Bloki budulcowe DNA mogą przetrwać w żrących chmurach Wenus, mówią astronomowie – Physics World

Bloki budulcowe DNA mogą przetrwać w żrących chmurach Wenus, mówią astronomowie – Physics World

Znacznik czasu: 17 czerwca 2023 7:00

Obraz chmur na planecie Wenus. Planeta jest pokazana w połowie w ciemności, a chmury pojawiają się na tym zdjęciu w świetle ultrafioletowym jako zamglony, różowo-fioletowy kolor
Kwaśny deszcz: zdjęcie planety Wenus w świetle ultrafioletowym wykonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a, ukazujące chmury bogate w kwas siarkowy pokrywające jej powierzchnię. (Dzięki uprzejmości: L. Esposito/University of Colorado, Boulder i NASA/ESA)

Jak na planetę nazywaną czasem „bliźniaczką Ziemi”, Wenus jest zdumiewająco niegościnna. Jego temperatura powierzchni wynosząca 735 K jest wystarczająco wysoka, aby stopić ołów. Jego ciśnienie powierzchniowe wynoszące 94 atmosfery zmiażdży wszystkie statki kosmiczne z wyjątkiem najtwardszych. A jakby tego było mało, jego gęste, uciążliwe chmury ociekają kwasem siarkowym.

Pomimo tych wad możliwość życia na Wenus jest gorącym tematem wśród astronomów i astrobiologów. Ostatnio trafił na pierwsze strony gazet w 2020 r., kiedy naukowcy kierowani przez Jane Greaves z Cardiff University w Wielkiej Brytanii ogłosili, że zaobserwowali fosfinę w atmosferze planety. Ponieważ jedyne sposoby generowania fosfiny na Ziemi dotyczą beztlenowych procesów metabolicznych w życiu drobnoustrojów, obserwacja została szeroko zinterpretowana jako dowód, że takie życie musi istnieć również na Wenus.

Jednak w ciągu kilku tygodni pojawili się inni astronomowie kwestionowanie ważności wyniku – czasami w kategoriach, które były prawie tak żrący jak chmury bogate w kwas siarkowy na Wenus. Następnie, w 2022 r., kolejne badanie przeprowadzone przez misję SOFIA NASA nie znaleziono dowodów na obecność fosfiny. Wydaje się, że wcześniejsze ustalenia były błędne. Dzięki temu sprawa ucichła.

Pochmurne siedlisko

Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z USA, Kanady i Wielkiej Brytanii ponownie otworzyło debatę, skupiając się nie na fosfinie, ale na stabilności kwasów nukleinowych w chmurach Wenus. Chmury te rozciągają się od 48 do 60 km nad powierzchnią planety w niemal ciągłym stosie, a temperatury w nich są stosunkowo łagodne: 263 K (-10 ° C) na ich zewnętrznej granicy, wzrastając do balsamicznego 310 K (37 ° C). ) dalej. W takich temperaturach łatwo tworzą się kowalencyjne wiązania chemiczne, a chmury zapewniają zarówno płynne środowisko, jak i źródło energii. Co nie lubić?

W swoim badaniu, które zostało opublikowane w PNAS, Astro-fizyk Sara Seger z Massachusetts Institute of Technology i jej współpracownicy uznają dwie „potencjalne przeszkody”. Po pierwsze, wenusjańskie chmury są krytycznie pozbawione wody, substancji, od której zależy całe życie na Ziemi. Po drugie, stężenie kwasu siarkowego w chmurach Wenus jest tak wysokie, że nawet organizmy kwasolubne, takie jak bakterie, które rozwijają się w odpadach kopalnianych i podwodnych wulkanach, nie mogłyby tam przetrwać.

Jednak dla zwolenników teorii życia na Wenus to nie koniec historii. Chociaż tak zwane budulce życia, DNA i RNA, nie są stabilne w tak wysokich stężeniach kwasu siarkowego, Seager i współpracownicy znaleźli dowody na to, że wszystkie pięć ich podstawowych cząsteczek – budulce cegiełek, jeśli wolisz – może przetrwać w porządku.

Kwasowy test na całe życie

Aby uzyskać ten dowód, członkowie zespołu zanurzyli próbki pięciu zasad kwasów nukleinowych (adenina, cytozyna, guanina, tymina i uracyl) oraz kilka podobnych cząsteczek w 98% kwasie siarkowym. Następnie wykorzystali kombinację technik spektroskopowych, aby zbadać strukturę cząsteczek po 18-24 godzinach. Za pomocą jednej z tych technik, spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) węgla-13, powtórzyli pomiar dwa tygodnie później, aby sprawdzić, czy cząsteczki ulegają degradacji w czasie. W większości odpowiedź brzmiała nie. Wśród innych wskaźników stabilności, centralne pierścienie aromatyczne cząsteczek pozostały nieprzerwane, a pozycja „pików” węglowych w widmie NMR nie uległa zmianie, nawet po dwóch tygodniach tarzania się w kwasie.

Udowodnienie stabilności zasad DNA i RNA w kwasie siarkowym to jedno. Znalezienie sposobu na połączenie tych zasad w odporny na działanie kwasu siarkowego biopolimer przenoszący informacje to inna sprawa. Bez tego nie może być wenusjańskiej wersji genetyki ani darwinowskiej ewolucji. Mimo to Seager i współpracownicy kończą swoje badanie optymistycznym akcentem. „Nie wiemy, czy możliwe jest powstanie życia w stężonym kwasie siarkowym, ale takiej możliwości nie można wykluczyć” — piszą. „Życie mogło wykorzystywać stężony kwas siarkowy jako rozpuszczalnik zamiast wody i mogło powstać z kropelek chmur w ciekłym stężonym kwasie siarkowym… W tym scenariuszu atmosfera Wenus mogłaby nadal podtrzymywać ściśle powietrzne życie oparte na stężonym kwasie siarkowym”.

Znak czasu:

Więcej z Świat Fizyki