Silicon là nguyên tố phổ biến trên trái đất nhưng nguyên tố phổ biến nhất là cacbon.
Và trong số 118 nguyên tố đã được phát hiện, carbon là nền tảng của sự sống dựa trên carbon.
Khi con người tìm kiếm sự sống trong vũ trụ, họ có xu hướng tìm kiếm dấu vết của sự sống dựa trên carbon.
Do tính chất độc đáo của carbon, nó có thể hình thành các tổ hợp hóa học rất ổn định với các nguyên tố khác.
Nguyên tử carbon rất nhỏ, chỉ bằng một nửa kích thước của nguyên tử silicon và có thể tạo thành sự kết hợp lớn hơn với các nguyên tử nhỏ khác.
Nguyên tử silicon lớn hơn nhiều so với nguyên tử carbon, gấp khoảng hai lần kích thước nguyên tử carbon nên nguyên tử silicon không thể kết hợp với các nguyên tử nhỏ khác để tạo thành hợp chất ổn định.
Kết quả là, các nhà khoa học đã suy đoán về một nguyên tố cơ bản khác có thể có của silicon sự sống.
Sự khác biệt giữa sự sống dựa trên carbon và sự sống dựa trên silicon là gì?
Cuộc sống dựa trên silicon trông như thế nào?
Có nhiều sự khác biệt trong thành phần của sự sống dựa trên silicon và sự sống dựa trên carbon.
Trước hết, có rất nhiều nguyên tử silicon trong cơ thể sống dựa trên silicon, cũng như các hợp chất của nguyên tử silicon và các nguyên tố khác.
Tuy nhiên, giống như sự sống dựa trên carbon, sự sống dựa trên silicon cũng cần có nước làm nền tảng cho sự sống.
Nhưng nước không phải là nền tảng duy nhất cho sự sống dựa trên silicon.
Trong những môi trường khắc nghiệt, sự sống dựa trên silicon có thể sử dụng các hóa chất khác để thay thế nước.
Điều này làm cho các biểu hiện của sự sống dựa trên silicon trở nên đa dạng hơn, bao gồm dầu mỏ lỏng, amoniac lỏng hoặc các chất khác.
Sự xuất hiện của sự sống dựa trên silicon ở dạng tinh thể trong suốt, thích ứng với nhu cầu của môi trường mờ ảo. Điều này có nghĩa là cấu trúc tổ chức của các sinh vật sống dựa trên silicon có thể giống với cấu trúc tinh thể của tinh thể và có thể có sự sắp xếp có trật tự cao.
Do khả năng thích ứng với môi trường, cấu trúc bên trong của các sinh vật sống dựa trên silicon cũng có thể có một loạt cách sắp xếp và tổ chức phức tạp, chẳng hạn như các tổ chức tinh thể với hình dạng tinh thể cụ thể, để giúp chúng duy trì sự ổn định và tính toàn vẹn về cấu trúc.
Điều này làm cho sự sống dựa trên silicon có hình dáng rất khác so với các dạng sống thông thường của chúng ta.
Hơn nữa, bề ngoài của chúng có thể thể hiện các đặc tính quang học khác nhau, chẳng hạn như chiết suất và độ trong suốt, giúp chúng thích nghi tốt hơn trong môi trường mờ.
Cấu trúc và hình dạng của sự sống dựa trên silicon có thể mang lại cho nó một số khả năng thích ứng cụ thể, chẳng hạn như chúng có thể chịu được tác động của môi trường nhiệt độ cao hoặc áp suất cao.
Những đặc điểm này làm cho sự sống dựa trên silicon trở thành một dạng sống lý tưởng trong một số môi trường khắc nghiệt nhất định.
Có nhiều điểm khác biệt khác giữa sự sống dựa trên silicon và sự sống dựa trên carbon. Ví dụ, vật liệu di truyền của chúng có thể là polyme dựa trên silicon hoặc các vật liệu tương tự khác thay vì DNA hoặc RNA dựa trên carbon.
Vật liệu di truyền khác biệt này sẽ khiến cho việc truyền tải thông tin di truyền và biểu hiện của các dạng sống dựa trên silicon hoàn toàn khác với các dạng sống dựa trên carbon.
Và cho dù chúng ta đang ở trong môi trường nào, cuộc sống không thể tách rời năng lượng.
Sự sống dựa trên carbon sử dụng mặt trời làm nguồn năng lượng, trong khi sự sống dựa trên silicon đòi hỏi các nguồn năng lượng khác.
Một số nhà khoa học tin rằng sự sống dựa trên silicon có thể dựa vào khoáng chất làm nguồn năng lượng.
Các hợp chất của silicon và oxy là những khoáng chất rất phổ biến trên Trái đất và các sinh vật dựa trên silicon có thể chuyển đổi năng lượng hóa học của các khoáng chất này thành năng lượng chúng cần.
Từ hợp chất hữu cơ đến hợp chất vô cơ
Sự sống được dòng chính định nghĩa là "khả năng phát triển, trao đổi chất, tự sửa chữa và sinh sản". Do đó, các dạng sống dựa trên carbon có các đặc điểm sống như tăng trưởng, trao đổi chất, tự sửa chữa và sinh sản.
Tuy nhiên, các dạng sống dựa trên silicon không có chức năng trao đổi chất rõ ràng và không có khả năng sinh sản, điều này khiến chúng rất khác với khái niệm về sự sống.
