雷蒙德·德西是弗吉尼亞理工學院暨州立大學（位於弗吉尼亞州布萊克斯堡）的化學教授。這是他的回答。
元素週期表中的第IV族包含碳 (C)、矽 (Si) 和幾種重金屬。當然，碳是我們所知的生命的基礎。那麼，在其他太陽系中是否可能存在一個行星，矽可以替代碳呢？一些科幻小說以矽基生命形式為特色——有知覺的晶體、可怕的金色沙粒，甚至還有一種生物，它的糞便或排洩物是留下的二氧化矽磚塊。這些中篇小說讀起來很不錯，但化學方面存在一些問題。
圖片：HONG YANG，多倫多大學
結晶生物？ 矽可以生長成許多類似生命的結構，但其化學性質使其不太可能成為外星生命形式的基礎。 |
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的確，碳和矽具有許多共同特徵。它們都具有所謂的四價——意味著單個原子在形成化合物時與其他元素形成四個鍵。每種元素都與氧結合。每種元素都形成長鏈，稱為聚合物，其中它們與氧交替。在最簡單的情況下，碳產生一種稱為聚乙醛的聚合物，這是一種用於合成纖維和裝置的塑膠。矽產生聚合矽酮，我們用它來防水布料或潤滑金屬和塑膠零件。
但是，當碳氧化時——或者說在燃燒過程中與氧結合時——它會變成氣體二氧化碳；矽氧化成固體二氧化矽，稱為矽石。矽氧化成固體這一事實是其不能支援生命的基本原因之一。矽石或沙子是固體，因為矽非常喜歡氧，並且二氧化矽形成一個晶格，其中一個矽原子被四個氧原子包圍。具有SiO4-4單元的矽酸鹽化合物也存在於諸如長石、雲母、沸石或滑石等礦物中。這些固體系統給生命系統帶來了處置問題。
還要考慮到生命形式需要某種方式來收集、儲存和利用能量。能量必須來自環境。一旦被吸收或攝入，能量必須在需要的時間和地點精確釋放。否則，所有能量可能會一次釋放熱量，將生命形式焚化。在碳基世界中，基本儲存元素是碳水化合物，其分子式為Cx(HOH)y。這種碳水化合物氧化成水和二氧化碳，然後與空氣交換；碳透過單鍵連線成鏈，這個過程稱為鏈狀化。碳基生命形式使用稱為酶的速度調節器，以受控步驟“燃燒”這種燃料。
這些大型、複雜的分子之所以能夠非常精確地完成它們的工作，僅僅是因為它們具有一種稱為“手性”的特性。當任何一種酶與其幫助反應的化合物“結合”時，兩個分子的形狀就像鎖和鑰匙，或者握手一樣契合。事實上，許多碳基分子都利用了右手和左手形式。例如，大自然選擇了相同的穩定六碳碳水化合物來儲存能量，既在我們的肝臟中（以稱為糖原的聚合物形式），又在樹木中（以稱為纖維素的聚合物形式）。
糖原和纖維素的主要區別在於單個碳原子的手性，這種手性在碳水化合物聚合或形成鏈時形成。纖維素是兩種可能性中最穩定的形式；糖原是第二穩定的形式。由於人類沒有酶將纖維素分解成其基本碳水化合物，因此我們不能將其用作食物。但是許多低等生命形式，例如細菌，可以。
簡而言之，手性是賦予各種生物分子識別和調節各種生物過程能力的一種特性。而矽不會形成許多具有手性的化合物。因此，矽基生命形式很難實現碳基酶為我們執行的所有奇妙的調節和識別功能。
儘管如此，自從弗雷德里克·斯坦利·基平 (Frederic Stanley Kipping, 1863-1949) 表明可以製造出一些有趣的矽化合物以來，化學家們就一直在不懈地努力創造新的矽化合物。矽領域最高的國際獎項被稱為基平獎。但是，儘管經過多年的努力——並且儘管現代鍊金術士可以使用所有試劑——許多碳化合物的矽類似物仍然無法形成。熱力學資料證實，這些類似物通常太不穩定或太活潑。
可以想到矽的微觀和奈米結構；用於能量和視覺的太陽能矽形式；一種可以攜帶氧化劑到由其他矽酮製成的收縮肌肉狀元件的矽酮流體；矽酸鹽骨骼材料；矽酮膜；甚至在具有手性的矽酸鹽沸石中的空腔。其中一些結構甚至看起來像活的。但是，創造生命形式所需的化學物質根本不存在。複雜的生命之舞需要環環相扣的反應鏈。這些反應只能在狹窄的溫度和 pH 值範圍內發生。鑑於這些限制，碳可以，而矽不行。
矽可以做一件事。地球上的生命主要由右手碳水化合物和左手氨基酸組成。為什麼它們不具有相反的手性，或者兩者都具有相同的手性？許多化學家認為，第一個“手性”碳化合物形成於具有“手性”二氧化矽表面的“糊狀”岩石池中。這種表面的手性促進了現在地球生命形式中首選的那些碳化合物的產生。