افتراضيات الكيمياء الحيوية

هيكل سيلاني ، مناظر  غاز الميثان.

هيكل سيليكون (PDMS).

دياتومات بحرية —الكائنات الحية المعتمدة علي الكربون والتي تستخرج السيليكون من مياه البحر ودمجها في جدران الخلايا

السيليكون ذرة نوقشت كثيرا كأساس بديل للنظام البيوكيميائي، لأن السيليكون لديه العديد من الخصائص الكيميائية مماثلة لتلك التي للكربون وهو في نفس المجموعة في الجدول الدوري ، في مجموعة  الكربون . مثل الكربون، السليكون يمكن أن يخلق الجزيئات التي هي كبيرة بما فيه الكفاية لحمل المعلومات البيولوجية.

ومع ذلك، للسليكون عيوب عدة كبديل للكربون. السليكون، خلافا للكربون، يفتقر إلى القدرة على شكل روابط كيميائية مع أنواع مختلفة من الذرات كما هو ضروري لتعدد المواد الكيميائية المطلوبة للتمثيل الغذائي.  العناصر  اللازمة لإنشاء المجموعات الوظيفية العضوية مع الكربون تشمل  الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين، والفوسفور، والكبريت والمعادن مثل الحديد والمغنيسيوم والزنك. من ناحية أخرى، يتفاعل السليكون، مع عدد قليل جداً من أنواع أخرى من الذرات. وهذا يرجع إلى أن ذرات السيليكون هي أكبر بكثير، لها كتلة أكبر ونصف القطر الذري، وحتى صعوبة تشكيل روابط مزدوجة. 

• بورانات بشكل خطير متفجرة في الغلاف الجوي للأرض، ولكن ستكون أكثر استقرارا في البيئة الأقل تفاعلية . ومع ذلك، وفرة البورون الكونية منخفضة يجعلها أقل احتمالاً من الكربون كقاعدة للحياة. 
• المعادن المختلفة، جنبا إلى جنب مع الأكسجين، يمكن أن تشكل هياكل معقدة جداً ومستقرة حرارياً تحاكي تلك المركبات العضوية؛ الأحماض الهيتيروبولية هي واحدة من هذه الأسرة. بعض أكاسيد المعادن أيضا مشابهة للكربون في قدرتها على تشكيل هياكل نانو وبلورات الماس مثل (مثل مكعب زركونيا). التيتانيوم و الألمنيوم و المغنزيوم والحديد كل شيء أكثر وفرة في قشرة الأرض من الكربون. ولذلك فان الحياة المستندة علي أكسيد المعادن من المحتمل ان تكون ممكنة تحت ظروف معينة، بما في ذلك ( درجات الحرارة العالية) التي ستكون فيها الحياة القائمة على الكربون غير محتملة.[2] عن طريق تعديل مضمون أكسيد المعدن، يمكن الحصول على ثقوب والتي تعمل كغشاء  يسهل اختراقه، سامحا بشكل انتقائي دخول وخروج المواد الكيميائية  وفقا لحجم. 
• الكبريت هو أيضا قادر على تشكيل سلسلة طويلة من الجزيئات، لكنه يعاني من نفس مشاكل التفاعل مثل الفوسفور .الاستخدام البيولوجي للكبريت كبديل الكربون هو محض افتراضية خاصة لأن الكبريت عادة يشكل فقط سلاسل خطية . (الاستخدام البيولوجي للكبريت كإلكترون متقبل على نطاق واسع ويمكن ارجاعه 3.5 مليار سنة على الأرض، وبالتالي يسبق استخدام الأكسجين الجزيئي.[3] البكتيريا المختزلة للكبريت يمكنها الاستفادة من عنصر الكبريت بدلا من الأكسجين، والحد من استخدام الكبريت وكبريتيد الهيدروجين.)

تصور الفنان  كيف تبدو الحياة علي الكوكب مع الأمونيا.

