Pretpostavka da je za vanzemaljske biokemijske knjige vjerojatno potrebna tekuća voda možda se čini pomalo zemaljska usredotočena. Ali s obzirom na kemijske mogućnosti dostupne od najobilnijih elemenata u svemiru, čak bi se i vanzemaljski znanstvenik s drugačijom biokemijom vjerojatno složio da se biokemija koja se temelji na vodenom otapalu vjerovatno pojavljuje drugdje u svemiru - i bila bi to najviše vjerojatni temelj za razvoj inteligentnog života.
Na temelju onoga što znamo o životu i biokemiji, čini se da će vanzemaljskoj biokemiji trebati otapalo (poput vode) i jedna ili više elementarnih jedinica za svoju strukturu i funkciju (poput ugljika). Otapala su važna za omogućavanje kemijskih reakcija, kao i za fizički transport materijala - i u oba se konteksta to otapalo u tekućoj fazi čini vitalnim.
Mogli bismo očekivati da će se najčešće biokemijski korisna otapala formirati iz najobičnijih elemenata u svemiru - vodonika, helija, kisika, neona, dušika, ugljika, silicija, magnezija, željeza i sumpora, tim redoslijedom.
Vjerojatno možete zaboraviti na helij i neon - oba plemenita plina, oni su uglavnom kemijski inertni i samo rijetko tvore kemijske spojeve, od kojih nijedan očito nema svojstva otapala. Gledajući što preostaje, polarna otapala koja su možda najlakše dostupna za podršku biokemiji prvo su voda (H2O), zatim amonijak (NH3) i vodikov sulfid (H2S). Također se mogu stvoriti različita nepolarna otapala, ponajprije metan (CH4). Općenito govoreći, polarna otapala imaju slab električni naboj i mogu rastvarati većinu stvari topljivih u vodi, dok nepolarna otapala nemaju naboja i djeluju više poput industrijskih otapala koja smo poznata na Zemlji, poput terpentina.
Isaac Asimov, koji nije pisao naučnu fantastiku biokemičar, predložio je hipotetsku biokemiju u kojoj bi poli-lipidi (u biti lanci molekula masti) mogli zamijeniti proteine u metanskom (ili drugom nepolarnom) otapalu. Takva biokemija mogla bi djelovati na Saturnov mjesec, Titan.
Unatoč tome, voda je s popisa potencijalno bogatih otapala u svemiru najbolji kandidat za podršku složenom ekosustavu. Napokon, to je vjerojatno da je to univerzalno najzastupljenije otapalo - i njegova tekuća faza događa se u većem temperaturnom rasponu od bilo kojeg drugog.
Čini se razumnim pretpostaviti da će biokemija biti dinamičnija u toplijem okruženju s više energije na raspolaganju za pokretanje biokemijskih reakcija. Takvo dinamično okruženje trebalo bi značiti da organizmi mogu mnogo brže rasti i razmnožavati se (i stoga se razvijati).
Voda također ima prednosti:
• imaju snažne vodikove veze što joj daje snažnu površinsku napetost (tri puta veću od tekućeg amonijaka) - što bi potaknulo agregaciju prebiotičkih spojeva i razvoj membrana;
• sposobnost stvaranja slabih nekovalentnih veza s drugim spojevima - što, na primjer, podržava 3d strukturu proteina u biokemiji Zemlje; i
• biti sposoban sudjelovati u reakcijama transporta elektrona (ključna metoda proizvodnje energije u biokemiji Zemlje), doniranjem vodikovog iona i pripadajućih elektrona.
Predložen je vodikov fluorid (HF) kao alternativno stabilno otapalo koje se također može uključiti u reakcije transporta elektrona - s tekućom fazom između -80 oC i 20 oC pri tlaku 1 atmosfere (zemlja, razina mora). Ovo je topliji temperaturni raspon od ostalih otapala, koja će, osim vode, vjerojatno biti i obilno bogata. Međutim, fluor sam po sebi nije vrlo bogat element i HF će se, u prisutnosti vode, pretvoriti u fluorovodičnu kiselinu.
H2S se također može koristiti za reakcije transporta elektrona - i tako ga koriste neke zemaljske hemosintetske bakterije - ali kao tekućina postoji samo u relativno uskom i hladnom temperaturnom rasponu od -90 oC do -60 oC u 1 atmosferi.
Te točke čine barem jedan od važnih razloga da tekuća voda predstavlja statistički vjerovatnu osnovu za razvoj složenih ekosustava koji mogu poduprijeti inteligentan život. Iako su moguća i druga biokemijska sredstva koja se temelje na drugim otapalima - čini se da su ograničena na hladna, niskoenergetska okruženja u kojima brzina razvoja biološke raznolikosti i evolucije može biti vrlo spora.
Jedina iznimka od ovog pravila mogu biti okruženja pod visokim tlakom koja mogu održavati ta druga otapala u tekućoj fazi na višim temperaturama (gdje bi inače postojala kao plin pod pritiskom 1 atmosfere).
Sljedeći tjedan: Zašto ugljik?
