สิ่งมีชีวิตนอกโลก
ความเป็นไปได้ขั้นพื้นฐาน > ชีวเคมี

หากมีชีวิตนอกโลกอยู่จริง อาจมีตั้งแต่จุลินทรีย์ (microorganism) อย่างง่ายๆ และสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ (multicellular organism) คล้ายกับสัตว์หรือพืช ไปจนถึงสิ่งมีชีวิตต่างดาวที่มีสติปัญญา (alien intelligence) ซับซ้อนที่คล้ายคลึงกับมนุษย์ เมื่อนักวิทยาศาสตร์พูดถึงชีวิตนอกโลก พวกเขาก็จะพิจารณาจากประเภทต่างๆ เหล่านี้ทั้งหมด
ทุกชีวิตบนโลกนั้นมีพื้นฐานอยู่บนองค์ประกอบทางเคมี 26 ชนิด อย่างไรก็ดี, ประมาณ 95% ของชีวิตนี้ถูกสร้างขึ้นมาโดยขึ้นอยู่กับองค์ประกอบเพียงหกอย่างเหล่านี้ คือ: คาร์บอน, ไฮโดรเจน, ไนโตรเจน, ออกซิเจน, ฟอสฟอรัส, และกำมะถัน อักษรย่อคือ CHNOPS ทั้งหกองค์ประกอบเหล่านี้เป็นรูปแบบของการสร้างบล็อกขั้นพื้นฐานของแทบทุกชีวิตบนโลกในขณะที่ส่วนใหญ่ขององค์ประกอบที่เหลือจะพบในปริมาณเพียงเล็กน้อย
ชีวิตบนโลกต้องใช้น้ำเป็นตัวทำละลายในการที่ปฏิกิริยาชีวเคมีจะเกิดขึ้นได้ ปริมาณที่เพียงพอของคาร์บอนและองค์ประกอบอื่น ๆ พร้อมกับน้ำอาจช่วยให้มีการก่อกำเนิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่บนดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ ที่มีสารเคมีเป็นต้นกำเนิดพื้นฐาน (make-up) และมีช่วงของอุณหภูมิในย่านที่คล้ายกันกับโลก  ดาวเคราะห์หิน เช่น โลกเกิดขึ้นได้จากกระบวนการที่ช่วยให้สำหรับความเป็นไปได้ของการมีองค์ประกอบที่คล้ายคลึงกับโลก  การรวมกันของคาร์บอน, ไฮโดรเจน และออกซิเจน ในรูปแบบทางเคมีของคาร์โบไฮเดรต (เช่น น้ำตาล) สามารถเป็นแหล่งของพลังงานเคมีที่ชีวิตจะต้องพึ่งพาอาศัย และสามารถเอื้ออำนวยให้เกิดเป็นองค์ประกอบของโครงสร้างสำหรับชีวิต (เช่น น้ำตาลไรโบส (ribose) ในโมเลกุลดีเอ็นเอ (DNA) และ อาร์เอ็นเอ (RNA) และเซลลูโลส (cellulose) ในพืช) พืชได้รับพลังงานโดยการแปลงพลังงานแสงให้เป็นพลังงานเคมีโดยผ่านทางการสังเคราะห์ด้วยแสง  สิ่งมีชีวิตตามที่เป็นที่รับรู้กันในตอนนี้นั้นต้องการคาร์บอนในรูปแบบของปฏิกิริยารีดอกซ์ของทั้งสองแบบ  (คือ จำพวกแก๊สมีเธน) และที่อยู่ในสภาพผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชันเป็นบางส่วน (คาร์บอนออกไซด์) ไนโตรเจนเป็นสิ่งจำเป็นต่อการลดลงของอนุพันธ์แอมโมเนียในโปรตีนทั้งหมด กำมะถันเป็นอนุพันธ์ของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในโปรตีนที่จำเป็นบางส่วนและฟอสฟอรัสจะถูกออกซิไดซ์ไปเป็นฟอสเฟตในสารพันธุกรรมและในการถ่ายโอนพลังงาน
