Радиолокационное изображение Венеры, созданное проектом визуализации солнечной системы и научной группой Magellan в Лаборатории обработки многоцелевых изображений JPL. Кредит: NASA/JPL
Венеру часто описывают как адский ландшафт. Температура поверхности превышает точку плавления свинца, и хотя в ее атмосфере преобладает углекислый газ, в ней содержится достаточно серной кислоты, чтобы соответствовать сравнению с Аидом.
Но условия во всей обширной атмосфере Венеры неоднородны. Есть места, где некоторые строительные блоки жизни могли бы противостоять негостеприимной природе планеты.
Среди каменистых планет Венера имеет самую большую по объему атмосферу. Таким образом, хотя ее поверхность негостеприимна, в ее атмосфере есть области, которые больше всего похожи на Землю, чем где-либо еще в Солнечной системе. Ученые задавались вопросом, может ли жизнь выжить в частях верхней атмосферы планеты, и открытие потенциального биомаркера фосфина (хотя позже оно было опровергнуто) вызвало еще больший интерес.
Одна из причин, по которой Венера постоянно всплывает в дискуссиях о ее обитаемости, заключается в том, что она доступна, в то время как экзопланеты — нет. До Венеры легко добраться, и в настоящее время у нас есть один орбитальный аппарат — японский космический аппарат Akatsuki. Еще три миссии на Венеру запланированы на середину 2030-х годов: Veritas и DAVINCI от NASA и EnVision от ESA.
Никто не уверен, что мы найдем жизнь на Венере. Но эта планета может многому нас научить в области химии и биологии и их ограничений.
В новом исследовании группа ученых протестировала различные строительные блоки в условиях, подобных венерианским, чтобы увидеть, смогут ли они выдержать опасную природу планеты. Исследование называется «Простые липиды образуют стабильные структуры более высокого порядка в концентрированной серной кислоте». Ведущий автор — Дэниел Дюздевич с химического факультета Чикагского университета. Статья сейчас размещена на сервере препринтов arXiv и отправлена в журнал Astrobiology.
Поверхность Венеры не является кандидатом на обитаемость. Но области в ее атмосфере могут быть. Проблема в том, что большая часть серной кислоты Венеры сосредоточена в дискретных облаках, а не рассеяна по всей ее атмосфере.
«Венерианская поверхность стерилизует, но облачный слой включает области с температурами и давлениями, которые традиционно считаются совместимыми с жизнью. Однако считается, что венерианские облака состоят из концентрированной серной кислоты», — объясняют авторы.
Они хотели проверить, могут ли какие-либо «фундаментальные характеристики» жизни выдержать сложные условия Венеры. Может ли какая-либо химия жизни противостоять серной кислоте?
«Органическая химия в концентрированной серной кислоте изучается редко, но на удивление богата, с недавними работами, поддерживающими идею о том, что сложные органические молекулы, включая аминокислоты и нуклеиновые основания, могут быть стабильными в этом необычном растворителе», — пишут авторы.
Если простые органические молекулы могут оставаться стабильными в серной кислоте, это интересное наблюдение в пользу жизни. Но для этого требуется больше сложности, и именно на этом фокусируется это исследование.
«Одной из фундаментальных особенностей жизни является клеточность: дифференциация «внутри» (содержимого клетки, включая информацию, молекулы и все их взаимодействия) и «снаружи» (окружающей среды), в дополнение к механизму коммуникации и обмена между ними», — пишут Дюздевич и его коллеги-исследователи.
На этом рисунке из исследования показаны везикулоподобные структуры, которые образовались после добавления концентрированной серной кислоты к твердым липидам. Каждая панель представляет собой отдельную область одного и того же образца, взятого в один и тот же день. Последующие изображения показали, что структуры оставались нетронутыми даже через семь дней. Автор: Дуздевич и др. 2024 г.
Исследователи сосредоточились на липидах, мембранах, которые определяют клетки. Липиды являются основой клеточной структуры, не только как мембраны между клетками, но и как мембраны, которые создают отдельные части внутренней части клеток.
«Клеточная мембрана особенно важна в экстремальных условиях, поскольку она должна помогать поддерживать гомеостаз внутриклеточной среды в условиях суровых внешних условий», — пишут авторы.
Исследователи провели лабораторные эксперименты, чтобы определить, могут ли липиды выдерживать суровые условия Венеры. Они задали два вопроса: могут ли простые липиды противостоять разложению серной кислотой и могут ли липиды образовывать стабильные структуры более высокого порядка, как в клетках?
Исследователи поместили массы липидов в пробирки и подвергли их воздействию серной кислоты разной концентрации, а затем измерили каждую пробирку через определенные интервалы времени. Их результаты показывают, что некоторые липиды могут выдерживать воздействие кислоты и даже образовывать структуры.
Заинтересованные читатели могут самостоятельно изучить подробную химию.
Подводя итог, результаты показывают, что стабильные мембраны могут образовываться и сохраняться в присутствии серной кислоты. Жизнь использует воду в качестве растворителя, поскольку это полярная молекула, может образовывать сети водородных связей, имеет высокую теплоемкость и, конечно, широко распространена на Земле. Но она не везде распространена.
Что особенно важно, это исследование показывает, что некоторые аспекты химии жизни не требуют воды в качестве растворителя. Вместо этого они могут переносить и использовать серную кислоту в качестве растворителя. «Здесь мы демонстрируем неожиданную стабильность сложных мембранных структур в другом полярном растворителе: концентрированной серной кислоте», — пишут авторы.
Что это означает для обитаемости экзопланет и астробиологии?
«Концентрированная серная кислота как планетарный растворитель может быть широко распространена на экзопланетах, как на экзо-Венерах, так и на других каменистых планетах, которые высыхают в результате звездной активности их звезды-хозяина», — объясняют исследователи.
И, конечно же, серная кислота присутствует в больших количествах на Венере.
«Концентрированная серная кислота также присутствует в непосредственной близости от нашей планеты как доминирующая жидкость в облаках Венеры, что еще больше подчеркивает ее важность для планетарной науки, обитаемости планет и астробиологии», — пишут авторы.
Вопрос о том, могла ли жизнь каким-то образом выжить в облаках Венеры, не решится сам собой. Мы новички в игре астробиологии и просто не в том положении, чтобы исключать что-либо. Это может показаться неправдоподобным, но наука — это игра доказательств, а доказательства могут быть неожиданными.
Это исследование не представляет доказательств, которые могут ответить на вопрос — на такие большие вопросы, как этот, ответы приходят постепенно, — но оно представляет интригующий результат.
«Продемонстрировав стабильность липидных мембран в этом агрессивном растворителе, мы сделали значительный шаг вперед в изучении потенциальной пригодности для жизни концентрированной сернокислотной облачной среды на Венере», — заключают авторы.
Дополнительная информация: Дэниел Дуздевич и др., Простые липиды образуют стабильные структуры более высокого порядка в концентрированной серной кислоте, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2409.12982
Информация о журнале: Астробиология, arXiv
Предоставлено Universe Today
