Życie na Wenus? „Bardzo zaskakujące” odkrycie MIT dotyczące stabilności aminokwasów

Wyniki wskazują na zmętnienie Wenus Może być gościnny dla niektórych form życia.

Jeśli w Układzie Słonecznym poza Ziemią istnieje życie, może ono istnieć w chmurach Wenus. W przeciwieństwie do niegościnnej powierzchni planety, warstwa chmur Wenus, która rozciąga się na wysokość od 30 do 60 km nad powierzchnią, charakteryzuje się bardziej umiarkowanymi temperaturami, które mogą sprzyjać niektórym ekstremalnym formom życia.

Gdyby tak było, naukowcy postawili hipotezę, że wszyscy mieszkańcy różowej chmury wyglądaliby zupełnie inaczej niż formy życia na Ziemi. Dzieje się tak dlatego, że same chmury składają się z wysoce toksycznych kropelek kwasu siarkowego kwaśny – Silnie żrąca substancja chemiczna, o której wiadomo, że rozpuszcza metale i niszczy większość cząsteczek biologicznych na Ziemi.

Ale przeprowadzono nowe badanie Instytut Technologii w Massachusetts Naukowcy mogą podważyć to założenie. Opublikowano 18 marca w czasopiśmie AstrobiologiaZ badania wynika, że ​​faktycznie w stężonych roztworach kwasu siarkowego mogą przetrwać niektóre pierwiastki niezbędne do życia.

Autorzy badania odkryli, że 19 Aminokwasy Które są niezbędne do życia na Ziemi i są stabilne przez okres do czterech tygodni, jeśli zostaną umieszczone w fiolkach zawierających kwas siarkowy w stężeniach podobnych do tych występujących w obłokach Wenus. W szczególności odkryli, że molekularny „szkielet” wszystkich 19 aminokwasów pozostaje nienaruszony w roztworach kwasu siarkowego o stężeniach w zakresie od 81 do 98 procent.

„Dość zaskakujące jest to, że stężony kwas siarkowy nie jest powszechnie wrogim rozpuszczalnikiem dla chemii organicznej” – mówi współautor badania Janusz Petkowski, pracownik naukowy na Wydziale Nauk o Ziemi, Atmosferze i Planetach MIT (EAPS).

„Odkryliśmy, że pierwiastki niezbędne do życia na Ziemi są stabilne w kwasie siarkowym, co jest bardzo interesujące z punktu widzenia możliwości życia na Wenus” – dodaje autorka badania Sarah Seager, profesor nauk planetarnych na MIT w 1941 r. Jest profesorem na wydziałach fizyki oraz aeronautyki i astronautyki. „Nie oznacza to, że życie tam byłoby takie samo jak tutaj. W rzeczywistości wiemy, że tak nie może być. Jednak ta praca utwierdza w przekonaniu, że chmury Wenus mogą wspierać złożone substancje chemiczne potrzebne do życia.”

Współautorami badania są pierwszy autor Maxwell Seager, student studiów licencjackich na Wydziale Chemii Worcester Polytechnic Institute i syn Seagera, oraz William Baines, pracownik naukowy w MIT i naukowiec na Uniwersytecie w Cardiff.

Elementy budulcowe kwasu

Poszukiwania życia w obłokach Wenus nabrały w ostatnich latach tempa, częściowo spowodowane kontrowersyjnym odkryciem fosfiny – cząsteczki uważanej za jeden z oznak życia – w atmosferze planety. Chociaż odkrycie to jest wciąż przedmiotem dyskusji, wiadomość ta ożywiła stare pytanie: czy na siostrzanej planecie Ziemi rzeczywiście może istnieć życie?

W poszukiwaniu odpowiedzi naukowcy planują kilka misji na Wenus, w tym pierwszą misję na planetę finansowaną ze środków prywatnych, przy wsparciu kalifornijskiej firmy rakietowej Rocket Lab. Misja, której Seager jest głównym badaczem naukowym, ma na celu wysłanie statku kosmicznego przez chmury planety w celu przeanalizowania jej składu chemicznego pod kątem obecności cząsteczek organicznych.

Przed wystrzeleniem misji w styczniu 2025 r. Seager i jej współpracownicy przetestowali różne cząsteczki w stężonym kwasie siarkowym, aby zobaczyć, które części życia na Ziemi mogą być również stabilne w chmurach Wenus, które, jak się szacuje, są bardziej kwaśne niż rzędy wielkości. Najbardziej kwaśne miejsce na Ziemi.

„Ludzie myślą, że stężony kwas siarkowy to bardzo mocny rozpuszczalnik, który rozbije wszystko na kawałki” – mówi Petkowski. „Ale odkrywamy, że niekoniecznie jest to prawdą”.

