为什么外星人一定要有氧气（为什么科学家认为外星人需要水）

外星人必须是基于碳的生命形式吗？我们是不是错了？

为什么科学家们假设外星人会是基于碳的生命形式？我们怎么知道外星人需要水？他们还能长什么样？

其他地方的生命可能不是基于碳的吗？当然，但是科学家认为外星生命更可能是基于碳的。为什么？因为化学。

在周期表中的一列带有红色边框的元素中，碳在这列的顶部。碳是最轻、最丰富的元素，在一个壳中有四个价电子，能容纳8个电子。这意味着碳原子可以形成四个共价键，而氮（右边）可以形成三个，氧（在氮气右边）可以形成两个。这里是甲烷的图表，一个碳利用所有四个键的例子。

碳也可以形成双键，允许强大，复杂的，分枝的分子，像丁烯分子。这意味着碳是一种轻而丰富的元素，能够形成非常复杂和灵活的分子，这恰恰是生命所需要的环境。

那么红框中的其他元素呢?有个叫做双键法则的规则说，第三周期及之后的阶段不容易形成双键。如果是这样，化学键就很弱。所以，这一列越低，基于该元素形成生命的可能性就越小。硅能与自身形成双键，形成不稳定的二烯。虽然硅是生命存在的可能性，但远不及碳。不过科幻小说作家喜欢使用它，比如在《星际迷航》的一集《黑暗中的恶魔》中，企业号的船员遇到了以硅为基础的外星人。

所以，我们寻找碳基生命的主要原因是它更可能存在。但第二个原因是我们知道它是什么样子。也许还有其他的生命不是基于碳的，但它对我们来说可能是如此的陌生，以至于我们不会把它认作生命。

因此，对于外星人。我们首先要定义“生命”。这在地球上并不常见，大多数事物要么明显活着，要么显然不存在，但当涉及到外星人时，这个定义就成了一个主要的矛盾点。有人认为有可能有这样的生物由晶体构成，它们将以完全不同的时间尺度存在，生命周期至少为千年，生长周期至少为几个世纪。然而，更可能的情况是一种具有细胞结构的碳基和水基生物，这可以归结为以下几点：

碳键，碳可以在四面体和长碳链中形成四个非极性键。没有其他元素能同时做到这两个，硅是最接近的，但是超过硅原子16个的硅链是不稳定的。

水是独一无二的，因为它有很高的偶极矩和氢键。是的，许多分子都能做到这一点（氢键是使DNA链保持在一起的东西），但是对于水来说，氢键的强度与分子的大小成正比。

由于上述水具有高比热容和高沸点，二者对生命都至关重要。

此外，水的极性很强，碳链可以形成非极性层。这使得你可以在微观层次上，只使用熵值来构建单独的结构。某种形式的极性、质子性溶剂和非极性结构是生命所必需的。把它颠倒过来，放在非极性溶剂中，效果几乎不好。

因此，从理论上讲，生命可以存在于甲烷或酒精溶剂中，但从化学角度来看，这些溶剂远不适合生命存在，所以复杂的生命就不那么可信了。