Om det finns liv i solsystemet bortom jorden, kan det finnas i Venus moln. I motsats till planetens blåsigt ogästvänliga yta, är Venus molnlager, som sträcker sig från 30 till 60 miles över ytan, värd för mildare temperaturer som kan stödja vissa extrema former av liv.
Om det finns där ute, har forskare antagit att alla venusiska molninvånare skulle se väldigt annorlunda ut än livsformer på jorden. Det beror på att själva molnen är gjorda av mycket giftiga droppar av svavelsyra – en intensivt frätande kemikalie som är känd för att lösa upp metaller och förstöra de flesta biologiska molekyler på jorden.
Men en ny studie av MIT-forskare kan utmana det antagandet. Publicerad idag i tidskriften Astrobiology , rapporterar studien att vissa viktiga byggstenar i livet faktiskt kan finnas kvar i lösningar av koncentrerad svavelsyra.
Studiens författare har funnit att 19 aminosyror som är nödvändiga för livet på jorden är stabila i upp till fyra veckor när de placeras i flaskor med svavelsyra i koncentrationer som liknar dem i Venus moln. I synnerhet fann de att den molekylära "ryggraden" av alla 19 aminosyrorna förblev intakt i svavelsyralösningar som sträckte sig i koncentrationer från 81 % till 98 %.
"Vad som är helt förvånande är att koncentrerad svavelsyra inte är ett lösningsmedel som är allmänt fientligt inställd till organisk kemi", säger studiens medförfattare Janusz Petkowski, en forskningsfilial vid MIT:s Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS).
"Vi upptäcker att byggstenar av liv på jorden är stabila i svavelsyra, och detta är mycket spännande för idén om möjligheten till liv på Venus", tillägger studieförfattaren Sara Seager, MIT:s klass 1941 professor i planetära vetenskaper i EAPS och en professor vid institutionerna för fysik och för Aeronautics and Astronautics. "Det betyder inte att livet där kommer att vara detsamma som här. Faktum är att vi vet att det inte kan vara det. Men det här arbetet främjar uppfattningen att Venus moln kan stödja komplexa kemikalier som behövs för livet."
Studiens medförfattare inkluderar försteförfattaren Maxwell Seager, en kandidat vid Institutionen för kemi vid Worcester Polytechnic Institute och Seagers son, och William Bains, en forskningsfilial vid MIT och en vetenskapsman vid Cardiff University.
Sökandet efter liv i Venus moln har tagit fart under de senaste åren, delvis sporrat av en kontroversiell upptäckt av fosfin - en molekyl som anses vara en signatur för liv - i planetens atmosfär. Även om den upptäckten fortfarande är under debatt, har nyheterna återupplivat en gammal fråga:Kan jordens systerplanet verkligen vara värd för liv?
På jakt efter ett svar planerar forskare flera uppdrag till Venus, inklusive det första till stor del privatfinansierade uppdraget till planeten, med stöd av det Kalifornien-baserade uppskjutningsföretaget Rocket Lab. Det uppdraget, där Seager är vetenskapens huvudforskare, syftar till att skicka en rymdfarkost genom planetens moln för att analysera deras kemi efter tecken på organiska molekyler.
Inför uppdragets lansering i januari 2025 har Seager och hennes kollegor testat olika molekyler i koncentrerad svavelsyra för att se vilka fragment av livet på jorden som också kan vara stabila i Venus moln, som uppskattas vara storleksordningar surare än mest sura platserna på jorden.
"Folk har den här uppfattningen att koncentrerad svavelsyra är ett extremt aggressivt lösningsmedel som kommer att hacka allt i bitar", säger Petkowski. "Men vi finner att detta inte nödvändigtvis är sant."
I själva verket har teamet tidigare visat att komplexa organiska molekyler som vissa fettsyror och nukleinsyror förblir förvånansvärt stabila i svavelsyra. Forskarna är noga med att betona, som de gör i sin nuvarande uppsats, att "komplex organisk kemi naturligtvis inte är liv, men det finns inget liv utan det."
