Геохимия

Обычно допускается, что любая внеземная жизнь, если она существует, может функционировать, основываясь на тех же элементах биохимии, что и жизнь на Земле, как 4 важнейших для жизни элемента, углерод, водород, кислород, и азот, к тому же являющихся наиболее распространенными химическими элементами во Вселенной. В самом деле, такие биогенные структуры, такие как аминокислоты, возможно, имеются в наличии на метеоритах и в межзвездной среде[25]. Эти 4 элемента вместе образуют 96 % общей биомассы Земли. Углерод не имеет себе равных в способности создавать связи и формировать таким образом большое число сложных и разнообразных структур, что делает его практически идеальным элементом — основой для формирования живых клеток. Водород и кислород образуют воду — растворитель, в котором и происходят биологические процессы и в котором первые реакции и положили начало жизни. Энергия освобождалась в процессе формирования прочных ковалентных связей между углеродом и кислородом, доступных для окисления органических соединений, являющихся топливом для всех форм жизни. Эти четыре элемента вместе составляют аминокислоты, которые преобразуются в строительные элементы белков, основы живой материи. К тому же, ни сера, необходимая для строительства белков, ни фосфор, необходимый для формирования ДНК и РНК, и аденозинофосфаты необходимых для обмена веществ, также нередки. Относительно содержание элементов в космосе не всегда соответствует их содержанию внутри планет; из четырёх уже упомянутых элемента, важных для жизни, для примера, одиночный кислород в настоящее время в изобилии встречается в земной коре[26].

Это может быть частично раскрыто фактом, что многие из этих элементов, таких, как водород и азот, параллельно с их простыми и широко распространенными соединениями, такими как диоксид углерода, монооксид углерода (угарный газ), метан, аммиак и вода, встречаются при высоких температурах в газообразном состоянии. В горячей области близко к Солнцу эти летучие соединения не играют значительной роли в формировании планетарной геологии. Взамен, они улавливались, как газы входя в состав заново формирующейся коры, которая состояла в значительной мере из скалистых пород, нелетучих соединений — таких, как кварц (компоненты — кремний и кислород, что отражает относительную распространенность кислорода). Выделение летучих элементов через вулканическую деятельность могло способствовать формированию атмосферы планеты. Эксперимент Миллера — Юри показал, что при наличии любого вида энергии аминокислоты могли образовываться из возникших на первоначальной Земле легких соединений[27].

Даже в этом случае газовыделение вулканами, возможно, не является объяснением количества воды в земных океанах[28]. Большая часть воды — и, вероятно, углерода — необходимых для жизни, могли прийти из внешних областей Солнечной системы, удаленных от солнечного тепла, где она может длительное время оставаться в твердом состоянии. Столкновения комет с Землей в ранние годы существования солнечной системы могли принести большую часть воды, параллельно с другими летучими соединениями, необходимыми для жизни (включая аминокислоты) на ранней Земле, при условии толчка к развитию жизни. В этом причина сомнений, что четыре «элемента жизни» обязательно должны быть в наличии где-то в другом месте звездной системы и, возможно, также требуется и доставка долговременно вращающихся на своих орбитах тел для «засева» нужными элементами внутренних планет. Предполагается, что без комет жизнь, какой мы её знаем, не возникла бы на Земле.