型態是以矽元素作為其生物分子的骨架？如果你認為有，請試著想像並描述該系統的生命型態為何？有哪些特徵？如果你認為沒有，也請詳細描述其理由

推論：
碳與矽是同族但不同週期，因此，原子半徑是不同的，矽原子半徑大於碳原子。在分別與相同原子形成鍵結時，與矽鍵結的鍵長會大於與碳鍵結的鍵長，且鍵長越大，鍵結越容易被破壞，因此，在和相同原子鍵結的矽化物和碳化物，矽化物活性普遍會比碳化物來得活潑。

化合物能夠在所處的環境下是穩定狀態的，才會是適當的生物分子骨架成分的人選。因此，除了化合物要具備多樣性之外，還要具備有穩定的活性，否則是很容易被破壞的。在地球上，生物分子骨架成分的人選是碳，而非矽。那可推測：

1. 碳化物擁有非常高的多樣性。
2. 碳化物普遍在地球上是比矽化物穩定的。
3. 碳原子的數量是夠多的。

那矽為什麼不能取代碳？理論上，矽化物也應該擁有非常高的多樣性，因為矽與碳都能與其他原子形成四個鍵結且地表上矽原子含量遠遠高於碳原子，但因為矽化物普遍在地球上是不比碳化物穩定的，所以在地球上矽無法取代碳的地位。只要能夠找到一個矽化物在此環境下，普遍是穩定的，就有很大的機會變成生物分子骨架成分的人選。

那要是在什麼的環境下呢？首先，能影響化學反應發生的因素有很多，最主要的因素是溫度，所以一定要找到溫度夠低的環境；次要因素是溶度，所以也可以降低能與矽化物反應的反應物濃度的環境。第二，要維持生命就要靠一連串的新陳代謝，所以也要找到優秀的溶劑（極性很大或很小的液體）。因此，要能找到符合這兩項，才有可能孕育出以矽為生物分子骨架成分的世界。

總結來說，依照地球的環境下，是不可能孕育出以矽為生物分子骨架成分的生物；但理論上是可能有的，只要找到溫度和能與矽化物反應的反應物濃度夠低且在此環境下有優秀的溶劑存在的地方。

參考資料：

1. 維基百科。碳沙文主義[accessed 16 September 2016]
2. 國立中央大學天文研究所。10 生命會有多麼神奇?[accessed 16 September 2016]
3. 王朝網路。矽基生物[accessed 16 September 2016]