Leben auf der Venus? MITs „sehr überraschende“ Entdeckung der Aminosäurestabilität

Die Ergebnisse deuten auf Trübung hin Venus Es kann für einige Lebensformen gastfreundlich sein.

Wenn es Leben im Sonnensystem außerhalb der Erde gibt, könnte es in den Wolken der Venus existieren. Im Gegensatz zur unwirtlichen Oberfläche des Planeten herrschen in der Wolkenschicht der Venus, die sich 30 bis 40 Meilen über der Oberfläche erstreckt, gemäßigtere Temperaturen, die einige extreme Lebensformen begünstigen könnten.

Wenn dies der Fall wäre, vermuteten Wissenschaftler, dass alle Bewohner der rosa Wolke ganz anders aussehen würden als Lebensformen auf der Erde. Dies liegt daran, dass die Wolken selbst aus hochgiftigen Schwefelsäuretröpfchen bestehen sauer – Eine stark ätzende Chemikalie, die dafür bekannt ist, Metalle aufzulösen und die meisten biologischen Moleküle auf der Erde zu zerstören.

Aber eine neue Studie durchgeführt Massachusetts Institute of Technology Forscher könnten diese Annahme in Frage stellen. Veröffentlicht am 18. März im Magazin AstrobiologieDie Studie legt nahe, dass tatsächlich einige lebenswichtige Elemente in konzentrierten Schwefelsäurelösungen überleben können.

Die Autoren der Studie fanden heraus, dass 19 Aminosäuren Es ist lebenswichtig für das Leben auf der Erde und bleibt bis zu vier Wochen stabil, wenn es in Fläschchen mit Schwefelsäure in ähnlichen Konzentrationen wie in den Wolken der Venus gegeben wird. Insbesondere fanden sie heraus, dass das molekulare „Rückgrat“ aller 19 Aminosäuren in Schwefelsäurelösungen mit Konzentrationen zwischen 81 und 98 Prozent intakt blieb.

„Was ziemlich überraschend ist, ist, dass konzentrierte Schwefelsäure kein allgemein feindliches Lösungsmittel für die organische Chemie ist“, sagt der Co-Autor der Studie, Janusz Petkowski, ein assoziierter Forscher am Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences (EAPS) des MIT.

„Wir haben herausgefunden, dass die wesentlichen Elemente für das Leben auf der Erde in Schwefelsäure stabil sind, und das ist sehr interessant für die Idee der Möglichkeit von Leben auf der Venus“, fügt Studienautorin Sarah Seager, Professorin für Planetenwissenschaften am MIT im Jahr 1941, hinzu. Er ist Professor in den Fachbereichen Physik sowie Luft- und Raumfahrt. „Das bedeutet nicht, dass es dort dasselbe Leben geben würde wie hier. Tatsächlich wissen wir, dass es nicht sein kann. Aber diese Arbeit bestärkt die Idee, dass die Wolken der Venus die komplexen Chemikalien enthalten könnten, die für das Leben notwendig sind.“

Zu den Co-Autoren der Studie gehören der Erstautor Maxwell Seager, ein Student im Fachbereich Chemie am Worcester Polytechnic Institute und Seagers Sohn, und William Baines, ein Forschungsmitarbeiter am MIT und Wissenschaftler an der Cardiff University.

Die Bausteine ​​der Säure

Die Suche nach Leben in den Wolken der Venus hat in den letzten Jahren an Dynamik gewonnen, was zum Teil auf die umstrittene Entdeckung von Phosphin – einem Molekül, das als eines der Lebenszeichen gilt – in der Atmosphäre des Planeten zurückzuführen ist. Während diese Entdeckung immer noch diskutiert wird, hat die Nachricht eine alte Frage wiederbelebt: Könnte der Schwesterplanet der Erde tatsächlich Leben beherbergen?

Auf der Suche nach einer Antwort planen Wissenschaftler mehrere Missionen zur Venus, darunter die erste privat finanzierte Mission zum Planeten mit Unterstützung der in Kalifornien ansässigen Trägerrakete Rocket Lab. Die Mission, bei der Seager der wissenschaftliche Hauptforscher ist, zielt darauf ab, ein Raumschiff durch die Wolken des Planeten zu schicken, um seine Chemie auf Anzeichen organischer Moleküle zu analysieren.

Vor dem Start der Mission im Januar 2025 testeten Seager und ihre Kollegen verschiedene Moleküle in konzentrierter Schwefelsäure, um herauszufinden, welche Teile des Lebens auf der Erde auch in den Wolken der Venus stabil sein könnten, die schätzungsweise um mehrere Größenordnungen saurer sind. Der sauerste Ort der Erde.

„Die Leute denken, dass konzentrierte Schwefelsäure ein sehr starkes Lösungsmittel ist, das alles in kleine Stücke zerschneidet“, sagt Petkowski. „Aber wir stellen fest, dass das nicht unbedingt wahr ist.“

Tatsächlich hat das Team zuvor gezeigt, dass komplexe organische Moleküle wie einige Fettsäuren und Nukleinsäuren in Schwefelsäure überraschend stabil bleiben. Die Wissenschaftler betonen, wie sie es in ihrer aktuellen Arbeit tun, dass „die komplexe organische Chemie natürlich kein Leben ist, aber es gibt kein Leben ohne sie.“

Mit anderen Worten: Wenn bestimmte Moleküle in Schwefelsäure überleben können, könnten die stark sauren Wolken der Venus bewohnbar, wenn nicht unbedingt bewohnbar sein.

