Венеру часто называют адским пейзажем. Температура поверхности превышает температуру плавления свинца, и хотя в его атмосфере преобладает углекислый газ, она содержит достаточно серной кислоты, чтобы ее можно было сравнить с Аидом.
Но условия на всей обширной атмосфере Венеры не однородны. Есть места, где некоторые строительные блоки жизни могут противостоять негостеприимной природе планеты.
Среди каменистых планет Венера имеет самую большую по объему атмосферу. Таким образом, хотя его поверхность негостеприимна, в его атмосфере есть регионы, наиболее похожие на Землю из всех остальных мест Солнечной системы. Ученые задавались вопросом, может ли жизнь выжить в некоторых частях верхних слоев атмосферы планеты, и открытие потенциального биомаркера фосфина (хотя позже оно было опровергнуто) вызвало еще больший интерес.
Одна из причин, по которой Венера продолжает обсуждаться в дискуссиях об обитаемости, заключается в том, что она доступна, а экзопланеты — нет. До Венеры легко добраться, и в настоящее время у нас есть один орбитальный аппарат — японский космический корабль «Акацуки». На середину 2030-х годов запланированы еще три миссии на Венеру: Veritas и DAVINCI НАСА и EnVision ЕКА.
Никто не уверен, что мы найдем жизнь на Венере. Но планета может многому нас научить в области химии и биологии и их пределов.
В новом исследовании группа ученых протестировала различные строительные блоки в условиях, подобных Венере, чтобы увидеть, смогут ли они противостоять опасной природе планеты. Исследование звучит так: «Простые липиды образуют стабильные структуры высшего порядка в концентрированной серной кислоте». Ведущий автор — Дэниел Дуздевич с химического факультета Чикагского университета. Статья сейчас находится в предварительной печати и отправлена в журнал Astrobiology.
Поверхность Венеры не является кандидатом на обитаемость. Но регионы в его атмосфере могут быть. Проблема в том, что большая часть серной кислоты Венеры сконцентрирована в отдельных облаках, а не рассеяна по ее атмосфере.
«Поверхность Венеры стерилизуется, но облачный покров включает регионы с температурой и давлением, которые традиционно считаются совместимыми с жизнью. Однако считается, что венерианские облака состоят из концентрированной серной кислоты», — объясняют авторы.
Они хотели проверить, смогут ли какие-либо «фундаментальные особенности» жизни противостоять сложным условиям Венеры. Может ли какая-либо химия жизни противостоять серной кислоте?
«Органическая химия концентрированной серной кислоты редко изучается, но на удивление богата. Недавние работы подтверждают 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 это требует большей сложности, и именно на этом фокусируется данное исследование.
«Одной фундаментальной особенностью жизни является клеточность: дифференциация «внутри» (содержимое клетки, включая информацию, молекулы и все их взаимодействия) и «снаружи» (окружающая среда), а также механизм коммуникации и обмена. между ними», — пишут Дуздевич и его коллеги.
Исследователи сосредоточились на липидах — мембранах, образующих 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, смогут ли липиды противостоять суровым условиям Венеры. Они задали два вопроса: могут ли простые липиды противостоять разложению серной кислотой и могут ли липиды образовывать стабильные структуры более высокого порядка, как это происходит в клетках?
Исследователи поместили массы липидов во флаконы, подвергли их воздействию серной кислоты различной концентрации и измеряли каждый флакон через определенные промежутки времени. Их результаты показывают, что некоторые липиды могут выдерживать воздействие кислоты и даже образовывать структуры.
Заинтересованные читатели могут самостоятельно изучить детальную химию.
Таким образом, результаты показывают, что стабильные мембраны могут образовываться и сохраняться в присутствии серной кислоты. Жизнь использует воду в качестве растворителя, потому что это полярная молекула, может образовывать сети водородных связей, обладает высокой теплоемкостью и, конечно же, ее много на Земле. Но не везде он в изобилии.
Важно отметить, что это исследование показывает, что некоторые аспекты химии жизни не требуют воды в качестве растворителя. Вместо этого они могут терпеть и использовать серную кислоту в качестве растворителя. «Здесь мы показываем 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 в качестве планетарного растворителя может быть широко распространена на экзопланетах, как на экзо-Венерах, так и на других скалистых планетах, которые высыхают в результате звездной активности их звезды-хозяина», — объясняют исследователи.
И, конечно же, на Венере в больших количествах присутствует серная кислота.
«Концентрированная серная кислота также присутствует в непосредственной близости от нашей планеты в качестве доминирующей жидкости в облаках Венеры, что еще больше подчеркивает ее важность для планетарной науки, планетарной обитаемости и астробиологии», — пишут авторы.
Вопрос о том, сможет ли жизнь каким-то образом выжить в облаках Венеры, не исчезнет. Мы новички в астробиологии и просто не в состоянии что-то исключать. Это может показаться надуманным, но наука — это игра с доказательствами, а доказательства могут быть удивительными.
Это исследование не представляет доказательств, которые могли бы ответить на этот вопрос — на такие важные вопросы ответы даются постепенно, — но оно представляет интригующий результат.
«Продемонстрировав стабильность липидных мембран в этом агрессивном растворителе, мы сделали значительный шаг вперед в изучении потенциальной обитаемости облачной среды концентрированной серной кислоты на Венере», — заключают авторы.
