Изучая возможность существования жизни в облаках Венеры, исследователи неожиданно наблюдали в лабораторных условиях формирование ионных жидкостей на каменистых планетах. Данное наблюдение может существенно увеличить области, потенциально пригодные для существования жизни, при поиске внеземных форм жизни.
Изначально каменистые экзопланеты, напоминающие Землю, часто рассматривались как неблагоприятные для существования водных организмов, поскольку их расположение на значительном расстоянии от звезды препятствует наличию жидкой воды на их поверхности. Тем не менее, ученые из Массачусетского технологического института (MIT) полагают, что эти планеты способны поддерживать существование гипотетических примитивных форм жизни, использующих ионные жидкости в качестве среды для метаболизма.
«Открытие нового ящика возможностей для исследований только что состоялось », — сообщила Сара Сигер, соавтор исследования и профессор планетологии из Массачусетского технологического института.
Неожиданное открытие
В рамках экспериментов, предшествующих миссии Morning Star Missions, исследователи изучали методы сбора и испарения серной кислоты из атмосферы Венеры с целью выявления возможных органических соединений. Для имитации условий на Венере ученые нагревали растворы, содержащие серную кислоту и глицин (органическое соединение), при пониженном давлении. Хотя значительная часть кислоты испарилась, наблюдался устойчивый слой жидкости. Результаты анализа показали, что серная кислота взаимодействовала с органическим соединением, получая атомы водорода и формируя смесь солей и кислоты, которая оказалась более устойчивой к испарению.
Даже при экстремально низком давлении эта смесь, известная как «ионная жидкость», сохраняла свои свойства. Учитывая, что предыдущие работы Сигера продемонстрировали стабильность органических молекул в подобных условиях, исследователи поставили вопрос: возможно ли существование ионных жидкостей на планетах, характеризующихся слишком высокой температурой или имеющих разреженную атмосферу, не способную поддерживать жидкую воду?
«Чтобы понять суть происходящего, мы представили себя в воображаемой ситуации », — пояснила Рачана Агравал, ведущий автор исследования.
Эксперименты подтвердили гипотезу
Имитируя условия, которые могут существовать на поверхности экзопланет, исследователи смешивали серную кислоту с органическими веществами, содержащими азот. Для проведения более чем 30 экспериментов использовались базальтовые породы, подобные тем, что распространены на многих экзопланетах.
Исследования продемонстрировали, что ионные жидкости формируются даже при температурах до 180 градусов Цельсия и пониженном давлении. « Нас удивило, что ионные жидкости образуются в настолько различных условиях », — отметила Сигер.
Последствия для поиска жизни
Ионные жидкости на Земле наблюдаются нечасто (например, при контакте ядов разных видов муравьев), однако исследования демонстрируют, что они способны формировать подходящие условия для определенных биомолекул. Исследователи считают, что на экзопланетах, характеризующихся вулканической активностью и выделением серной кислоты, а также наличием органических соединений, могут существовать стабильные области, заполненные ионными жидкостями, которые способны поддерживать существование простейших форм жизни.
«Воду мы воспринимаем как основу жизни, поскольку все живое на Земле и существует благодаря ей. Однако, если расширить понятие, то требуется жидкость, способствующая протеканию метаболических процессов. Ионные жидкости способны существенно расширить потенциальную зону обитаемости для планет, состоящих из горных пород », — заключила Агравал.
Исследование в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.