Жизнь на Венере может развиваться в серной кислоте

Среди каменистых планет Венера имеет самую большую по объему атмосферу. И хотя ее поверхность негостеприимна, в ее атмосфере есть области, похожие на земную атмосферу больше, чем на всех остальных небесных телах в Солнечной системе. Ученые задавались вопросом, может ли жизнь выживать в верхних слоях атмосферы планеты, а открытие потенциального биомаркера фосфина (хотя позже оно было опровергнуто) вызвало еще больший интерес.

Одна из причин, по которой Венера постоянно фигурирует в дискуссиях о возможности обитаемости, заключается в том, что она доступна, в то время как экзопланеты — нет. До Венеры относительно легко добраться, и в настоящее время у нас есть один аппарат на орбите планеты— японский спутник «Акацуки». Еще три миссии к Венере запланированы на середину 2030-х годов: Veritas и DAVINCI NASA и EnVision ESA.

Никто не знает, найдем ли мы жизнь на Венере. Но планета может многому научить нас в области химии и биологии различных форм жизни.

В новом исследовании команда ученых протестировала различные строительные блоки жизни в условиях, похожих на условия Венеры, чтобы выяснить, смогут ли они противостоять опасной природе планеты.

Поверхность Венеры не является кандидатом на обитаемость. Но некоторые регионы в ее атмосфере могут для жизни подойти. Дело в том, что большая часть серной кислоты на Венере сосредоточена в отдельных облаках, а не рассеяна по всей атмосфере.

«Поверхность Венеры стерилизует любую форму жизни, но облачный покров включает в себя области с температурой и давлением, которые условно считаются совместимыми с жизнью. Однако считается, что венерианские облака состоят из концентрированной серной кислоты», — поясняют авторы.

Они хотели проверить, сможет ли какая-либо из «фундаментальных форм жизни» противостоять сложным условиям Венеры. Может ли какая-нибудь химия жизни противостоять серной кислоте?

«Органическая химия в концентрированной серной кислоте редко изучается, но при этом удивительно богата. Последние работы подтверждают идею о том, что сложные органические молекулы, включая аминокислоты и нуклеотиды, 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, хотя и неземной. Но для этого требуется особая структура биомолекул, и именно этому посвящено исследование.

«Одна из фундаментальных особенностей жизни — клеточность: разграничение "внутри" (содержимое клетки, включая информацию, молекулы и все их взаимодействия) и "снаружи" (окружающая среда), а также механизм коммуникации и обмена между ними», — пишут ученые.

Исследователи сосредоточились на липидах — мембранах, определяющих структуру клеток. Липиды — основа клеточной структуры, причем не только как мембраны между клетками, но и как мембраны, создающие отдельные части внутреннего пространства клеток. «Клеточная мембрана особенно важна в экстремальных условиях, поскольку она должна помогать поддерживать гомеостаз внутриклеточной среды в суровых внешних условиях», — пишут авторы.

Исследователи провели лабораторные эксперименты, чтобы выяснить, могут ли липиды противостоять суровой среде Венеры. Они задались двумя вопросами: 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 липиды в пробирки, подвергли их воздействию серной кислоты различной концентрации и измерили каждую пробу через определенные промежутки времени. Результаты показали, что некоторые липиды могут пережить воздействие кислоты и даже сформировать структуры.

Полученные результаты говорят о том, что в присутствии серной кислоты могут образовываться и сохраняться стабильные клеточные мембраны. Жизнь использует воду в качестве растворителя, потому что это полярная молекула, способная образовывать сети водородных связей, обладающая высокой теплоемкостью и, конечно же, в изобилии присутствующая на Земле. Но она есть не везде.

Критически важное исследование показывает, что некоторые аспекты химии жизни не требуют воды в качестве растворителя. Вместо этого они могут использовать в качестве растворителя серную кислоту. «Мы показываем неожиданную стабильность сложных мембранных структур в другом полярном растворителе — концентрированной серной кислоте», — пишут авторы.

«Концентрированная серная кислота как планетарный растворитель может быть широко распространена на экзопланетах, и на экзо-венерах, и на других каменистых планетах, которые полностью высохли в результате активности их звезды-хозяина», — объясняют исследователи. И, конечно же, серная кислота присутствует на Венере в больших количествах.

«Концентрированная серная кислота также присутствует в непосредственной близости от нашей планеты в качестве преобладающей жидкости в облаках Венеры, что еще больше подчеркивает ее важность для планетологии, обитаемости планет и астробиологии», — пишут авторы.

Вопрос о том, может ли жизнь каким-то образом выживать и развиваться в облаках Венеры, не теряет своей актуальности. Это исследование не дает доказательств, которые могут ответить на вопрос возможна жизнь в серной кислоте — на такие большие вопросы ответы даются постепенно, — но оно дает интригующий результат.

«Демонстрируя стабильность липидных мембран в этом агрессивном растворителе, мы сделали значительный шаг вперед в изучении потенциальной пригодности для жизни облака концентрированной серной кислоты на Венере», — заключают авторы.