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水與生命

(2008-12-25 21:28:33) 下一個



起碼對我們已知的生命來說,水是不可或缺的。或者更精確地說,液態水是不可或缺的。


首先,生物體內重要的化學反應必須在液態介質裏麵進行。介質混合酶和底物,使催化反應得以發生。此外,由於液態介質的流動性,它可以把營養物質和代謝產物從一個地方帶到另一個地方。血液就是個很明顯的例子。如果不是裏麵的水,你的血液沒法流動,氧氣和營養成分不能運送到全身每個部位,把有害的代謝廢物及時運走,你就掛了。


那為什麽水行,其他液體不行呢?


首先,水幾乎能溶解所有物質,雖然不同物質在水中的溶解度有所不同。其他液體,比方油,就不能溶解DNA和大多數蛋白質分子。另外呢,蛋白質分子要在水的環境中才能折疊成有活性的立體結構。


看似再平常不過水,其實特別不平常。雖然不少物質能在低溫高壓條件下形成液體,象水那樣在常溫常壓條件下呈液態的寥寥無幾。天然存在的無機液體除了水之外,大概就隻剩下水銀和液態氨了。水是地球表麵唯一同時以固態,液態和氣態三種狀態自然存在的化合物。就是因為這樣我們才有雨雪冰霜。


水的另一個特別之處是冰點(0度)和沸點(100度)相差很大。此外,水的熱容量巨大。也就是說,它可以吸收很多能量而不至於溫度升高很多。這兩點使得它可以經曆一年四季,冷熱寒暑而不至於全部凍結或者蒸發得一幹二淨,對全球氣候也起了很好的緩衝作用。還有一點跟其他液體不同的是,固體水(冰)比液態水輕,所以冰可以浮在水麵。如若不然,冬天冰塊都沉底的話,水生生物的生存將會接受嚴峻的考驗。


那麽宇宙中有沒有不靠水生存的生物呢?比如,除水以為最常見的無機液體,液態氨是否能代替液態水維持某種形式的生命呢?估計是不大可能。首先氨的冰點和沸點差隻有30度,溫度稍有變動就會凍住或者蒸發掉。其次,固態氨比液態氨重,是沉底的。


另外,在溫度極低的星球,例如在土星的月球Titan上,有液態甲烷形成的海洋,那裏會不會是生命的搖籃呢?答案照樣是極不可能。因為在那樣低的溫度下,化學反應進行得極慢,在這些星球本身的壽命期限內都不可能生成生命所必須的化學物質。此外,這些液體不能溶解象DNA和氨基酸那樣的生物分子。


知道水是生命的液體以後,就該懂得節約用水和保持水源的清潔是如何重要了。

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評論
thunder_bird 回複 悄悄話 回複艾麗思筆記的評論:

謝謝,也祝你吉星高照。現在一沒靈感二沒時間,擠出的破玩意自己都不要看,還是再等等吧。
艾麗思筆記 回複 悄悄話 給雷鳥拜個晚年,牛年大吉,是不是也該寫點兒什麽啦?
艾麗思筆記 回複 悄悄話 回複thunder_bird的評論:

誰說宇航員不是衝著寶貝去的呢,星星上的玩意兒可值銀子了,他們都是熱血沸騰地飛奔而去。

雷鳥新年快樂,萬事如意!
thunder_bird 回複 悄悄話 哈哈,不俗,據說宇航員都是從珠寶迷裏麵選拔的,他們都是衝著珠寶去的呢─當然,這是胡說:)
艾麗思筆記 回複 悄悄話 回複Thunder_Bird的評論:

可憐雷鳥啊,科普了半天,沒想到科普出一個巨俗的鑽石迷。
艾麗思筆記 回複 悄悄話 回複Thunder_Bird的評論:

天哪,我明天就去吧,太誘人了!

隨便磕下一塊兒,帶回地球來就能賣好多錢,想想就高興,先做個夢先。
Thunder_Bird 回複 悄悄話 回複艾麗思筆記的評論:

質量絕對沒問題。一顆恒星熬到白矮星,氫核全部聚變成氦,氦核再全部聚變成非常穩定的碳12,那就是內核那顆大寶石了。除了碳元素,幾乎沒有別的,純淨得不能在純淨了。相比之下,地球上的鑽石由地幔融化,再冷卻壓縮而成。地球成分複雜,寶石裏麵難免有雜質。
艾麗思筆記 回複 悄悄話 回複Thunder_Bird的評論:

嘿,說得我熱血沸騰啊,恨不得馬上收拾收拾就出發了吧,直奔白矮星!

就是不知道那顆巨鑽的品質如何,雖說都是鑽石,但品質可有大區別呢,一顆完美一克拉裸鑽,在踢翻你裏賣到16萬人民幣,但若不是完美的,價錢就蹭蹭地掉。
Thunder_Bird 回複 悄悄話 回複艾麗思筆記的評論:

哈哈,太貪心了吧?

2004年科學家在人馬座發現一顆白矮星,它的內核就是一顆巨大的鑽石。這顆鑽石有10^34(10的34次方)克拉,直徑4000公裏。不過你想要的話,得抓緊時間了。因為你即使以光的速度狂奔,到那裏也要50年時間:)

嫌太遠了點?沒關係。你也可以再等50億年,那時咱們的太陽也會成為一顆白矮星,內核也是一顆巨大的鑽石。

對了,人馬座那顆靚鑽叫Lucy, 名稱來自Beatles的歌 Lucy in the Sky with Diamonds
艾麗思筆記 回複 悄悄話 那點兒金子幹嘛都不夠,看都看不見:((

今天看到有個消息說叫什麽馬的星星上都是鑽石。
thunder_bird 回複 悄悄話 哈哈,給你透露一個信息,你也許感興趣。不是水能或多或少溶解所有東西嗎?海水甚至連金子都能夠溶解一點點呢。不過,且慢,如果你想從海水裏麵淘金恐怕是得不償失,因為從一噸海水裏麵你最多隻能夠淘到價值$0.0000004的金子:)
艾麗思筆記 回複 悄悄話 天那,我知道自己有多無知了:((

過去我刷牙的時候一直開著水龍頭,後來才把這壞毛病改掉,慚愧。

謝謝雷鳥的科普。
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