Bentuk kehidupan non-karbon dan biokimia alternatif termasuk kehidupan berdasarkan silikon dan oksigen, nitrogen dan fosfor, nitrogen dan hidrogen.
silikon + oksigen
Silikon dianggap sebagai pesaing utama untuk peran atom pembentuk struktur dalam biokimia alternatif. Itu terletak di kelompok yang sama dari tabel periodik sebagai karbon, sehingga sifatnya serupa. Tetapi atom silikon memiliki massa yang besar dan jari-jari yang lebih besar, mereka lebih sulit untuk membentuk ikatan kovalen, dan ini dapat mengganggu pembentukan biopolimer (kelas polimer yang terjadi secara alami di alam dan merupakan bagian dari organisme hidup: protein, asam nukleat, polisakarida, lignin - NS). Selain itu, senyawa silikon tidak beragam seperti senyawa karbon.
Pada saat yang sama, misalnya, senyawa silikon dan hidrogen - silan - lebih tahan panas daripada senyawa karbon-hidrogen. Oleh karena itu, para ilmuwan percaya bahwa kehidupan silikon dapat eksis di planet yang suhu rata-ratanya jauh lebih tinggi daripada Bumi. Dalam hal ini, pelarut alami seharusnya tidak menjadi air yang memberi kehidupan bagi penduduk bumi, tetapi senyawa dengan titik didih dan titik leleh yang lebih tinggi.
Pada bulan Desember 2010, seorang peneliti dari NASA Astrobiology Research Felisa Wolfe-Simon mengumumkan penemuan bakteri GFAJ-1 dari genus Halomonadaceae, yang mampu menggantikan fosfor dengan arsenik dalam kondisi tertentu.
Senyawa silikon juga dianggap lebih tahan terhadap asam sulfat. Namun dalam kaitannya dengan lingkungan lain, senyawa silikon dianggap kurang stabil dibandingkan dengan senyawa karbon.
Nitrogen + fosfor
Seperti karbon, fosfor dapat membentuk rantai atom yang pada prinsipnya dapat membentuk makromolekul kompleks jika tidak begitu aktif. Namun, dalam kompleks dengan nitrogen, varian pembentukan ikatan kovalen yang lebih kompleks dimungkinkan, yang memungkinkan munculnya berbagai macam molekul, termasuk struktur cincin.
Ada sekitar 78% nitrogen di atmosfer planet kita, tetapi karena kelembaman nitrogen diatomik, "biaya" energi untuk pembentukan ikatan trivalen terlalu tinggi. Pada saat yang sama, beberapa tanaman dapat mengikat nitrogen dari tanah dalam simbiosis dengan bakteri anaerob yang hidup di sistem akarnya. Jika sejumlah besar nitrogen dioksida atau amonia hadir di atmosfer, ketersediaan nitrogen akan lebih tinggi. Selain itu, atmosfer planet ekstrasurya dapat jenuh dengan nitrogen oksida lainnya.
Dalam atmosfer amonia, tanaman yang molekulnya terdiri dari fosfor dan nitrogen akan menerima nitrogen dari atmosfer dan fosfor dari tanah. Sel-sel mereka akan mengoksidasi amonia untuk membentuk analog monosakarida, dan hidrogen akan dilepaskan sebagai produk sampingan. Oleh karena itu, hewan dalam hal ini akan menghirup hidrogen, memecah analog polisakarida menjadi amonia dan fosfor. Dengan demikian, rantai energi akan terbentuk dalam urutan yang berlawanan dibandingkan dengan apa yang kita amati di Bumi (dalam hal ini metana akan melimpah di planet kita).
Nitrogen + hidrogen
Baru-baru ini, menurut ahli teori-kristalograf, ahli kimia, fisikawan dan ilmuwan material, pempopuler sains Artem Oganov, kelompok mereka telah membentuk satu fitur menarik dari senyawa nitrogen dan hidrogen. Ternyata hidrogen nitrogen terkompresi dapat memberikan kimia yang jauh lebih beragam daripada hidrokarbon (dan senyawa ini ada dalam keadaan stabil secara termodinamika). Tetapi keragaman hidrokarbon, seperti disebutkan di atas, yang memberi kita keanekaragaman hayati tersebut.
Sementara itu, ada banyak hidrogen nitrogen di alam semesta. Jadi, planet Uranus dan Neptunus 8% terdiri dari amonia (milik nitrogen hidrogen paling sederhana), yang jauh lebih banyak daripada di Bumi. Antara lain, senyawa nitrogen dan hidrogen memiliki titik leleh rendah, yang meningkat dengan tekanan (seperti suhu di bagian dalam planet).
“Untuk senyawa nitrogen kovalen dengan ikatan arah yang sangat kuat, metastabilitas juga akan menjadi karakteristik - dengan kata lain, tidak hanya ada sejumlah besar senyawa stabil di bawah tekanan, juga akan ada jumlah senyawa metastabil yang hampir tidak terbatas,” tulis Artem Oganov. - Dan jika Anda mulai menambahkan atom lain di sana: oksigen, belerang, maka keragaman kimia akan melebihi keragaman kimia organik. Ini adalah bidang kimia yang secara praktis masih belum kita ketahui dan yang keluar dari perhitungan kita.”
Apakah mungkin ada kehidupan di planet seperti Uranus dan Neptunus? Tidak dikenal. “Masalah potensial adalah bahwa masa pakai senyawa metastabil di bawah kondisi planet (suhu dan tekanan tinggi) mungkin tidak cukup lama,” ahli kimia menyimpulkan.