Asumsi bahwa biokimia asing mungkin memerlukan air cair mungkin tampak sedikit berpusat pada Bumi. Tetapi mengingat kemungkinan kimia yang tersedia dari unsur-unsur yang paling melimpah di alam semesta, bahkan seorang ilmuwan asing dengan biokimia yang berbeda mungkin akan setuju bahwa biokimia berbasis pelarut air lebih mungkin terjadi di tempat lain di alam semesta - dan akan menjadi yang paling kemungkinan fondasi untuk kehidupan cerdas untuk berkembang.
Berdasarkan apa yang kita ketahui tentang kehidupan dan biokimia, nampaknya biokimia alien akan membutuhkan pelarut (seperti air) dan satu atau lebih unit unsur untuk struktur dan fungsinya (seperti karbon). Pelarut penting untuk memungkinkan reaksi kimia, serta mengangkut bahan secara fisik - dan dalam kedua konteks, memiliki pelarut dalam fase cairnya tampaknya penting.
Kita mungkin berharap bahwa pelarut-pelarut yang berguna secara biokimiawi paling mungkin terbentuk dari unsur-unsur yang paling umum di alam semesta - menjadi hidrogen, helium, oksigen, neon, nitrogen, karbon, silikon, magnesium, besi dan belerang, dalam urutan itu.
Anda mungkin bisa melupakan helium dan neon - keduanya adalah gas mulia, mereka sebagian besar bersifat inert secara kimia dan hanya jarang membentuk senyawa kimia, tidak ada yang jelas memiliki sifat pelarut. Melihat apa yang tersisa, pelarut polar yang mungkin paling siap untuk mendukung biokimia adalah air pertama (H2O), kemudian amonia (NH3) dan hidrogen sulfida (H2S). Berbagai pelarut non-polar juga dapat dibentuk, terutama metana (CH4). Secara umum, pelarut polar memiliki muatan listrik yang lemah dan dapat melarutkan sebagian besar hal yang larut dalam air, sedangkan pelarut non-polar tidak memiliki muatan dan bertindak lebih seperti pelarut industri yang kita kenal di Bumi, seperti terpentin.
Isaac Asimov, yang ketika tidak menulis fiksi ilmiah adalah seorang ahli biokimia, mengusulkan biokimia hipotetis di mana poli-lipid (pada dasarnya rantai molekul lemak) dapat menggantikan protein dalam pelarut metana (atau non-polar lainnya). Biokimia semacam itu mungkin bekerja di bulan Saturnus, Titan.
Meskipun demikian, dari daftar pelarut yang berpotensi berlimpah di alam semesta, air tampaknya menjadi kandidat terbaik untuk mendukung ekosistem yang kompleks. Bagaimanapun, itu kemungkinan merupakan pelarut yang paling melimpah secara universal - dan fase cairnya terjadi pada kisaran suhu yang lebih tinggi daripada yang lainnya.
Tampaknya masuk akal untuk mengasumsikan bahwa biokimia akan lebih dinamis dalam lingkungan yang lebih hangat dengan lebih banyak energi yang tersedia untuk mendorong reaksi biokimia. Lingkungan yang dinamis seperti itu seharusnya berarti bahwa organisme dapat tumbuh dan bereproduksi (dan karenanya berevolusi) jauh lebih cepat.
Air juga memiliki keunggulan:
• memiliki ikatan hidrogen yang kuat yang memberinya tegangan permukaan yang kuat (tiga kali lipat dari amonia cair) - yang akan mendorong agregasi senyawa prebiotik dan pengembangan membran;
• mampu membentuk ikatan non-kovalen yang lemah dengan senyawa lain - yang, misalnya, mendukung struktur 3d protein dalam biokimia Bumi; dan
• mampu terlibat dalam reaksi transpor elektron (metode kunci produksi energi dalam biokimia Bumi), dengan menyumbangkan ion hidrogen dan elektron terkait.
Hidrogen fluorida (HF) telah disarankan sebagai pelarut stabil alternatif yang juga dapat terlibat dalam reaksi transpor elektron - dengan fase cair antara -80 HaiC dan 20 HaiC pada 1 tekanan atmosfer (Bumi, permukaan laut). Ini adalah kisaran suhu yang lebih hangat daripada pelarut lain yang cenderung melimpah secara universal, terlepas dari air. Namun fluor sendiri bukanlah unsur yang sangat melimpah dan HF, dengan adanya air, akan berubah menjadi asam fluorida.
H2S juga dapat digunakan untuk reaksi transpor elektron - dan begitu digunakan oleh beberapa bakteri kemosintetik berbasis Bumi - tetapi sebagai fluida ia hanya ada dalam kisaran suhu yang relatif sempit dan dingin -90 HaiC hingga -60 HaiC pada 1 atmosfer.
Poin-poin ini setidaknya membuat alasan kuat untuk air cair menjadi dasar yang paling mungkin secara statistik untuk pengembangan ekosistem kompleks yang mampu mendukung kehidupan cerdas. Meskipun biokimia lain yang didasarkan pada pelarut lain dimungkinkan - mereka tampaknya cenderung terbatas pada lingkungan yang dingin dan rendah energi di mana laju pengembangan keanekaragaman hayati dan evolusi mungkin sangat lambat.
Satu-satunya pengecualian untuk aturan ini mungkin lingkungan bertekanan tinggi yang dapat mempertahankan pelarut lain dalam fase fluida pada suhu yang lebih tinggi (di mana mereka akan ada sebagai gas pada tekanan 1 atmosfer).
Minggu depan: Mengapa karbon?
