雷蒙德·德西是弗吉尼亚理工学院暨州立大学（位于弗吉尼亚州布莱克斯堡）的化学教授。这是他的回答。
元素周期表中的第IV族包含碳 (C)、硅 (Si) 和几种重金属。当然，碳是我们所知的生命的基础。那么，在其他太阳系中是否可能存在一个行星，硅可以替代碳呢？一些科幻小说以硅基生命形式为特色——有知觉的晶体、可怕的金色沙粒，甚至还有一种生物，它的粪便或排泄物是留下的二氧化硅砖块。这些中篇小说读起来很不错，但化学方面存在一些问题。
图片：HONG YANG，多伦多大学
结晶生物？ 硅可以生长成许多类似生命的结构，但其化学性质使其不太可能成为外星生命形式的基础。 |
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的确，碳和硅具有许多共同特征。它们都具有所谓的四价——意味着单个原子在形成化合物时与其他元素形成四个键。每种元素都与氧结合。每种元素都形成长链，称为聚合物，其中它们与氧交替。在最简单的情况下，碳产生一种称为聚乙醛的聚合物，这是一种用于合成纤维和设备的塑料。硅产生聚合硅酮，我们用它来防水布料或润滑金属和塑料零件。
但是，当碳氧化时——或者说在燃烧过程中与氧结合时——它会变成气体二氧化碳；硅氧化成固体二氧化硅，称为硅石。硅氧化成固体这一事实是其不能支持生命的基本原因之一。硅石或沙子是固体，因为硅非常喜欢氧，并且二氧化硅形成一个晶格，其中一个硅原子被四个氧原子包围。具有SiO4-4单元的硅酸盐化合物也存在于诸如长石、云母、沸石或滑石等矿物中。这些固体系统给生命系统带来了处置问题。
还要考虑到生命形式需要某种方式来收集、储存和利用能量。能量必须来自环境。一旦被吸收或摄入，能量必须在需要的时间和地点精确释放。否则，所有能量可能会一次释放热量，将生命形式焚化。在碳基世界中，基本储存元素是碳水化合物，其分子式为Cx(HOH)y。这种碳水化合物氧化成水和二氧化碳，然后与空气交换；碳通过单键连接成链，这个过程称为链状化。碳基生命形式使用称为酶的速度调节器，以受控步骤“燃烧”这种燃料。
这些大型、复杂的分子之所以能够非常精确地完成它们的工作，仅仅是因为它们具有一种称为“手性”的特性。当任何一种酶与其帮助反应的化合物“结合”时，两个分子的形状就像锁和钥匙，或者握手一样契合。事实上，许多碳基分子都利用了右手和左手形式。例如，大自然选择了相同的稳定六碳碳水化合物来储存能量，既在我们的肝脏中（以称为糖原的聚合物形式），又在树木中（以称为纤维素的聚合物形式）。
糖原和纤维素的主要区别在于单个碳原子的手性，这种手性在碳水化合物聚合或形成链时形成。纤维素是两种可能性中最稳定的形式；糖原是第二稳定的形式。由于人类没有酶将纤维素分解成其基本碳水化合物，因此我们不能将其用作食物。但是许多低等生命形式，例如细菌，可以。
简而言之，手性是赋予各种生物分子识别和调节各种生物过程能力的一种特性。而硅不会形成许多具有手性的化合物。因此，硅基生命形式很难实现碳基酶为我们执行的所有奇妙的调节和识别功能。
尽管如此，自从弗雷德里克·斯坦利·基平 (Frederic Stanley Kipping, 1863-1949) 表明可以制造出一些有趣的硅化合物以来，化学家们就一直在不懈地努力创造新的硅化合物。硅领域最高的国际奖项被称为基平奖。但是，尽管经过多年的努力——并且尽管现代炼金术士可以使用所有试剂——许多碳化合物的硅类似物仍然无法形成。热力学数据证实，这些类似物通常太不稳定或太活泼。
可以想到硅的微观和纳米结构；用于能量和视觉的太阳能硅形式；一种可以携带氧化剂到由其他硅酮制成的收缩肌肉状元件的硅酮流体；硅酸盐骨骼材料；硅酮膜；甚至在具有手性的硅酸盐沸石中的空腔。其中一些结构甚至看起来像活的。但是，创造生命形式所需的化学物质根本不存在。复杂的生命之舞需要环环相扣的反应链。这些反应只能在狭窄的温度和 pH 值范围内发生。鉴于这些限制，碳可以，而硅不行。
硅可以做一件事。地球上的生命主要由右手碳水化合物和左手氨基酸组成。为什么它们不具有相反的手性，或者两者都具有相同的手性？许多化学家认为，第一个“手性”碳化合物形成于具有“手性”二氧化硅表面的“糊状”岩石池中。这种表面的手性促进了现在地球生命形式中首选的那些碳化合物的产生。