Согласно теоретическим расчетам, определенные формы внеземной жизни потенциально могли бы развиваться в экстремальных условиях, характерных для атмосферы Венеры. К такому заключению пришли ученые из Массачусетского технологического института (MIT) после анализа стабильности органических соединений в высококонцентрированной серной кислоте.

Полученные данные побуждают к переосмыслению общепринятых представлений о необходимых условиях для зарождения и поддержания жизни. Специалисты продемонстрировали, что некоторые молекулы, являющиеся основой биологических процессов, способны сохранять свою структуру в среде, ранее признанной непригодной для существования живых организмов.

«Мы пока не располагаем полными сведениями о разнообразии планет, населяющих Вселенную, — отмечает Сара Сигер, ведущий автор исследования и профессор планетологии MIT. — Мы ориентируемся на поиск экзопланет, схожих с Землей, однако что, если большинство из них больше напоминают Венеру? Наши результаты существенно расширяют спектр возможных сценариев для существования жизни. ».

Облачная среда Венеры не является столь безнадежной, как ее поверхность.

Венера обладает поверхностью, представляющей собой одну из наиболее суровых сред в пределах Солнечной системы. Показатели температуры на поверхности достигают приблизительно 465 градусов Цельсия, а атмосферное давление оказывается почти в девяносто раз больше, чем на Земле.

Тем не менее, на высоте от 50 до 65 километров над поверхностью планеты можно обнаружить слои атмосферы, характеризующиеся температурой и давлением, более сопоставимыми с земными условиями. В связи с этим некоторые ученые рассматривают облака Венеры как потенциально благоприятную среду для существования микроорганизмов.

Основная сложность связана с химическим составом облаков: они преимущественно состоят из высококонцентрированной серной кислоты. Для земных форм жизни такая среда является губительной, так как сильная кислота приводит к разрушению множества биологических молекул.

В течение продолжительного времени существовало мнение о том, что в подобных условиях сложные органические соединения не способны сохранять стабильную структуру. Однако исследования, проведенные специалистами из Массачусетского технологического института (MIT), указывают на то, что данное утверждение может быть чрезмерно строгим.

Пептиды оказались неожиданно устойчивыми

В рамках своих исследований ученые анализировали поведение различных биологических молекул в концентрированной серной кислоте. Предыдущие эксперименты, запущенные в лаборатории Сигер в 2020 году, продемонстрировали способность нуклеиновых кислот, липидов и аминокислот сохранять свою целостность при воздействии такой среды.

В ходе текущего исследования специалисты обратили внимание на пептиды – короткие последовательности аминокислот, играющие ключевую роль в формировании белков.

С использованием метода ядерно-магнитного резонанса исследователи проанализировали поведение пептидов в растворах концентрированной серной кислоты и установили, что некоторые из них сохраняют свою структуру на протяжении нескольких недель.

При этом молекулы не только демонстрируют химическую стабильность, но и образуют устойчивые трёхмерные комплексы, которые могут выполнять определенные задачи.

«По словам соавтора исследования, профессора химии MIT Мэй Хун, пептиды могут сохранять стабильность в облаках с высокой концентрацией серной кислоты, поскольку способны поддерживать устойчивое состояние. Она отметила, что приобретение определённой трёхмерной конфигурации может наделить эти макромолекулы функциональными свойствами ».

Отсутствие влаги может оказаться благоприятным фактором

Неожиданным образом, именно дефицит воды способен обеспечивать устойчивость пептидов

Обычно вода ускоряет гидролиз — химическую реакцию, приводящую к разрушению пептидных связей. Однако в условиях практически полного отсутствия влаги этот процесс значительно замедляется.

В определенных ситуациях концентрированная серная кислота может проявлять меньшую разрушительную силу по отношению к некоторым молекулам, чем это представляется вероятным на первый взгляд.

«При отсутствии воды, этот агрессивный растворитель неожиданно теряет часть своей опасности и не оказывает столь негативного воздействия, как можно было бы ожидать. », — говорит Хун.

Учёные также выявили, что молекулы серной кислоты могут играть роль в создании специфических структур пептидов. В частности, они способствуют формированию омега-петель – пространственных элементов, характерных для некоторых природных белков.

Этот факт представляет значительный интерес с точки зрения изучения возникновения жизни, поскольку для выполнения биологической функции недостаточно простого сохранения органической молекулы; ей необходимо обладать определенной трехмерной структурой.

Что это значит для поиска внеземной жизни

Проведенные работы не подтверждают наличие живых организмов на Венере. Специалисты не зафиксировали ни самих организмов, ни проявлений биологической деятельности на этой планете.

Тем не менее, полученные данные указывают на то, что определенные химические элементы, потенциально важные для возникновения жизни, могут сохраняться в атмосфере Венеры.

Данный факт рассматривается исследователями в свете гипотезы панспермии, которая предполагает возможность переноса органических соединений или веществ, являющихся предшественниками жизни, между различными космическими объектами посредством астероидов, комет и других небесных тел.

В случае, если сложные органические молекулы способны выдерживать воздействие кислотных облаков Венеры и сохранять свои функциональные свойства, это увеличивает спектр сред обитания, которые целесообразно исследовать при поиске внеземной жизни.

В перспективе ученые собираются исследовать более сложные молекулярные структуры. В частности, они рассчитывают создать пептидные нуклеиновые кислоты (PNA) – соединения, которые рассматриваются как потенциальный химический заменитель ДНК.

Результаты предыдущих опытов продемонстрировали стабильность одиночной цепи PNA в условиях воздействия серной кислоты. В настоящее время исследователи стремятся установить, сможет ли PNA образовывать структуру из двух переплетенных цепей, имитирующую двойную спираль ДНК.

Кроме того, специалисты намерены определить, сохраняют ли продолжительные пептиды устойчивые омега-петли при взаимодействии с концентрированной серной кислотой.

Представленные данные не подтверждают наличие жизни на Венере, однако указывают на то, что химическая среда её атмосферы может представлять значительно больший интерес для специалистов в области астробиологии, чем предполагалось ранее. Вполне вероятно, что при поиске внеземной жизни следует учитывать не только планеты, схожие с Землей, но и миры с принципиально иной химической композицией.

Исследование опубликованоСогласно публикации в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.