Животворящая сила углерода: наука или фантастика?

Откуда пошел термин «углеродный шовинизм» и почему углерод так важен в размышлениях о возможности существования жизни на других планетах?

Углеродный шовинизм (убеждение в том, что все формы жизни, как и земная, должны быть основаны на углероде) уголовно и даже административно не наказуем. Его адепты и его противники одинаково состоят из углерода примерно на 18% по массе. А в растениях его вообще почти 50%.

Насмешливый термин ввел в широкий обиход в 1973 году астрофизик Карл Саган, размышляя о внеземной жизни.

Вся известная нам жизнь на Земле реально основана на углероде. Атомы углерода могут образовывать четыре ковалентные связи, но главное в этом химическом элементе — способность образовывать полимерные цепочки, инкорпорируя другие элементы. Сегодня известно более 10 млн соединений углерода, что составляет примерно 95% от изученных соединений всех химических элементов, составляющих основу жизни на Земле.

В качестве главного альтернативного кандидата с животворящей силой предлагают кремний. Он, как и углерод, имеет четыре ковалентные связи и способен создавать молекулярные структуры, включая цепи и кольца. Которые к тому же могут жить в серной кислоте и вообще в условиях высоких температур. Конкуренцию углероду и кремнию теоретически могли бы составить фосфор, сера, азот и бор, но пока они представляются аутсайдерами.

Дело тормозится еще и неопределенностью самого термина «жизнь». Биологи требуют от нее наличие гомеостаза (то есть регулирования внутренней среды), структуры, метаболизма (то есть преобразования энергии), роста, размножения, адаптации и реакции на раздражители.

Менее всего углеродному шовинизму привержены писатели-фантасты и сценаристы сериала «Звездный путь», но и серьезные ученые не стоят в стороне. Один из подходов — чисто математический. Концепцию клеточных автоматов в 40-е годы прошлого века разработал один из отцов информатики Джон фон Нейман. Он создал модель машины, способной воспроизводить саму себя. Идею упростил Джон Конвей, известный своей компьютерной игрой «Жизнь». В ней игрок лишь задает начальную позицию для условно живых клеток, а потом пассивно наблюдает, как по установленным простым алгоритмам развивается процесс как бы жизни.

Чтобы доказать, что алмаз состоит из того же вещества, что и древесный уголь, в 1772 году французский химик Антуан Лавуазье публично сжег бриллиант в колбе с кислородом. По легенде, драгоценный камень для опыта подарил ему сам король Франции. Любой человек может повторить этот опыт со своими домашними бриллиантами. Необходимая для этого температура — в диапазоне от 850 до 1000 градусов Цельсия — вполне по силам даже для бытовой газовой горелки. Стоит учесть только, что при сгорании образуется углекислый газ, и подумать, хотите ли вы лично оставить после себя такой углеродный след.