צורות חיים שאינן פחמיות וביוכימיה חלופית כוללות חיים המבוססים על סיליקון וחמצן, חנקן וזרחן, חנקן ומימן.
סיליקון + חמצן
הסיליקון נחשב למתמודד העיקרי לתפקיד האטום היוצר מבנה בביוכימיה חלופית. הוא ממוקם באותה קבוצה של הטבלה המחזורית כמו פחמן, כך שתכונותיהם דומות. אך לאטומי סיליקון יש מסה גדולה ורדיוס גדול יותר, קשה יותר ליצור קשר קוולנטי, וזה יכול להפריע להיווצרות ביו -פולימרים (סוג של פולימרים המתרחשים באופן טבעי בטבע ומהווה חלק מאורגניזמים חיים: חלבונים, חומצות גרעין, פוליסכרידים, ליגנין - NS). בנוסף, תרכובות הסיליקון אינן מגוונות כמו תרכובות פחמן.
יחד עם זאת, למשל, תרכובות סיליקון ומימן - סילאנים - עמידים יותר בחום מאשר תרכובות פחמן -מימן. לכן, מדענים מאמינים שחיי סיליקון יכולים להתקיים על כוכבי לכת שהטמפרטורות הממוצעות שלהם גבוהות בהרבה מזו של כדור הארץ. במקרה זה, הממס הטבעי לא אמור להיות מים נותנים חיים עבור בני הארץ, אלא תרכובות בעלות נקודת רתיחה ונקודת התכה גבוהה יותר.
בדצמבר 2010 הודיעה חוקרת ממחקר NASA אסטרוביולוגיה פליסה וולף-סימון על גילוי החיידק GFAJ-1 מהסוג Halomonadaceae, המסוגל להחליף זרחן בארסן בתנאים מסוימים.
גם תרכובות הסיליקון נחשבות לעמידות יותר בפני חומצה גופרית. אך ביחס לסביבות אחרות, תרכובות סיליקון נחשבות פחות יציבות מאשר פחמן.
חנקן + זרחן
בדומה לפחמן, זרחן יכול ליצור שרשראות אטומים שבאופן עקרוני יכולים ליצור מקרומולקולות מורכבות אם הוא לא היה פעיל כל כך. עם זאת, במתחם עם חנקן, אפשרי גרסה של יצירת קשרים קוולנטיים מורכבים יותר, מה שמאפשר את הופעתם של מגוון רחב של מולקולות, כולל מבני טבעות.
יש כ -78% חנקן באטמוספירה בכוכב הלכת שלנו, אך בשל חוסר האידישות של החנקן הדיאטומי, "עלות" האנרגיה של יצירת קשר טריוולנטי גבוהה מדי. במקביל, כמה צמחים יכולים לקשור חנקן מהאדמה בסימביוזה עם החיידקים האנאירוביים החיים במערכת השורשים שלהם. אם יש כמות משמעותית של חנקן דו חמצני או אמוניה באטמוספירה, זמינות החנקן תהיה גבוהה יותר. בנוסף, האטמוספירה של כוכבי הלכת יכולה להיות רוויה בתחמוצות חנקן אחרות.
באווירת אמוניה, צמחים שמולקולותיהם מורכבות מזרחן וחנקן יקבלו חנקן מהאטמוספרה וזרחן מהאדמה. התאים שלהם יחמצנו אמוניה על מנת ליצור אנלוגים של חד סוכרים, ומימן ישוחרר כתוצר לוואי. לכן, בעלי חיים במקרה זה ישאפו מימן, ויפרקו את האנלוגים של פוליסכרידים לאמוניה וזרחן. לפיכך, שרשראות האנרגיה היו נוצרות ברצף ההפוך בהשוואה למה שאנו צופים בכדור הארץ (מתאן יהיה בשפע על הפלנטה שלנו במקרה זה).
חנקן + מימן
לאחרונה, על פי התיאורטיקן-קריסטלוגרף, כימאי, פיזיקאי ומדען חומרים, פופולריסט של המדע ארטם אוגנוב, קבוצה שלהם הקימה תכונה מעניינת אחת של תרכובות חנקן ומימן. התברר שחנקן מימן דחוס יכול לתת כימיה הרבה יותר מגוונת מאשר פחמימנים (ותרכובות אלו קיימות במצב יציב מבחינה תרמודינמית). אך גיוון הפחמימנים כאמור לעיל הוא זה שנותן לנו מגוון ביולוגי כזה.
בינתיים, יש הרבה חנקן מימן ביקום.אם כן, כוכבי הלכת אורנוס ונפטון מורכבים 8% מאמוניה (השייכת לחנקן המימן הפשוט ביותר), שיש בה הרבה יותר מאשר בכדור הארץ. בין היתר, לתרכובות חנקן ומימן יש נקודת התכה נמוכה, אשר עולה עם הלחץ (כמו הטמפרטורה בפנים כוכבי הלכת).
"עבור תרכובות חנקן קוולנטיות עם קשרים כיווניים חזקים מאוד, גרורות תהיה גם אופיינית - במילים אחרות, לא רק שיש מספר גדול במיוחד של תרכובות יציבות בלחץ, יהיה גם מספר כמעט בלתי מוגבל של תרכובות גרורות", כותב ארטם. אוגנוב. - ואם תתחיל להוסיף שם אטומים אחרים: חמצן, גופרית, אז המגוון הכימי יעלה על מגוון הכימיה האורגנית. זהו תחום הכימיה שעדיין איננו מכירים אותו ויצא מהחישובים שלנו ".
האם חיים אפשריים על כוכבי לכת כמו אורנוס ונפטון? לא ידוע. "בעיה פוטנציאלית היא שחיים של תרכובות גרורות בתנאים פלנטרטיים (טמפרטורות גבוהות ולחצים) לא עשויות להיות ארוכות מספיק", מסכם הכימאי.