Исследователи из Массачусетского технологического института выяснили, что аминокислоты, основные строительные блоки жизни на Земле, остаются стабильными в высококонцентрированной серной кислоте. Эти результаты подтверждают предположение о том, что эти же молекулы могут сохраняться в облаках с высоким содержанием серы на Венере. Следовательно, облака Венеры могут быть пригодными для некоторых форм жизни.
Если в нашей Солнечной системе, за пределами Земли, существует жизнь, то, возможно, её можно найти в облаках Венеры. В отличие от поверхности планеты, облачный слой Венеры, находящийся на высоте 30-40 миль над поверхностью, обладает более мягкой температурой, которая может поддерживать некоторые экстремальные формы жизни.
Научные исследования предполагают, что живые существа, обитающие в облаках Венеры, будут отличаться от форм жизни на Земле. Это связано с тем, что облака состоят из высокотоксичных капель серной кислоты, которая является сильным разъедающим агентом, способным растворять металлы и разрушать большинство биологических молекул на Земле.
Однако новое исследование ученых из Массачусетского технологического института может опровергнуть это предположение. В их работе, опубликованной в журнале Astrobiology, утверждается, что некоторые ключевые компоненты жизни могут сохраняться в растворах концентрированной серной кислоты.
Исследователи обнаружили, что 19 аминокислот, необходимых для жизни на Земле, остаются стабильными в течение до четырех недель, если поместить их в пробирки с серной кислотой в концентрациях, аналогичных тем, что присутствуют в облаках Венеры. Они обнаружили, что молекулярная «основа» всех 19 аминокислот оставалась нетронутой в растворах серной кислоты с концентрацией от 81% до 98%.
«Чрезвычайно удивительно, что концентрированная серная кислота не является универсально враждебной для органической химии», — отмечает соавтор исследования Януш Петковски, научный сотрудник Департамента наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института (EAPS). «Мы обнаружили, что строительные блоки жизни на Земле остаются стабильными в серной кислоте, что очень интересно для предположения о возможной жизни на Венере», — добавляет автор исследования Сара Сигер. «Это не означает, что жизнь там будет такой же, как здесь. Мы знаем, что это невозможно. Но это исследование продвигает идею о том, что облака Венеры могут содержать сложные химические вещества, необходимые для жизни».
Исследования возможности существования жизни в облаках Венеры набрали обороты в последние годы, в частности после спорного обнаружения фосфина — молекулы, которая считается одним из признаков жизни, в атмосфере планеты. Хотя это обнаружение остается предметом дискуссий, оно снова подняло старый вопрос: существует ли жизнь на этой родственной Земле планете?
Для поиска ответа ученые планируют несколько миссий на Венеру, включая первую миссию на планету, которую поддерживает калифорнийская стартап-компания Rocket Lab. Эта миссия, в которой Сигер является главным научным исследователем, направлена на отправку космического аппарата через облака планеты для анализа их химического состава на предмет наличия признаков органических молекул.
Предшествуя запуску миссии в январе 2025 года, Сигер и её коллеги тестировали различные молекулы концентрированной серной кислоты, чтобы определить, какие фрагменты жизни на Земле также могут оставаться стабильными в облаках Венеры, которые, как оценивают, значительно более кислотные, чем самые кислотные места на Земле. «У людей сложилось впечатление, что концентрированная серная кислота — это чрезвычайно агрессивный растворитель, который разрушает все», — говорит Петковски. «Но мы обнаружили, что это не всегда так».
На самом деле, ранее команда уже демонстрировала, что сложные органические молекулы, такие как некоторые жирные кислоты и нуклеиновые кислоты, остаются удивительно стабильными в серной кислоте. Ученые осторожно подчеркивают, как и в своем нынешнем исследовании, что сложная органическая химия, конечно, не является жизнью, но без неё жизнь невозможна. Другими словами, если определенные молекулы могут сохраняться в серной кислоте, то, возможно, высококислотные облака Венеры подходят для жизни, хотя не обязательно для обитания.
В своем новом исследовании команда обратила внимание на аминокислоты — молекулы, из которых состоят основные белки, каждый из которых выполняет свою специфическую функцию. Каждый организм на Земле нуждается в аминокислотах для создания белков, которые, в свою очередь, осуществляют жизненно важные функции — от пищеварения до выработки энергии, роста мышц и регенерации тканей.
«Рассматривая четыре основных строительных блока жизни — основания нуклеиновых кислот, аминокислоты, жирные кислоты и углеводы, мы показали, что некоторые жирные кислоты могут образовывать мицеллы и везикулы в серной кислоте, а основания нуклеиновых кислот стабильны в серной кислоте. Было показано, что углеводы очень реакционноспособны в серной кислоте,» — объясняет Максвелл Сигер. — Оставались только аминокислоты как последний основной строительный блок для изучения».
Ученые начали изучать серную кислоту во время пандемии, проводя свои эксперименты в домашней лаборатории. С тех пор Сигер и ее сын продолжили работу над химией в концентрированной серной кислоте. В начале 2023 года они заказали порошковые образцы 20 биогенных аминокислот — аминокислот, которые необходимы для всего живого на Земле.
Они растворили каждый тип аминокислот в пробирках с серной кислотой, смешанной с водой, в концентрациях 81% и 98% процентов, что соответствует диапазону, существующему в облаках Венеры. Затем оставили пробирки инкубироваться на сутки, после чего перевезли их в лабораторию химического факультета Массачусетского технологического института, которая работает круглосуточно и предлагает ученым Массачусетского технологического института ряд автоматизированных и ручных приборов.
В свою очередь, Сигер и ее команда использовали спектрометр ядерного магнитного резонанса (ЯМР) лаборатории для анализа структуры аминокислот в серной кислоте. Проанализировав каждую пробирку несколько раз в течение четырех недель, ученые, к своему удивлению, обнаружили, что основная молекулярная структура, или «позвоночник», 19 из 20 аминокислот остается стабильной и неизменной даже в сильнокислых условиях.
«То, что мы показали, что эта основа стабильна в серной кислоте, еще не означает, что на Венере есть жизнь, — отмечает Максвелл Сигер. — Но если бы мы показали, что эта основа была нарушена, тогда не было бы никаких шансов на существование жизни в том виде, в котором мы ее знаем».
«Теперь, после открытия того, что многие аминокислоты и нуклеиновые кислоты стабильны в 98% серной кислоте, возможность выживания жизни в серной кислоте может оказаться не такой уж надуманной и фантастической, — говорит Санджай Лимайе, планетолог из Висконсинского университета, который изучает Венеру уже более 45 лет и не принимал участия в этом исследовании. — Конечно, впереди еще много препятствий, но жизнь, которая развивалась в воде и приспособилась к серной кислоте, не может быть так просто отвергнута».
Команда признает, что химия облаков Венеры, скорее всего, сложнее, чем условия пробирки. Например, ученые измеряли различные следовые газы, помимо серной кислоты, в облаках планеты. Поэтому команда планирует включить некоторые следовые газы в будущие эксперименты.
Космическое агентство ищет четырех добровольцев, которые проведут год на Марсе, точнее, на 3D-печатной копии Красной планеты. Изоляция практически гарантирована. Эксперимент проводится в Космическом центре имени Джонсона в Хьюстоне и является частью программы NASA Chapea, которая призвана помочь разработать и оценить системы, которые будут использоваться первым поколением астронавтов для посещения Марса в рамках миссий, запланированных на 2030-е годы.