Zespół wykazał już wcześniej, że złożone cząsteczki organiczne, takie jak niektóre kwasy tłuszczowe i kwasy nukleinowe, pozostają zaskakująco stabilne w kwasie siarkowym. Naukowcy chętnie podkreślają, tak jak robią to w swoim bieżącym artykule, że „złożona chemia organiczna to oczywiście nie życie, ale bez niej nie ma życia”.

Innymi słowy, jeśli pewne cząsteczki mogą przetrwać w kwasie siarkowym, silnie kwaśne chmury Wenus mogą nadawać się do zamieszkania, choć niekoniecznie do zamieszkania.

W nowym badaniu zespół skupił się na aminokwasach, czyli cząsteczkach, które łączą się, tworząc podstawowe białka, z których każde ma swoją specyficzną funkcję. Każdy żywy organizm na Ziemi potrzebuje aminokwasów do wytwarzania białek, które z kolei pełnią funkcje podtrzymujące życie, od rozkładania żywności po wytwarzanie energii, budowanie mięśni i naprawę tkanek.

„Jeśli spojrzeć na cztery elementy składowe życia, jak na zasady DNA, aminokwasy, kwasy tłuszczowe i węglowodany, udowodniliśmy, że niektóre kwasy tłuszczowe mogą tworzyć micele i pęcherzyki w kwasie siarkowym, a zasady DNA są stabilne w kwasie siarkowym. To wykazano, że węglowodany są bardzo kwaśne.Reakcja z kwasem siarkowym
Seager wyjaśnia. „To pozostawia nam jedynie aminokwasy jako ostateczny element budulcowy
Zostań.”

Stabilny kręgosłup

Naukowcy rozpoczęli badania nad kwasem siarkowym w czasie epidemii, a eksperymenty prowadzili w domowym laboratorium. Od tego czasu Seager i jej syn kontynuują prace nad chemią stężonego kwasu siarkowego. Na początku 2023 roku poprosili o próbki proszku zawierającego 20 „niezbędnych” aminokwasów – aminokwasów niezbędnych do powstania życia na Ziemi. Rozpuścili każdy rodzaj aminokwasu w fiolkach z kwasem siarkowym zmieszanym z wodą w stężeniach 81 i 98 procent, co odpowiada zakresowi występującemu w obłokach Wenus.

Następnie zespół pozostawił kolby w inkubatorze na jeden dzień, po czym przetransportował je do Departamentu Instrumentów Chemicznych (DCIF) MIT – wspólnego laboratorium, które działa 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu i oferuje szereg automatycznych i ręcznych instrumentów do użytku przez naukowców z MIT. Ze swojej strony Seager i jej zespół wykorzystali laboratoryjny spektrometr magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) do analizy struktury aminokwasów w kwasie siarkowym.

Po kilkukrotnej analizie każdej fiolki w ciągu czterech tygodni naukowcy ku swemu zdziwieniu odkryli, że podstawowa struktura molekularna, czyli „szkielet”, 19 z 20 aminokwasów pozostaje stabilna i niezmieniona nawet w silnie kwaśnych warunkach.

„Samo wykazanie, że ten szkielet jest stabilny w kwasie siarkowym, nie oznacza, że ​​na Wenus istnieje życie” – mówi Maxwell Seager. „Ale gdybyśmy wykazali, że ten kręgosłup jest uszkodzony, nie byłoby szans na życie, jakie znamy”.

„Teraz, po odkryciu, że wiele aminokwasów i kwasów nukleinowych jest stabilnych w 98-procentowym kwasie siarkowym, możliwość przetrwania życia w kwasie siarkowym może nie być aż tak naciągana ani fantastyczna” – mówi Sanjay Limaye, planetolog z uniwersytetu . z Wisconsin, który bada Wenus od ponad 45 lat, nie był zaangażowany w to badanie. „Oczywiście przed nami wiele przeszkód, ale życia, które wyewoluowało w wodzie i przystosowało się do kwasu siarkowego, nie można tak łatwo wykluczyć”.

Zespół przyznaje, że chemia chmur Wenus jest prawdopodobnie bardziej chaotyczna niż warunki panujące w probówce. Na przykład naukowcy zmierzyli różne gazy śladowe, a także kwas siarkowy w chmurach planety. W związku z tym zespół planuje włączyć do przyszłych eksperymentów pewną ilość gazów śladowych.

„Na świecie istnieje obecnie tylko kilka grup zajmujących się chemią kwasu siarkowego i wszystkie zgodziłyby się, że nikt nie ma intuicji” – dodaje Sarah Seager. „Myślę, że jesteśmy szczęśliwsi niż cokolwiek innego, ponieważ ten najnowszy wynik stanowi kolejne „tak” dla możliwości życia na Wenus”.

Odniesienie: „Stabilność 20 niezbędnych aminokwasów w stężonym kwasie siarkowym: implikacje dla możliwości zamieszkania na Wenus” Maxwella D. Seager, Sarah Seager, William Baines i Janusz J. Pętkowski, 18 marca 2024 r., Astrobiologia.
doi: 10.1089/ast.2023.0082