In ihrer neuen Studie konzentrierte sich das Team auf Aminosäuren, bei denen es sich um Moleküle handelt, die sich zu Grundproteinen verbinden, von denen jedes seine eigene spezifische Funktion hat. Jeder lebende Organismus auf der Erde benötigt Aminosäuren, um Proteine ​​herzustellen, die wiederum lebenserhaltende Funktionen erfüllen, vom Abbau von Nahrungsmitteln über die Energieerzeugung bis hin zum Muskelaufbau und der Gewebereparatur.

„Wenn man sich die vier Bausteine ​​des Lebens als DNA-Basen, Aminosäuren, Fettsäuren und Kohlenhydrate ansieht, haben wir bewiesen, dass einige Fettsäuren in Schwefelsäure Mizellen und Vesikel bilden können und DNA-Basen in Schwefelsäure stabil sind.“ Es wurde gezeigt, dass Kohlenhydrate sehr sauer sind. Reaktion mit Schwefelsäure
Seager erklärt. „Dadurch bleiben uns nur noch Aminosäuren als Endbaustein
Stady.

Stabile Wirbelsäule

Wissenschaftler begannen während der Epidemie mit ihren Studien zu Schwefelsäure und führten ihre Experimente in einem Heimlabor durch. Seitdem haben Seager und ihr Sohn weiter an der Chemie konzentrierter Schwefelsäure gearbeitet. Anfang 2023 forderten sie Proben eines Pulvers mit 20 „lebenswichtigen“ Aminosäuren an – jenen Aminosäuren, die für alles Leben auf der Erde unerlässlich sind. Sie lösten jede Art von Aminosäure in Fläschchen mit Schwefelsäure, gemischt mit Wasser, in Konzentrationen von 81 und 98 Prozent, was dem Bereich entspricht, der in den Wolken der Venus vorkommt.

Anschließend ließ das Team die Flaschen einen Tag lang inkubieren, bevor es sie zum Department of Chemistry Instruments (DCIF) des MIT transportierte, einem Gemeinschaftslabor, das rund um die Uhr in Betrieb ist und eine Reihe automatisierter und manueller Instrumente zur Verwendung durch MIT-Wissenschaftler anbietet. Seager und ihr Team nutzten ihrerseits das Kernspinresonanzspektrometer (NMR) des Labors, um die Struktur von Aminosäuren in Schwefelsäure zu analysieren.

Nachdem die Wissenschaftler jedes Fläschchen vier Wochen lang mehrmals analysiert hatten, stellten sie zu ihrer Überraschung fest, dass die grundlegende molekulare Struktur oder das „Rückgrat“ in 19 der 20 Aminosäuren selbst unter stark sauren Bedingungen stabil und unverändert blieb.

„Der bloße Nachweis, dass dieses Rückgrat in Schwefelsäure stabil ist, bedeutet nicht, dass es Leben auf der Venus gibt“, sagt Maxwell Seager. „Aber wenn wir zeigen würden, dass diese Wirbelsäule beeinträchtigt ist, gäbe es keine Chance auf Leben, wie wir es kennen.“

„Mit der Entdeckung, dass viele Aminosäuren und Nukleinsäuren in 98-prozentiger Schwefelsäure stabil sind, ist die Möglichkeit, dass Leben in Schwefelsäure überlebt, möglicherweise nicht mehr so ​​weit hergeholt oder fantastisch“, sagt Sanjay Limaye, ein Planetenwissenschaftler an der Universität . aus Wisconsin, der die Venus seit mehr als 45 Jahren erforscht, war an dieser Studie nicht beteiligt. „Natürlich stehen noch viele Hürden bevor, aber Leben, das sich im Wasser entwickelt und an Schwefelsäure angepasst hat, lässt sich vielleicht nicht so leicht ausschließen.“

Das Team räumt ein, dass die Wolkenchemie der Venus wahrscheinlich chaotischer ist als die „Reagenzglas“-Bedingungen der Studie. Wissenschaftler haben beispielsweise verschiedene Spurengase sowie Schwefelsäure in den Wolken des Planeten gemessen. Daher plant das Team, einige Spurengase in zukünftige Experimente einzubeziehen.

„Es gibt derzeit nur wenige Gruppen auf der Welt, die sich mit der Chemie der Schwefelsäure befassen, und sie sind sich alle einig, dass niemand die Intuition hat“, fügt Sarah Seager hinzu. „Ich denke, wir sind glücklicher als alles andere, weil dieses neueste Ergebnis ein weiteres ‚Ja‘ zur Möglichkeit von Leben auf der Venus hinzufügt.“

Referenz: „Stabilität von 20 lebenswichtigen Aminosäuren in konzentrierter Schwefelsäure: Auswirkungen auf die Bewohnbarkeit der Venus“ von Maxwell D. Seager, Sarah Seager, William Baines und Janusz J. Petkowski, 18. März 2024, Astrobiologie.
doi: 10.1089/ast.2023.0082