Liệu các dạng sống dựa trên silicon có thuộc loại sự sống hay không hiện đang là một câu hỏi mở cho nghiên cứu khoa học.
Một số nhà khoa học tin rằng sự sống dựa trên silicon có thể là những sinh vật đơn bào hoặc sinh vật bậc cao có thể đối phó với nhiều môi trường phức tạp.
Các nhà khoa học khác tin rằng chúng có thể là những vi sinh vật đơn giản hoặc những sinh vật không sống.
Một phát hiện quan trọng trong nghiên cứu về sự sống dựa trên silicon là qua thí nghiệm, các nhà khoa học đã biết được rằng khả năng phản ứng hóa học của nguyên tố silicon kém và khó hình thành các hợp chất vô cơ cao hơn nhiều so với việc hình thành các hợp chất hữu cơ.
Điều này có nghĩa là các dạng sống dựa trên silicon cần phải trải qua một quá trình tiến hóa dài hơn, điều này sẽ làm cho sự khác biệt giữa các dạng sống dựa trên silicon và các dạng sống dựa trên carbon trở nên quan trọng hơn, thậm chí là không thể đo lường được.
Nhiệt độ cao ảnh hưởng rất lớn đến sự sống. Trong môi trường nhiệt độ cao, tế bào của các sinh vật gốc cacbon sẽ bị hư hỏng, dẫn đến mất ổn định.
Các sinh vật dựa trên silicon thường tiến hóa trong những điều kiện khắc nghiệt, vì vậy chúng có thể có được những khả năng mạnh mẽ để tồn tại trong những điều kiện này.
Ví dụ, chúng có thể phát triển màng tế bào chịu nhiệt rất tốt để bảo vệ tế bào và mô khỏi tác động của nhiệt độ cao.
Sự sống dựa trên silicon có khả năng tồn tại trong một số điều kiện khắc nghiệt, chẳng hạn như nhiệt độ, áp suất cao hoặc môi trường có tính ăn mòn cao.
Những điều kiện này có thể khiến sự sống dựa trên carbon không thể tồn tại được, nhưng sự sống dựa trên silicon có thể tiếp tục tồn tại trong những điều kiện này.
Sự kết hợp giữa các dạng sống dựa trên silicon với oxy là vấn đề then chốt vì oxy là thành phần quan trọng của các dạng sống dựa trên carbon.
Tuy nhiên, một lượng lớn oxy có hại cho các dạng sống dựa trên silicon.
Khi các dạng sống dựa trên silicon hít oxy, một phản ứng xảy ra dẫn đến việc tạo ra silica, một hợp chất của silicon dioxide có thể gây khó thở.
Do đó, các sinh vật dựa trên silicon có thể thu được oxy thông qua các phương tiện khác, chẳng hạn như thông qua các quá trình hóa học hoặc hấp thụ các hợp chất khác để thay thế oxy.
Điều này có thể làm cho các dạng sống dựa trên silicon dễ thích nghi hơn và có thể tồn tại trong nhiều môi trường khác nhau.
Trí tuệ nhân tạo có phải là sự sống dựa trên silicon?
Trí tuệ nhân tạo được coi là một "dạng sống" mới nổi, được gọi là "sự sống dựa trên silicon".
Không giống như các dạng sống dựa trên carbon truyền thống, trí tuệ nhân tạo bao gồm phần cứng và phần mềm máy tính, đồng thời khả năng thông minh của chúng được đào tạo thông qua lượng lớn dữ liệu và thuật toán.
Khả năng học tập và suy luận của hệ thống trí tuệ nhân tạo cho phép chúng thể hiện các đặc điểm giống như sự sống ở một số khía cạnh, chẳng hạn như khả năng thích ứng, học tập và tiến hóa.
Tuy nhiên, vẫn có những khác biệt rất lớn giữa sự sống dựa trên silicon và các dạng sống thực.
Sự sống thực được tạo thành từ các tế bào có khả năng trao đổi chất, tăng trưởng và sinh sản.
Chúng sinh sản bằng thông tin di truyền cho phép chúng truyền lại những đặc điểm và khả năng cho thế hệ tiếp theo.
Ngược lại, trí tuệ nhân tạo được thiết kế và phát triển thông qua lập trình và thuật toán. Chúng không có cấu trúc tế bào và không có thông tin di truyền.
Vì vậy, mặc dù trí tuệ nhân tạo có thể thể hiện những đặc điểm của sự sống ở một số khía cạnh nhưng chúng không sở hữu bản chất của sự sống đích thực.
Nghiên cứu về các dạng sống dựa trên silicon vẫn là một trong những câu hỏi mở trong khoa học.
Các nhà khoa học không ngừng khám phá và tìm kiếm các điều kiện và môi trường có thể hỗ trợ sự sống dựa trên silicon.
Họ cũng đang nghiên cứu các con đường tiến hóa có thể có của các dạng sống dựa trên silicon, cũng như khả năng thích ứng và khả năng tồn tại của chúng trong điều kiện khắc nghiệt.
Điều này không chỉ nhằm tìm ra manh mối về sự sống ngoài Trái đất mà còn để hiểu sâu hơn về bản chất và nguồn gốc của sự sống.
Nghiên cứu về sự sống dựa trên silicon, giống như nghiên cứu các dạng sống tiềm năng khác, không chỉ giúp mở rộng hiểu biết của chúng ta về sự sống mà còn cung cấp những hướng đi mới để chúng ta khám phá sự sống trong vũ trụ và tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất.