Венеру часто описывают как адский пейзаж. Температура поверхности превышает температуру плавления свинца, и хотя в ее атмосфере преобладает углекислый газ, в ней содержится достаточно серной кислоты, чтобы соответствовать сравнению с Аидом.
Но условия в обширной атмосфере Венеры неравномерны. 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 недоступны. 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 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 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 сконцентрирована в отдельных облаках, а не рассеяна по всей ее атмосфере.
«Поверхность Венеры стерилизует, но облачный слой включает области с температурами и давлением, 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 особенности» 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. Недавние исследования подтверждают идею о том, что сложные органические молекулы , включая аминокислоты и азотистые 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), а также механизм коммуникации и обмена между ними», — пишут Дуздевич и его коллеги-исследователи.
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.
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, которая может образовывать сети водородных связей, имеет высокую теплоемкость и, конечно, широко распространена на Земле. Но она не везде распространена.
Критически важно, что 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 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 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 своей звезды», — объясняют исследователи.
И, конечно же, на Венере в больших количествах присутствует серная кислота.
«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, может ли жизнь каким-то образом выжить в облаках Венеры, не решится никогда. Мы новички в астробиологической игре, и мы 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 могли бы ответить на этот вопрос (такие важные вопросы решаются 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.
