开普勒1649c系外行星的艺术家想象。图片来源：NASA/艾姆斯研究中心/丹尼尔·鲁特

“跟随水” 已经是星际生物学乃至更广泛的太空探索数十年来的指引口号。若想寻找生命，寻找几乎所有地球生命形式都使用的通用溶剂是合乎逻辑的。然而，如果生命实际上并不需要水来生存甚至进化，该怎么办？MIT 研究团队（包括 Sara Seager 博士）与卡迪夫大学的研究者，在 arXiv 上发布的一篇论文提出了水之外的另一种生命基础——离子液体（ILs）和深共熔溶剂（DES）。

这两类液体可能让生命在我们曾认为过热、过冷或过荒凉而无法支持生命的环境中存在，并可能彻底改变我们在整个宇宙中寻找它的方式。

离子液体本质上是低温（通常低于 100 °C）仍保持液态的盐。相反，深共熔溶剂是由多种化合物组成的混合物，其熔点比其单个组分都低得多，并通过静电作用（如氢键和范德华力）相互维系。两者都具有从星际生物学角度来看引人入胜的物理特性。

它们极其耐用。最显著的是，它们的蒸汽压比水低几个数量级——这意味着它们几乎从不蒸发，可在真空或极薄大气的世界中以微滴或薄膜形式持续存在。如果行星拥有大气层，它们还能在极端温度波动中保持液态。例如，特定的离子液体 [NBu3H][HFAC][{\rm NBu}_3{\rm H}][{\rm HFAC}][NBu3H][HFAC] 的熔点低至 -93 °C。

Fraser 讨论了“可居住带”这一概念。

物理属性固然重要，但若生命的构件无法适应它们，则毫无意义。但根据研究人员的文献综述，生命有很大可能适应。研究发现，71 % 的蛋白质在几乎没有水的离子液体中保持折叠结构；65 % 的酶在相同溶剂中维持催化活性。为了证明这一点，一种名为纤维素酶的酶在 115 °C 的极端温度下仍保持稳定。

更令人感兴趣的是，自然界在极端情况下使用这些溶剂的证据。被称为“黄斑疯狂蚂蚁”的蚂蚁种类天然合成离子液体以中和火蚁毒液。另外，一些“复活植物”演化以在极端干旱中存活，它们在细胞内产生类似 DES 的糖与氨基酸混合物，以在水完全消失时保护其蛋白质。

这些溶剂的构成原料遍布整个太阳系。该研究部分灵感来自一篇最近的论文，Seager 实验室在将硫酸（维纳云中占大部分成分）与含氮有机物混合时偶然合成了离子液体。火星拥有大量的高氯酸盐与氯化物盐水，虽然对我们所知的生命有毒，却可能作为 ILs 与 DES 的化学前体。

彗星也含有这些前体。随着彗星在其离心轨道中升温与降温，受保护的液体口袋可能成为前生化学的熔炉。更有趣的是，失去所有水的岩石系外行星可能在其地壳中仍保留微观的这些液体网络。它们可能不足以支撑完整的高级文明，但即使少量的这些溶剂，细菌等生命形式也可能无限期生存。

这最后一个发现构成了“水替代假说”的基础。随着行星在数百万年中缓慢失去水，生命可能进化出合成自身离子液体的能力，就像黄斑疯狂蚂蚁一样。最终，它们可能完全内部化所需的新溶剂，以支持其等价的复杂有机化学。

理论上这很美好，但我们在外星行星上几乎不可能在不久的将来看到具有这些特征的生命形式。不过我们可以在地球上进行一些测试，以验证假说的可行性：首先尝试用其他行星的基本构件合成 ILs 与 DES；其次测试像细胞膜等关键生物结构是否能在其中形成。若理论成立，外星恒星周围的“可居住带”可能远比我们想象的大得多。我们可能只需要寻找不同类型的“水坑”。

勇编撰自论文"Ionic Liquid Biospheres".arXiv.2026相关信息，文中配图若未特别标注出处，均来源于自绘或公开图库。