น้ำบริสุทธิ์นั้นมีประโยชน์เพราะมันมีค่าพีเอชที่เป็นกลางเนื่องจากการแยกตัวออกจากกันอย่างต่อเนื่องระหว่างไฮดรอกไซด์และไฮโดรเนียม ไอออน (hydronium ions) เป็นผลทำให้มันสามารถละลายทั้งไอออนบวกของโลหะและไอออนลบของสารที่ไม่ใช่โลหะด้วยความสามารถที่เท่าเทียมกันได้  นอกจากนี้ความจริงที่ว่าโมเลกุลสารอินทรีย์ที่สามารถเป็นได้ทั้งแบบไฮโดรโฟบิกที่ไม่ชอบน้ำ (ขับไล่น้ำ) หรือแบบไฮโดรฟิลิค (hydrophilic) (ละลายในน้ำ) จะช่วยสร้างความสามารถของสารประกอบอินทรีย์ในการที่จะปรับทิศทางของตัวมันเองให้อยู่ในรูปแบบของเยื่อ   ทางชีวภาพที่สามารถห่อหุ้มน้ำไว้ได้ (water-enclosing membranes)  นอกจากนี้พันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของน้ำทำให้มันมีความสามารถในการจัดเก็บพลังงานที่มีการระเหยซึ่งเมื่อเกิดการควบแน่นเข้าก็จะถูกปลดปล่อยออกมาได้นี้จะช่วยให้สภาพภูมิอากาศมีอุณหภูมิอยู่ในระดับปานกลาง บริเวณเขตร้อนของโลกก็จะเย็นสบายและบริเวณขั้วโลกก็จะอบอุ่นขึ้น ทำให้ช่วยรักษาเสถียรภาพทางอุณหพลศาสตร์ที่จำเป็นสำหรับชีวิตไว้ได้
คาร์บอนเป็นพื้นฐานในการดำรงชีวิตบนพื้นดินที่มีความยืดหยุ่นอยู่มากในการสร้างเคมีพันธะโคเวเลนต์ (covalent chemical bonds) ที่มีความหลากหลายของธาตุที่ไม่ใช่โลหะ, อันได้แก่ ไนโตรเจน, ออกซิเจน และ ไฮโดรเจน เป็นหลัก  แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ เป็นตัวช่วยร่วมกันในการทำให้การจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ให้อยู่ในรูปของน้ำตาลและแป้ง เช่น กลูโคส
ดาวเคราะห์หิน หรือที่เรียกว่า ดาวเคราะห์คล้ายโลก อย่างเช่น โลกของเรา จะก่อตัวขึ้นด้วยกระบวนการที่ช่วยให้ความเป็นไปได้ของการมีองค์ประกอบที่คล้ายคลึงกับที่โลกของเรามีได้   การผสมผสานกันระหว่าง คาร์บอน ไฮโดรเจน และ ออกซิเจน ในรูปแบบทางเคมีของคาร์โบไฮเดรต (carbohydrate) (ตัวอย่างเช่น น้ำตาล) จะสามารถเป็นแหล่งของพลังงานทางเคมีที่ชีวิตจะสามารถพึ่งพาได้และสามารถเอื้ออำนวยก่อให้เกิดองค์ประกอบโครงสร้างทางชีวเคมีที่จำเป็นสำหรับการก่อกำเนิดชีวิตได้  พืชได้รับพลังงานผ่านการแปลงพลังงานแสงให้เป็นพลังงานทางเคมีผ่านทางการสังเคราะห์ด้วยแสง
อย่างไรก็ตาม คาร์ล เซแกนได้ชี้ว่าลักษณะที่ปรากฏในสิ่งชีวิตทั้งหมดบนโลกนี้ก็ไม่แน่ว่าจะเป็นลักษณะที่มีอยู่ในสิ่งชีวิตทั้งหมดในจักรวาล ซึ่งคาร์ลได้เรียกการอนุมานดังกล่าวว่า "การยึดอคติคาร์บอน" (carbon chauvinism) โดยคาร์ลเห็นว่าซิลิคอนและเจอร์เมเนียมนั้นอาจเป็นสิ่งที่อาจแทนที่คาร์บอนได้ แต่ขณะเดียวกันก็ชี้ว่าคาร์บอนนั้นดูเหมือนจะมีความหลากหลายทางเคมีมากกว่าและมีปริมาณในจักรวาลมากกว่าด้วย
ความต้องการพื้นฐานประการแรกของชีวิตคือสภาพแวดล้อมที่ไม่มีความสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ (non-equilibrium thermodynamic) ซึ่งหมายความว่าสภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ (thermodynamic equilibrium) จะต้องถูกทำลายโดยแหล่งพลังงาน แหล่งพลังงานแบบดั้งเดิมในจักรวาลก็คือดวงดาว เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตบนโลกที่ต้องพึ่งพาพลังงานจากดวงอาทิตย์ อย่างไรก็ตาม ยังมีแหล่งพลังงานทางเลือกอื่นอีก เช่น ภูเขาไฟ แผ่นเปลือกโลก (plate tectonic) และปล่องแบบน้ำร้อน (hydrothermal vent)