Астробиологи нашли замену воде на «непригодных» для жизни планетах

Недавний эксперимент показал, что в убийственных для земных организмов условиях в качестве растворителя вместо воды успешно служит необычная жидкость — «смесь» серной кислоты и органических соединений. Исследователи темы внеземной жизни убеждены, что мы явно недооцениваем изобретательность природы.

В 1920-х годах развитие техники впервые позволило наблюдать Венеру не только в видимом свете, но и в ультрафиолетовом диапазоне. Именно тогда астрономы заметили труднообъяснимую особенность: на изображениях планеты в ультрафиолете прослеживаются темные полосы и другие «узоры». Это означает, что в венерианской атмосфере что-то поглощает такое излучение.

По оценкам, это происходит на высоте 50-70 километров, то есть на том уровне, где держатся сернокислотные облака. Именно этот слой по сей день вызывает особенно живой интерес у исследователей Венеры. Там температуры — примерно от плюс 20 до плюс 80 градусов Цельсия и сравнимое с земным давление, то есть намного комфортнее, чем на поверхности планеты, где повсеместно около плюс 460 и давление свыше 90 атмосфер.

Вопрос о венерианском поглотителе ультрафиолета до сих пор, то есть уже целое столетие, остается открытым. Рассматривали много возможных веществ — серу, ее соединения, хлорид железа и другие, но ни одно из них полностью не соответствует тому, что наблюдается. Меж тем ученым пришло в голову, что на Земле многие микроорганизмы вырабатывают специальный пигмент для поглощения вредного излучения и защиты от него своей ДНК. Кроме того, на нашей планете известны бактерии-ацидофилы — любители кислоты.

Наконец, в 2020 году наблюдения через несколько разных инструментов показали присутствие в атмосфере Венеры фосфина — газа, который на Земле никакими известными небиологическими процессами не производится, а производится только бактериями в бескислородной среде. Впоследствии эти данные оспорили, но окончательно опровергнуть их пока не удается.

По мнению скептиков, в любом случае есть одно препятствие, которое не могут преодолеть даже самые неисправимые экстремофилы: им нужна вода. В атмосфере Венеры ее количество ничтожно.

Астробиологи в ответ на это рассудили, что вода — жидкость, которая эффективно играет роль растворителя для биомолекул и тем самым обеспечивает биохимические процессы. В недавней статье для издания Proceedings of the National Academy of Sciences ученые из США, Великобритании и Польши рассказали, что на самом деле у воды в этом смысле вполне может быть альтернатива, и это даже удалось показать экспериментально.

Исследователи смешивали концентрированную серную кислоту с глицином и другим содержащими азот сложными органическими соединениями. Многие из них неоднократно находили в метеоритах, на кометах и астероидах. Чтобы условия эксперимента были похожи на реальную среду на планете, вещества помещали на фрагменты базальта. При этом их в том числе нагревали до плюс 80 градусов Цельсия. Полученную смесь далее испытывали в вакуумной камере: за счет низкого давления добивались выпаривания излишков серной кислоты. В результате обнаруживалась вязкая субстанция — так называемая ионная жидкость.

Как объяснили исследователи, это одна из разновидностей солей, и у молекулы этого вещества один край положительно заряжен, а другой — отрицательно. Именно это и нужно для растворителя: его молекулы будут притягиваться к молекулам растворяемого вещества своими противоположно заряженными частями. Таким образом он распределяет хаотичное скопление соединений, создает одновременно порядок и свободу для их передвижения, встречи друг с другом и взаимодействия.

Астробиологи подчеркнули, что многие известные ионные жидкости не токсичны для биохимии, а сохранение полученного растворителя в вакуумной камере показывает его необыкновенную устойчивость к низкому давлению, а значит, способность существовать на планетах с очень разреженной атмосферой либо в ее высоких слоях.

Так или иначе, ученые считают наше общепринятое понимание потенциально обитаемой зоны в планетных системах слишком узким — они убеждены, что жизнь может находить совершенно неожиданные и с трудом вообразимые способы существования.