Livets byggesten er overraskende stabile under Venus-lignende forhold:Undersøgelse

Hvis der er liv i solsystemet hinsides Jorden, kan det findes i Venus skyer. I modsætning til planetens blærende ugæstfrie overflade er Venus' skylag, der strækker sig fra 30 til 40 miles over overfladen, vært for mildere temperaturer, der kunne understøtte nogle ekstreme former for liv.

Hvis det er derude, har videnskabsmænd antaget, at enhver venusisk sky-indbygger ville se meget anderledes ud end livsformer på Jorden. Det skyldes, at skyerne selv er lavet af meget giftige dråber af svovlsyre – et stærkt ætsende kemikalie, som vides at opløse metaller og ødelægge de fleste biologiske molekyler på Jorden.

Men en ny undersøgelse fra MIT-forskere kan udfordre denne antagelse. Udgivet i dag i tidsskriftet Astrobiology , rapporterer undersøgelsen, at nogle vigtige byggesten i livet faktisk kan bestå i opløsninger af koncentreret svovlsyre.

Undersøgelsens forfattere har fundet ud af, at 19 aminosyrer, der er essentielle for livet på Jorden, er stabile i op til fire uger, når de placeres i hætteglas med svovlsyre i koncentrationer svarende til dem i Venus' skyer. De fandt især ud af, at den molekylære "rygrad" af alle 19 aminosyrer forblev intakt i svovlsyreopløsninger, der varierede i koncentrationer fra 81 % til 98 %.

"Hvad der er helt overraskende er, at koncentreret svovlsyre ikke er et opløsningsmiddel, der er universelt fjendtligt over for organisk kemi," siger medforfatter af undersøgelsen Janusz Petkowski, en forskningspartner i MIT's Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS).

"Vi finder ud af, at byggestenene til liv på Jorden er stabile i svovlsyre, og dette er meget spændende for ideen om muligheden for liv på Venus," tilføjer studieforfatter Sara Seager, MIT's Class of 1941 Professor of Planetary Sciences in EAPS og en professor i afdelingerne for Fysik og Luftfart og Astronautik. "Det betyder ikke, at livet der vil være det samme som her. Faktisk ved vi, at det ikke kan være det. Men dette arbejde fremmer ideen om, at Venus' skyer kan understøtte komplekse kemikalier, der er nødvendige for livet."

Studiets medforfattere inkluderer førsteforfatter Maxwell Seager, en bachelor i Department of Chemistry ved Worcester Polytechnic Institute og Seagers søn, og William Bains, en forskningspartner ved MIT og en videnskabsmand ved Cardiff University.

Byggesten i syre

Søgen efter liv i Venus' skyer har taget fart i de senere år, delvist ansporet af en kontroversiel påvisning af phosphin - et molekyle, der anses for at være en signatur på liv - i planetens atmosfære. Mens denne opdagelse fortsat er under debat, har nyhederne genoplivet et gammelt spørgsmål:Kunne Jordens søsterplanet faktisk være vært for liv?

I jagten på et svar planlægger videnskabsmænd adskillige missioner til Venus, inklusive den første stort set privat finansierede mission til planeten, støttet af det californiske opsendelsesfirma Rocket Lab. Denne mission, hvor Seager er videnskabens hovedefterforsker, har til formål at sende et rumfartøj gennem planetens skyer for at analysere deres kemi for tegn på organiske molekyler.

Forud for missionens lancering i januar 2025 har Seager og hendes kolleger testet forskellige molekyler i koncentreret svovlsyre for at se, hvilke fragmenter af liv på Jorden, der også kan være stabile i Venus' skyer, som anslås at være størrelsesordener surere end mest sure steder på jorden.

"Folk har denne opfattelse af, at koncentreret svovlsyre er et ekstremt aggressivt opløsningsmiddel, der vil hakke alt i stykker," siger Petkowski. "Men vi finder ud af, at dette ikke nødvendigvis er sandt."

Faktisk har holdet tidligere vist, at komplekse organiske molekyler som nogle fedtsyrer og nukleinsyrer forbliver overraskende stabile i svovlsyre. Forskerne er omhyggelige med at understrege, som de gør i deres nuværende papir, at "kompleks organisk kemi selvfølgelig ikke er liv, men der er intet liv uden det."

