Если в солнечной системе за пределами Земли есть жизнь, ее можно найти в облаках Венеры. В отличие от крайне негостеприимной поверхности планеты, облачный слой Венеры, простирающийся на 30-40 миль над поверхностью, отличается более низкими температурами, которые могут поддерживать некоторые экстремальные формы жизни.
Если бы они существовали, ученые предположили, что любой обитатель венерианских облаков выглядел бы совсем не так, как формы жизни на Земле. Это потому, что сами облака состоят из высокотоксичных капель серной кислоты - чрезвычайно агрессивного химического вещества, которое, как известно, растворяет металлы и разрушает большинство биологических молекул на Земле.
Авторы исследования обнаружили, что 19 аминокислот, которые необходимы для жизни на Земле, стабильны в течение четырех недель при помещении во флаконы с серной кислотой в концентрациях, аналогичных концентрациям в облаках Венеры. В частности, они обнаружили, что молекулярная "основа" всех 19 аминокислот оставалась нетронутой в растворах серной кислоты с концентрацией от 81% до 98%.
"Что абсолютно удивительно, так это то, что концентрированная серная кислота не является растворителем, повсеместно враждебным органической химии", - говорит соавтор исследования Януш Петковски, научный сотрудник Департамента наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института (EAPS).
"Мы обнаруживаем, что строительные блоки жизни на Земле стабильны в серной кислоте, и это очень интригует для идеи возможности существования жизни на Венере", - добавляет автор исследования Сара Сигер, профессор планетарных наук Массачусетского технологического института 1941 года выпуска в EAPS и профессор кафедр физики, аэронавтики и астронавтики. "Это не означает, что жизнь там будет такой же, как здесь. На самом деле, мы знаем, что этого не может быть. Но эта работа продвигает идею о том, что облака Венеры могут содержать сложные химические вещества, необходимые для жизни ".
Среди соавторов исследования - первый автор Максвелл Сигер, студент химического факультета Вустерского политехнического института и сын Сигера, и Уильям Бейнс, научный сотрудник Массачусетского технологического института и ученый из Кардиффского университета.
В поисках ответа ученые планируют несколько миссий на Венеру, в том числе первую миссию, финансируемую в основном частными лицами, при поддержке калифорнийской компании Rocket Lab. Эта миссия, в которой Сигер является научным руководителем, направлена на то, чтобы отправить космический корабль сквозь облака планеты для анализа их химического состава на наличие признаков органических молекул.
В преддверии запуска миссии в январе 2025 года Сигер и ее коллеги тестировали различные молекулы в концентрированной серной кислоте, чтобы увидеть, какие фрагменты жизни на Земле также могут быть стабильны в облаках Венеры, которые, по оценкам, на порядки кислотнее, чем в самых кислых местах на Земле.
"У людей сложилось впечатление, что концентрированная серная кислота - чрезвычайно агрессивный растворитель, который разорвет все на куски", - говорит Петковски. "Но мы обнаруживаем, что это не обязательно так".
Фактически, команда ранее показала, что сложные органические молекулы, такие как некоторые жирные кислоты и нуклеиновые кислоты, остаются удивительно стабильными в серной кислоте. Ученые тщательно подчеркивают, как они делают в своей текущей статье, что "сложная органическая химия - это, конечно, не жизнь, но без нее жизни нет".
Другими словами, если определенные молекулы могут сохраняться в серной кислоте, то, возможно, высококислотные облака Венеры пригодны для жизни, хотя и не обязательно обитаемы.
В своем новом исследовании команда сосредоточила свое внимание на аминокислотах — молекулах, которые в сочетании образуют незаменимые белки, каждый со своей специфической функцией. Каждому живому существу на Земле требуются аминокислоты для производства белков, которые, в свою очередь, выполняют жизнеобеспечивающие функции, от расщепления пищи до выработки энергии, наращивания мышечной массы и восстановления тканей.
Ученые начали свои исследования серной кислоты во время пандемии, проводя свои эксперименты в домашней лаборатории. С тех пор Сигер и ее сын продолжали работать над химией концентрированной серной кислоты. В начале 2023 года они заказали образцы порошка из 20 "биогенных" аминокислот — тех аминокислот, которые необходимы для всей жизни на Земле. Они растворили каждый тип аминокислот во флаконах с серной кислотой, смешанной с водой, в концентрациях 81% и 98%, которые соответствуют диапазону, существующему в облаках Венеры.
Затем команда позволила пробиркам инкубироваться в течение суток, прежде чем транспортировать их в приборный центр департамента химии Массачусетского технологического института (DCIF), общую лабораторию, работающую круглосуточно, которая предлагает ряд автоматизированных и ручных инструментов для использования учеными Массачусетского технологического института. Со своей стороны, Сигер и ее команда использовали лабораторный спектрометр ядерного магнитного резонанса (ЯМР) для анализа структуры аминокислот в серной кислоте.
После анализа каждого флакона несколько раз в течение четырех недель ученые, к своему удивлению, обнаружили, что основная молекулярная структура, или "остов" 19 из 20 аминокислот, оставалась стабильной и неизменной даже в условиях высокой кислотности.
"Просто демонстрация того, что этот остов стабилен в серной кислоте, не означает, что на Венере есть жизнь", - отмечает Максвелл Сигер. "Но если бы мы показали, что эта основа была нарушена, тогда не было бы никаких шансов на жизнь в том виде, в каком мы ее знаем".
"Теперь, с открытием, что многие аминокислоты и нуклеиновые кислоты стабильны в 98%-ной серной кислоте, возможность выживания жизни в серной кислоте может показаться не такой уж надуманной или фантастической", - говорит Санджай Лимайе, планетолог из Университета Висконсина, который изучал Венеру более 45 лет и который не принимал участия в этом исследовании. "Конечно, впереди нас ждет множество препятствий, но жизнь, которая эволюционировала в воде и адаптировалась к серной кислоте, нелегко игнорировать".
Команда признает, что химический состав облаков Венеры, вероятно, более беспорядочный, чем условия исследования в "пробирке". Например, ученые измерили различные следы газов, в дополнение к серной кислоте, в облаках планеты. Таким образом, команда планирует включить определенные следы газов в будущие эксперименты.
"Сейчас в мире всего несколько групп, которые работают над химией в серной кислоте, и все они согласятся, что интуицией никто не обладает", - добавляет Сара Сигер. "Я думаю, что мы просто более всего счастливы, что этот последний результат добавляет еще одно "да" в пользу возможности существования жизни на Венере".
Источник: Astrobiology, Массачусетский технологический институт
На изображении:
Исследователи Массачусетского технологического института обнаружили, что аминокислоты — основные строительные блоки для жизни на Земле — стабильны в высококонцентрированной серной кислоте. Их результаты подтверждают идею о том, что те же молекулы могут быть стабильны в облаках Венеры с высоким содержанием серы.
Автор: JAXA / Дж. Дж. Петковски
Дополнительные материалы
