Кремниевая жизнь

Иногда в фантастике можно встретить пришельцев, у которых в организме углерод заменён кремнием. В твёрдой научной фантастике это объясняют тем, что углерод и кремний входят в одну и ту же группу периодической таблицы химических элементов, в результате чего имеют схожие свойства.

Биохимия на основе кремния крайне отличается от углеродной, в результате чего вы не можете просто заменить углерод в атомах на кремний. Кремний, в отличие от углерода, очень близок по электроотрицательности к водороду, из-за чего связь Si-H не подвержена гетеролитическим реакциям. Силаны (кремневодороды) по сравнению с углеводородами отличаются низкой энергией связи Si-Si и потому легко окисляются и распадаются, так что в качестве биополимеров эти соединения и их производные не годятся. Зато силоксаны (соединения с цепочками (-SiH₂-O-)_n и их производные) гораздо устойчивее. Но каким путём кремний будет попадать из окружающей среды в автотрофный организм? Молекулы с кремнием в высшей степени окисления обычно не особо активны, но имеют более высокую температуру плавления и разложения, при приближении к которой их можно неплохо «расшевелить». При н. у. диоксид углерода — газ, а кремния — твёрдое вещество (с кристаллической или аморфной структурой). Более того, на Земле в целом углерод встречается намного реже, чем кремний: из диоксида (кремнезёма) и солей кремниевой кислоты (силикатов) состоит 87 % массы литосферы, в том числе из кварца (разновидности кремнезёма) — более 60 %. А это и обыкновенный песочек, щебень и галька, и многочисленные полу- и драгоценные камни. На это следует возразить, что все эти минералы, представляющие собой в основном оксиды, как раз ценная пища для хемотрофов. Ну то есть шансов на то, что из еды получится едок — примерно как из подсолнуха кабан. Возможно, если жизнь на основе кремния была возможна, то появилась бы именно она? Или ей на Земле не хватило температуры, а и даже на жаркой Венере холодновато? Должно быть хтоническая CoRoT-7 b с дождями из расплавленного кремния — в самый раз!

Примеры

Литература

• Анатолий Днепров, «Глиняный бог» — герр доктор Грабер тайно создал кремнийорганических суперсолдат с промытыми мозгами.
• В произведения Айзека Азимова встречаются таковые. Живут на астероидах за счёт радиолиза (разложения под действием ионизирующих излучений) от радиоактивных элементов.
• Стенли Вейнбаум «Искатель» — строитель пирамидок.
• Трилогия «Лорд с планеты Земля» Лукьяненко — клэнийцы человекообразны, но они таки сабж. Просто их люди создали.
  • Не совсем так — они скорее люди-плюс, и кремнийорганическая часть относится к «плюсу».
  • Его же «Линия грёз» (по вселенной нижеупомянутого Master of Orion) — те самые силикоиды. О кремнийорганике (и биологии в привычном понимании) речи не идёт, силикоиды представляют собой монолиты из мыслящего и электромагнитно-активного камня, способного генерировать силовые поля для перемещения и манипуляции предметами. По характеру ожидаемо флегматичны, очень серьёзно относятся к вопросу баланса и равновесия сил, как в мелочах, так и в глобальной галактической политике.
• Иван Ефремов, «Звёздные корабли» — в составе найденного палеонтологической экспедицией черепа инопланетянина преобладал кремний, что объяснили иным ходом геологических процессов и естественного отбора на родной планете пришельцев.
• Александр Мееров, «Сиреневый кристалл» — прилетевшие на метеорите биосилициты как они есть. На самом деле они компоненты самовоспроизводящегося инопланетного зонда, потерпевшего аварию при посадке, поэтому только поначалу ведут себя как безмозглая биомасса.
• «Плоский мир» — тролли же! Состоят из так называемого «метаморфорического камня». Редкий случай использования тропа не в фантастике, а в фэнтези — биохимия троллей тут проработана очень подробно, что позволяет занести сюда этот пример, в отличие от множества прочих фэнтезийных произведений, где живому камню не даётся никакого обоснуя, кроме «магии».
• «Приговорённый к Призме», Алан Дин Фостер. Целая планета такой жизни! Причём много разумных существ, и «биохимия» там развита на зависть землянам-техникам.
• «Контакт на Ленжевене», Анатолий Константинов. Земляне, прилетев на планету, нашли на ней только статуи…
• Дмитрий Мансуров, «Кащей Бессмертный». Парамир кремнитов — родина антигравов и молодильных яблок.
• Стихотворение Элен Нийт «Сказка о каменном коpоле».
• «Архимаг» — Султан Земли, зверобог-силикоид. Подчёркивается, что несмотря на внешнее сходство с големом или элементалем, Султан не является ни тем, ни другим. Это именно живое существо, в чьей биологии кремний соседствует с углеродом (мозг у него, например, наполовину состоит из алмаза). Хотя достоверно неизвестно, было бы такое существо жизнеспособно без поддержки божественного начала.
• Вид на жительство Светланы Прокопчик — живые камни. Попали на землю нелегально, известны в основном митингами, терактами и особым пением в ветреную погоду. Могут управлять температурой своего тела и взрываться по желанию.

