|
Строительные блоки жизни стабильны в условиях Венеры
|
|
|
|
Если в Солнечной системе есть жизнь за пределами Земли, ее можно найти в облаках Венеры. В отличие от чрезвычайно негостеприимной поверхности планеты, облачный слой Венеры, который простирается на высоту от 30 до 40 миль над поверхностью, имеет более мягкие температуры, которые могли бы поддерживать некоторые экстремальные формы жизни. Ученые предположили, что если оно существует, то любой обитатель венерианских облаков будет сильно отличаться от форм жизни на Земле. Это потому, что сами облака состоят из высокотоксичных капель серной кислоты — сильно коррозионного химического вещества, которое, как известно, растворяет металлы и разрушает большинство биологических молекул на Земле. Но новое исследование ученых Массачусетского технологического института может оспорить это предположение. Опубликованное сегодня в журнале Astrobiology исследование сообщает, что на самом деле некоторые ключевые строительные блоки жизни могут сохраняться в растворах концентрированной серной кислоты.
|
|
|
|
Авторы исследования обнаружили, что 19 аминокислот, необходимых для жизни на Земле, остаются стабильными в течение четырех недель, если поместить их во флаконы с серной кислотой в концентрациях, аналогичных концентрациям в облаках Венеры. В частности, они обнаружили, что молекулярная "основа" всех 19 аминокислот оставалась неповрежденной в растворах серной кислоты с концентрацией от 81% до 98%. "Что абсолютно удивительно, так это то, что концентрированная серная кислота не является растворителем, который повсеместно враждебен органической химии", - говорит соавтор исследования Януш Петковский, 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 о возможности жизни на Венере", - добавляет автор исследования Сара Сигер, профессор планетарных наук Массачусетского технологического института 1941 года выпуска в EAPS и профессор кафедр физики и астрономии. из области воздухоплавания и астронавтики. "Это не значит, что жизнь там будет такой же, как здесь. На самом деле, мы знаем, что этого не может быть. Но эта работа выдвигает идею о том, что облака Венеры могли поддерживать сложные химические вещества, необходимые для жизни".
|
|
|
Соавторами исследования являются первый автор Максвелл Сигер, студент химического факультета Вустерского политехнического института и сын Сигера, и Уильям Бейнс, научный сотрудник Массачусетского технологического института и ученый Кардиффского университета. Поиски жизни в облаках Венеры в последние годы набрали обороты, отчасти благодаря спорному обнаружению фосфина — молекулы, которая считается одним из признаков жизни — в атмосфере планеты. Хотя это обнаружение остается предметом дискуссий, новости вновь подняли старый вопрос: может ли родственная Земле планета на самом деле содержать жизнь? В поисках ответа ученые планируют несколько миссий на Венеру, включая первую миссию на планету, финансируемую в основном из частных источников, при поддержке калифорнийской компании Rocket Lab. Цель этой миссии, в которой Сигер является главным научным исследователем, - отправить космический аппарат сквозь облака планеты, чтобы проанализировать их химический состав 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 стабильными в облаках Венеры, которые, по оценкам, на порядки более кислые, чем самые кислые места на Земле. "У людей сложилось впечатление, что концентрированная серная кислота является чрезвычайно агрессивным растворителем, который разнесет 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 это делают в своей нынешней 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, сильно кислые облака Венеры пригодны для жизни, хотя и не обязательно обитаемы.
|
|
|
|
В своем новом исследовании команда сосредоточила свое внимание на аминокислотах — молекулах, которые объединяются для образования незаменимых белков, каждый из которых выполняет свою специфическую функцию. Каждое живое существо на Земле нуждается в аминокислотах для производства белков, которые, в свою очередь, выполняют функции поддержания жизни - от расщепления пищи до выработки энергии, наращивания мышечной массы и восстановления тканей. "Если вы рассматриваете четыре основных строительных элемента жизни как основания нуклеиновых кислот, аминокислоты, жирные кислоты и углеводы, мы продемонстрировали, что некоторые жирные кислоты могут образовывать мицеллы и везикулы в серной кислоте, а основания нуклеиновых кислот стабильны в серной кислоте. Было показано, что углеводы обладают высокой реакционной способностью в серной кислоте", - объясняет Максвелл Сигер. "Таким образом, нам остались только аминокислоты в качестве последнего основного строительного блока для изучения".
|
|
|
|
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 всего живого 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 оставила флаконы инкубироваться в течение суток, прежде чем отправить их в лабораторию химического приборостроения Массачусетского технологического института (DCIF), общую лабораторию, работающую круглосуточно, которая предлагает ряд автоматизированных и ручных приборов 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.
|
|
|
|
Проанализировав каждый флакон несколько раз в течение четырех недель, ученые, к своему удивлению, обнаружили, что основная молекулярная структура, или "костяк", в 19 из 20 аминокислот оставалась стабильной и неизменной даже в условиях высокой кислотности. "Просто показ того, что этот каркас стабилен в серной кислоте, не означает, что на Венере есть жизнь", - отмечает Максвелл Сигер. "Но если бы мы показали, что этот каркас был нарушен, тогда не было бы никаких шансов на жизнь в том виде, в каком мы ее знаем". "Теперь, с открытием того, что многие аминокислоты и нуклеиновые кислоты стабильны в 98%-ной серной кислоте, возможность существования жизни в серной кислоте может показаться не такой уж надуманной или фантастической", - говорит Санджай Лимайе, планетолог из Висконсинского университета, который изучал Венеру более 45 лет. лет, и который не принимал участия в этом исследовании. "Конечно, впереди много препятствий, но от жизни, которая эволюционировала в воде и адаптировалась к серной кислоте, нелегко отмахнуться".
|
|
|
|
Команда признает, что химический состав облаков Венеры, вероятно, более беспорядочный, чем условия исследования в "пробирке". Например, ученые измерили различные примеси газов, в дополнение к серной кислоте, в облаках планеты. Таким образом, команда планирует включить определенные примеси газов в будущие эксперименты. "Сейчас в мире есть всего несколько групп, которые работают над химией серной кислоты, и все они согласятся, что интуицией не обладает никто", - добавляет Сара Сигер. "Я думаю, мы просто больше всего на свете рады тому, что этот последний результат добавляет еще одно "да" в пользу возможности существования жизни на Венере".
|
|
|
|
Источник
|