Med andre ord, hvis visse molekyler kan forblive i svovlsyre, så er Venus' meget sure skyer måske beboelige, hvis ikke nødvendigvis beboede.

I deres nye undersøgelse vendte holdet deres fokus på aminosyrer - molekyler, der kombineres for at lave essentielle proteiner, hver med deres egen specifikke funktion. Alle levende væsener på Jorden kræver aminosyrer for at lave proteiner, som igen udfører livsopretholdende funktioner, lige fra at nedbryde mad til at generere energi, opbygge muskler og reparere væv.

"Hvis man betragter livets fire store byggesten som nukleinsyrebaser, aminosyrer, fedtsyrer og kulhydrater, har vi påvist, at nogle fedtsyrer kan danne miceller og vesikler i svovlsyre, og nukleinsyrebaserne er stabile i svovlsyre. syre har vist sig at være meget reaktive i svovlsyre," Maxwell

Seager forklarer. "Det efterlod os kun med aminosyrer som den sidste store byggesten til
studere."

En stabil rygrad

Forskerne begyndte deres undersøgelser af svovlsyre under pandemien og udførte deres eksperimenter i et hjemmelaboratorium. Siden dengang fortsatte Seager og hendes søn arbejdet med kemi i koncentreret svovlsyre. I begyndelsen af ​​2023 bestilte de pulverprøver af 20 "biogene" aminosyrer - de aminosyrer, der er essentielle for alt liv på Jorden. De opløste hver type aminosyre i hætteglas med svovlsyre blandet med vand i koncentrationer på 81 % og 98 %, som repræsenterer det område, der findes i Venus' skyer.

Holdet lod derefter hætteglassene inkubere i en dag, før de transporterede dem til MIT's Department of Chemistry Instrumentation Facility (DCIF), et fælles, 24/7 laboratorium, der tilbyder en række automatiserede og manuelle instrumenter, som MIT-forskere kan bruge. Seager og hendes team brugte på deres side laboratoriets kernemagnetiske resonans (NMR) spektrometer til at analysere strukturen af ​​aminosyrer i svovlsyre.

Efter at have analyseret hvert hætteglas flere gange i løbet af fire uger fandt forskerne til deres overraskelse, at den grundlæggende molekylære struktur eller "rygrad" i 19 af de 20 aminosyrer forblev stabil og uændret, selv under meget sure forhold.

"Bare det at vise, at denne rygrad er stabil i svovlsyre, betyder ikke, at der er liv på Venus," bemærker Maxwell Seager. "Men hvis vi havde vist, at denne rygrad var kompromitteret, så ville der ikke være nogen chance for livet, som vi kender det."

"Nu, med opdagelsen af, at mange aminosyrer og nukleinsyrer er stabile i 98 % svovlsyre, er muligheden for, at liv overlever i svovlsyre, måske ikke så vidtløftig eller fantastisk," siger Sanjay Limaye, en planetarisk videnskabsmand ved universitetet fra Wisconsin, som har studeret Venus i mere end 45 år, og som ikke var involveret i denne undersøgelse. "Selvfølgelig ligger der mange forhindringer forude, men liv, der udviklede sig i vand og tilpasset sig svovlsyre, kan ikke let afvises."

Holdet erkender, at Venus' skykemi sandsynligvis er mere rodet end undersøgelsens "reagensglas"-betingelser. For eksempel har forskere målt forskellige sporgasser, ud over svovlsyre, i planetens skyer. Som sådan planlægger holdet at inkorporere visse sporgasser i fremtidige eksperimenter.

"Der er kun få grupper i verden nu, der arbejder med kemi i svovlsyre, og de vil alle være enige om, at ingen har intuition," tilføjer Sara Seager. "Jeg tror, ​​vi er mere glade end noget andet for, at dette seneste resultat tilføjer endnu et 'ja' til muligheden for liv på Venus."

Flere oplysninger: Maxwell D. Seager et al, Stabilitet af 20 biogene aminosyrer i koncentreret svovlsyre:Implikationer for beboeligheden af ​​Venus' skyer, Astrobiologi (2024). DOI:10.1089/ast.2023.0082

Leveret af Massachusetts Institute of Technology

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT-forskning, innovation og undervisning.