Кино

• «Звёздные Войны» — гигантское существо, которое было в V эпизоде на астероиде (астероидный слизень), по официальным данным из расширенной вселенной состоит из кремния.
  • Также были шарды — кремниевые существа, чувствительные к Силе, которая использовала корпуса дроидов как оболочки.
• «Monolith Monsters» — гигантские инопланетные кристаллы, которые пьют воду, плодятся быстрее кроликов и растут до размеров небоскрёбов, благо хоть сами двигаться не умеют.
• «Эволюция» — инопланетные организмы, эволюционирующие с огромной скоростью при нагревании, являются кремниевой жизнью. И для них селен является ядом так же, как для нас мышьяк.
• «В поисках галактики» (1999) — горигнак, существо из кучи камней. «Бей его в слабое место!» «Это камень, у него нет слабых мест!!!»

Телесериалы

• «Секретные материалы» — одна из серий крутится вокруг паразитической формы жизни, найденной в жерле вулкана. Живёт в людях, а как только достигает нужной стадии — разрывает горло и выбрасывает споры.
• «Звёздный путь» — сразу оптом, около десятка различных рас на основе кремния разных форм и размеров.
• «Звёздные врата: SG-1» — кристаллы-метаморфы, одни из жертв гоаулдов.
• «Сиквест» (он же «Подводная одиссея») — здешние инопланетяне именно таковы. Мало того, в сериале предполагается, что люди тоже когда-то до этого доэволюционируют.
  • А когда «Сиквестом» (вернее, кое-кем из его пассажиров) заинтересовался лично Посейдон, морякам хватило крипоты с явлениями призрачного коня в коридорах и каютах (лошадь — один из любимых обликов Посейдона). Так вот, в итоге выяснилось, что призрак состоял не из какой-то эктоплазмы, а из облака мраморной пыли. Вполне себе кремниевая форма жизни.

Мультсериалы

• «Вселенная Стивена» — инопланетяне состоят в основном из твёрдого света, а в качестве «голопроектора» служит их самоцвет.

Комиксы

• «Черепашки-ниндзя»: триасты — искусственно созданная раса. Хотя внешне и по строению они похожи на роботов, это живые, разумные и одушевлённые создания.

Манга

• JoJo's Bizarre Adventure — вероятно, что раса «каменные люди» из восьмой части (которая выходит до сих пор) являются сабжем статьи.

Видеоигры

• Master of Orion — раса силикоидов как таковая. Что выражается, например, в их наплевательском отношение к наличию углеродной биосферы на планете: им сойдёт и просто булыжник.
• XCOM: Enemy Unknown — по лору такими являются кибердиски, однако органических компонентов в них осталось совсем немного.
  • В самом первом X-COM 1993 года Силикоиды тоже присутствуют.
• Морские титаны — ещё одни Силикоиды. Правда, что конкретно они собой представляют — не уточняется.
• Stellaris — литоиды, добавляемые отдельным DLC вместе со своими каменными кораблями. Что забавно, могут проживать с органиками в одной среде и даже начинать игру вместе с ними на одной планете.

Веб-контент

• SCP Foundation — только навскидку: 227, 229, 440, 507, 553, 1073, 1107, 2622, 2978 и 3429-J. В самом разнообразном виде, от гуманоидов до живых астероидов на задворках Солнечной системы.

Примеры кремнийорганических

Кино

• «Чужой» — судя по тому, что чужие заменяют свои внешние ткани полимеризиванным кремнием, они имеют кремнийорганический метаболизм.

Реальная жизнь

• Радиолярии и Стеклянные губки, как и все земные организмы, функционируют на углеводной основе, но используют кремний в своём метаболизме: скелет они формируют из него, а не кальция.

Анализ данных об эволюции жизни на Земле и в космосе в принципе дал достаточно много оснований, чтобы утверждать, что на кремниевой основе способна влачить жалкое существование исключительно примитивная жизнь. В основном, по причине невозможности построения сложных конструкций из кремния. В отличие от углеродных «кирпичиков» для строения клетки, которые способны появляться даже в космосе под влиянием космических лучей, для образования чего-то подобного из кремния естественных условий найдено не было. Исследования Венеры смогли бы дать более точные результаты.

Силиконовые сиськи не являются живыми органами, даже если сквозь них прорастут кровеносные сосуды (а они не прорастут), потому что не участвуют в обмене веществ. Собственно, за это силиконы и взяли в медицину.

Прочие

«Гибриды»

Очень редко, но всё же используется жизнь не только на основе кремния или углерода, но также и каких-то других элементов.

