Silicium maakt een ander soort leven mogelijk

Silicium is een element dat tot de verbeelding spreekt. In onder meer de sciencefictionseries Doctor Who en Star Trek komen buitenaardse levensvormen voor die gebaseerd zijn op silicium, in plaats van koolstof zoals het leven op aarde.

Sciencefictionschrijvers kiezen silicium in hun verhalen omdat het in het periodiek systeem recht onder koolstof staat. Elementen die een kolom delen, hebben vaak vergelijkbare eigenschappen. Silicium- en koolstofatomen hebben bijvoorbeeld beide vier vrije elektronen in de buitenste schil waardoor ze een breed scala aan verbindingen kunnen vormen, wat nodig is voor de complexe chemie van leven.


Lees ook
Koolstof kan meer dan een miljoen verbindingen aangaan

Koolstof kan meer dan een miljoen verbindingen aangaan

Bovendien is silicium alom aanwezig. Het staat op plek acht van meestvoorkomende elementen in het heelal. Ruim een kwart van de massa van de aardkorst bestaat uit element 14. Je vindt silicium voornamelijk in de vorm van siliciumdioxide (silica), waar zand en stenen zoals kwarts, vuursteen en amethist uit bestaan.

Eencellige algen

Hoewel het leven op aarde er niet op gebaseerd is, zijn er enkele levensvormen die gebruikmaken van dit element. Zo zijn er sponsdieren die hun skelet opbouwen met siliciumdioxide en het exoskelet van diatomee bestaat eruit, dat zijn eencellige algen.

Voor mensen is silicium een van de nuttigste elementen. Dat begon met de ontdekking dat je met afgebroken stukken vuursteen niet alleen vuur kunt maken – en daarmee warmte en licht – maar ook scherpe werktuigen, zoals vuistbijlen.

Later ontwikkelden mensen bouwmaterialen zoals cement en bakstenen, met siliciumdioxide als hoofdingrediënt. Daarna volgde een nog grotere ontdekking: als je silica smelt ontstaat er glas. En daarmee ramen, brillen en telescopen.

Ondanks de vele toepassingen werd silicium pas in 1824 ontdekt door de Zweedse scheikundige Jöns Jacob Berzelius. Het bleek namelijk ongelooflijk lastig om het silicium los te trekken van de atomen waarmee het verbonden is, zoals zuurstof. Dat lukt alleen bij hoge temperaturen.

Die extreem sterke band tussen element 14 en zuurstof is een van de redenen dat het onwaarschijnlijk is dat er echt op silicium gebaseerde levensvormen bestaan. Daarnaast zijn andere siliciumverbindingen juist te zwak en gaan ze niet goed samen met het levenselixer water. In omstandigheden die wij zien als gunstig voor leven, lijken siliciumlevensvormen dus weinig kans te maken. (Hierbij gaan we uit van de biologische definitie van leven.)

Maar we hebben het nog niet gehad over de technologische toepassing van silicium die zo beroemd is dat er een regio in Californië naar vernoemd is: Silicon Valley. Door aan ultrapuur silicium een piepklein beetje andere elementen toe te voegen, kun je een halfgeleider produceren met precies de gewenste elektrische eigenschappen voor computers en andere (micro-)elektronica. Daarnaast maken de foto-elektrische eigenschappen van silicium het een geschikt materiaal voor zonnecellen.

Met de opkomst van kunstmatige intelligentie gaan computers zich steeds meer gedragen als mensen. Je zou kunnen zeggen dat onderzoekers streven naar een op silicium gebaseerde vorm van intelligentie, die je misschien zelfs een vorm van leven zou kunnen noemen.