الأمونيا جزيء (NH₃) ، مثل جزيء الماء متوفر في الكون، كونه مركب من الهيدروجين (أبسط العناصر الشائعة) مع آخر شائع جدا وهو عنصر النيتروجين. الدور الممكن  للأمونيا السائلة كبديل للمذيبات هو فكرة تعود على الأقل إلى عام 1954 ، عندما اثار  ج. ب. س. هالدين  هذا الموضوع في ندوة عن اصل الحياة.[13]

الأمونيا، مثل الماء، إما أن يقبل أو يعطي H⁺ أيون. عندما  يقبل H⁺, فهو يشكل الأمونيوم الموجب (NH₄⁺) ، المماثل للهيدرونيوم (H₃O⁺).و عندما يعطي H⁺ أيون، فهو يشكل انيون الاميد (NH₂⁻), المماثل إلى هيدروكسيد الأنيون (OH⁻). بالمقارنة مع المياه فان الأمونيا هو أكثر ميلا لقبول H⁺ أيون، وأقل ميلا إلى التبرع بواحد; انه  نيوكليوفيل قوي. مجموعة الكربونيل (C=O) ، والتي تستخدم كثيرا في  الكيمياء الحيوية، لن تكون مستقرة في محلول الأمونيا، ولكن مجموعة الامين المماثلة (C=NH) يمكن أن تستخدم بدلا من ذلك.[14][15]

نظرية الهيكل الداخلي لتيتان ، المحيط تحت السطح يظهر بالأزرق.[16]

الميثان (CH₄) هو هيدروكربوني بسيط : هو مركب من اثنين من العناصر الأكثر شيوعا في الكون الهيدروجين والكربون. له وفرة كونية مقارنة مع الأمونيا. الهيدروكربونات يمكن أن تعمل كمذيب على نطاق واسع من درجات الحرارة، ولكن تفتقر  القطبية. إسحاق أسيموف، الكيميائي و كاتب الخيال العلمي، اقترح في عام 1981 أن الدهون يمكن أن تشكل بديلا عن البروتينات في غير المذيبات القطبية مثل غاز الميثان. تتكون البحيرات  من خليط من الهيدروكربونات، بما في ذلك غاز الميثان و الإيثان ، و التي قد تم الكشف عنها على سطح تيتان من قبل كاسيني الفضائية.[17][18][19][20]

فلوريد الهيدروجين (HF) ، مثل الماء، هو جزيء قطبي، بسبب قطبيته يمكنه ان يذيب العديد من المركبات الأيونية.درجة انصهاره -84 °C و درجة الغليان هي 19.54 درجة مئوية (عند الضغط الجوي); الفرق بين الاثنين هو أكثر قليلا من 100 K. HF و أيضا يصنع روابط الهيدروجين مع جارته من الجزيئات، كما يفعل الماء والأمونيا. وقد اعتبر مذيبا ممكنا للحياة من قبل العلماء مثل بيتر سنيث  و كارل ساجان.[15][21]

كبريتيد الهيدروجين هو المناظر الاقرب كيميائيا إلى الماء، [22] ولكن أقل قطبية ومذيب غير عضوي ضعيف.[15] كبريتيد الهيدروجين وفير جدا على قمر كوكب المشتري  Io, و قد يكون في شكل سائل على بعد مسافة قصيرة تحت السطح .[23] على كوكب به محيطات من كبريتيد الهيدروجين فان مصدر كبريتيد الهيدروجين يمكن أن يأتي من البراكين، وفي هذه الحالة يمكن أن تكون مختلطة مع قليلا من فلوريد الهيدروجين التي يمكن أن يساعد على إذابة المعادن.الحياة بكبريتيد الهيدروجين  يمكنها استخدام خليط من أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون باعتبارها مصدر الكربون.

حمض الكبريتيك (H₂SO₄).

المذيبات الأخرى المقترحة:

• السوائل فوق الحرجة: ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج و الهيدروجين فوق الحرج[24]
• مركبات الهيدروجين البسيطة:  كلوريد الهيدروجين[25]
• المركبات المعقدة: حمض الكبريتيك, الفورماميد, الميثانول
• سوائل منخفضة الحرارة: النيتروجين السائل, و الهيدروجين
• سوائل مرتفعة الحرارة: كلوريد الصوديوم[26]