Med andra ord, om vissa molekyler kan finnas kvar i svavelsyra, så kanske de mycket sura molnen på Venus är beboeliga, om inte nödvändigtvis bebodda.
I sin nya studie fokuserade teamet på aminosyror - molekyler som kombineras för att göra essentiella proteiner, var och en med sin egen specifika funktion. Varje levande varelse på jorden kräver aminosyror för att göra proteiner som i sin tur utför livsuppehållande funktioner, från att bryta ner mat till att generera energi, bygga muskler och reparera vävnad.
"Om du betraktar livets fyra huvudsakliga byggstenar som nukleinsyrabaser, aminosyror, fettsyror och kolhydrater, har vi visat att vissa fettsyror kan bilda miceller och vesikler i svavelsyra, och nukleinsyrabaserna är stabila i svavelsyra Kolhydrater har visat sig vara mycket reaktiva i svavelsyra," Maxwell
Seager förklarar. "Det lämnade oss bara med aminosyror som den sista stora byggstenen till
studera."
Forskarna började sina studier av svavelsyra under pandemin och utförde sina experiment i ett hemlaboratorium. Sedan dess har Seager och hennes son fortsatt arbetet med kemi i koncentrerad svavelsyra. I början av 2023 beställde de pulverprover av 20 "biogena" aminosyror - de aminosyror som är nödvändiga för allt liv på jorden. De löste upp varje typ av aminosyra i flaskor med svavelsyra blandat med vatten, i koncentrationer på 81 % och 98 %, vilket representerar intervallet som finns i Venus moln.
Teamet lät sedan flaskorna inkubera i en dag innan de transporterades till MIT:s Department of Chemistry Instrumentation Facility (DCIF), ett delat 24/7 laboratorium som erbjuder ett antal automatiserade och manuella instrument för MIT-forskare att använda. Seager och hennes team använde å sin sida labbets kärnmagnetiska resonansspektrometer (NMR) för att analysera strukturen av aminosyror i svavelsyra.
Efter att ha analyserat varje injektionsflaska flera gånger under fyra veckor fann forskarna, till sin förvåning, att den grundläggande molekylära strukturen, eller "ryggraden" i 19 av de 20 aminosyrorna förblev stabil och oförändrad, även under mycket sura förhållanden.
"Bara att visa att denna ryggrad är stabil i svavelsyra betyder inte att det finns liv på Venus", konstaterar Maxwell Seager. "Men om vi hade visat att denna ryggrad var äventyrad, så skulle det inte finnas någon chans att livet som vi känner det."
"Nu, med upptäckten att många aminosyror och nukleinsyror är stabila i 98 % svavelsyra, är möjligheten att liv överleva i svavelsyra kanske inte så långsökt eller fantastisk", säger Sanjay Limaye, en planetforskare vid universitetet från Wisconsin som har studerat Venus i mer än 45 år och som inte var involverad i denna studie. "Självklart ligger många hinder framför sig, men liv som utvecklats i vatten och anpassat sig till svavelsyra kanske inte lätt kan avfärdas."
Teamet erkänner att Venus molnkemi sannolikt är stökigare än studiens "provrörs"-förhållanden. Till exempel har forskare mätt olika spårgaser, förutom svavelsyra, i planetens moln. Som sådan planerar teamet att införliva vissa spårgaser i framtida experiment.
"Det finns bara ett fåtal grupper i världen nu som arbetar med kemi i svavelsyra, och de kommer alla att hålla med om att ingen har intuition", tillägger Sara Seager. "Jag tror att vi bara är mer glada än något annat över att det här senaste resultatet lägger till ett "ja" till för möjligheten av liv på Venus."
Mer information: Maxwell D. Seager et al., Stabilitet av 20 biogena aminosyror i koncentrerad svavelsyra:Implikationer för boendet hos Venus moln, Astrobiologi (2024). DOI:10.1089/ast.2023.0082
Tillhandahålls av Massachusetts Institute of Technology
Denna berättelse är återpublicerad med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT-forskning, innovation och undervisning.