На рубеже 1980-90-х была популярна теория об азотоорганической жизни. Заменяем радикалы СН- на N-, CH2- на NH-, CH3- на NH2-, и/или O- на NH-, вместо воды основой жизни становится аммиак (NH₃), а вместо кислорода для дыхания потребуется азот. Всё это есть на Титане, спутнике Сатурна, и вдобавок физические условия там близки к тройной точке аммиака. Однако проблема в том, что азот и так весьма инертен, а при низких температурах тем более. Правда, можно предположить гипотетическую планету, где температуры высокие, и при колоссальном давлении аммиак и азот всё же принудительно вступают в сложные реакции. Но для условий Титана от этой теории быстро отказались.

Также существует теория «двойного метаболизма». У Станислава Лема в «Фиаско» аборигены планеты, к которой прибыли люди, обладают одновременно и углеродной, и кремниевой органикой. Встречаются произведения, где жизнь существует в кислородно-хлорной атмосфере. У самой теории существования кислородно-хлорной жизни на основе углеродистой органики есть и сторонники, и противники.

Крайне, даже исчезающе маловероятно существование жизни на основе фтористой органики (подсвечено в «Сердце змеи», см. ниже, «фтористые» инопланетяне считали себя единственными такими в Галактике при наличии повсеместной «кислородной» жизни). Дело в том, что соединения фтора с углеродом и серой слишком стабильны, перфторуглероды и тефлоны буквально неразрушимы. Как и гексафторид серы, например. То есть, фторизация углерода и серы необратима. Однако, соединения фтора с азотом, кислородом, кремнием, фосфором и, особенно, водородом проявляют химическую активность. Казалось бы, выход есть, однако, углерод и сера физически намного более распространены в космосе, чем фтор, а для того, чтобы в биосфере планеты остались только перспективные для фтора элементы, фтора должно быть четырёхкратно больше, чем углерода плюс шестикратно больше, чем серы, чтобы, связав эти элементы, удалить их из области реакций, и должно ещё остаться для присутствия в атмосфере в свободном виде. Однако, реакция, хоть и необратима, но идёт менее охотно, чем с другими веществами. Для начала фтор прореагирует со всеми металлами поверхностного слоя коры планеты, а потом возьмётся за водород, сформировав океан HF (на Земле фтор закончился ещё в начале реакций с металлами, прореагировав с кальцием, даже на алюминий и железо его количества не хватило). И уж только потом примется за углерод, серу и другие неметаллы, и только после всего этого возможно его присутствие в виде свободного газа. А здесь есть ещё одна беда: F2 намного легче, чем CF4 и, тем более, SF6, которые опускаются вниз и отрезают поверхность планеты от свободного фтора очень надёжно. То есть, для такой жизни на планете фтор количественно должен кратно перекрывать все остальные элементы в коре и атмосфере (не забудем о его одновалентности, что увеличивает количество его атомов в соединениях вдвое по сравнению с кислородом), и изначально не должно быть углерода и серы, одних из самых распространённых элементов в космосе, что без целенаправленного разумного вмешательства извне представляется, как и говорилось в начале, исчезающе маловероятным.

См. также «Углеродный шовинизм» — теория, начисто отрицающая существование во вселенной хоть сколько-нибудь развитой жизни на основе, отличной от углеродной формы.

Литература

• Ефремов, «Сердце Змеи» — биохимия инопланетян, встреченных героями, основана на углероде, но место кислорода в ней занимает фтор.
• Братья Стругацкие, рассказ «Чрезвычайное происшествие» — на космический корабль каким-то образом проникли некие существа, похожие на мух с 8 лапками. Когда муха умирала, из неё выползали многочисленные маленькие мушки. «Состав у них странный — кислород, азот и в очень малых количествах кальций, водород и углерод… Мухи жрут воздух».

Кино

• «Эволюция» — жизнь на основе азота, которая развивается в разы быстрее земной, но для которой земная же атмосфера непригодна в принципе. Но, как показывает практика, только для первого поколения. Второе, уже через двадцать минут, способно дышать тут.

Телесериалы

• «Доктор Кто»: у раксакорикофаллапаториан форма жизни основана на кальции, поэтому уксусная кислота для них смертельно опасна. Тут, правда, не грех бы и задуматься, что основа жизни (в понимании предмета статьи) как раз должна активно участвовать в куче процессов. И вспомнить, что кислород (в котором свободный углерод горит) никак для нашей углеродной жизни не смертельно опасен, а в разумных дозах необходим. Так что, по логике (если они действительно как-то ухитряются образовывать сложные органикоподобные молекулы на основе кальция) она для них будет куда менее опасна, чем для, например, нас самих.

Мультсериалы

• «Люди в чёрном» — Джибс хорошо регенерирует в присутствии кислорода, из чего следует, что он из кислорода в основном и состоит.

Видеоигры

• Mass Effect — волусы, живущие в мире, где жизнь устроена на аммиаке. Как результат, они в принципе не могут существовать в азото-кислородной атмосфере, привычной другим видам.

Настольные игры

• GURPS — имеет правила не только для жизни на основе углерода, а так же и чего угодно, от кремния до живых магнитных полей.