金星经常被描述为地狱般的景象。表面温度突破了铅的熔点,虽然其大气以二氧化碳为主,但含有足够的硫酸,足以满足与冥府的比较。
但金星充足的大气层中的情况并不均匀。在某些地方,一些生命的组成部分可以抵抗地球的恶劣自然环境。
在岩石行星中,金星拥有迄今为止体积最大的大气层。因此,虽然它的表面不适宜居住,但它的大气层却是太阳系其他地方最像地球的区域。科学家们想知道生命是否可以在地球上层大气的部分地区生存,而潜在生物标志物磷化氢的发现(尽管后来被证明是错误的)引起了更多的兴趣。
金星不断出现在有关宜居性的讨论中的原因之一是它是可接近的,而系外行星则不然。金星很容易到达,我们目前有一个轨道飞行器,即日本的“晓”号航天器。计划在 2030 年代中期执行另外三项金星任务:NASA 的 Veritas 和 DAVINCI 以及 ESA 的 EnVision。
没有人相信我们会在金星上找到生命。但这个星球可以教会我们很多关于化学和生物学及其局限性的知识。
在新的研究中,一组科学家在类似金星的条件下测试了不同的构建模块,看看它们是否能够承受地球的危险性质。该研究是“简单的脂质在浓硫酸中形成稳定的高阶结构”。主要作者是芝加哥大学化学系的 Daniel Duzdevich。纸张是发布在预印本服务器上arXiv现已投稿至期刊天体生物学。
金星表面不适合居住。但其大气层中的某些区域可能是这样。问题在于,金星的大部分硫酸集中在离散的云中,而不是扩散到整个大气层中。
“金星表面正在消毒,但云层包括通常被认为与生命相容的温度和压力区域。然而,金星云被认为由浓硫酸组成,”作者解释道。
他们想测试生命的任何“基本特征”是否能够承受金星充满挑战的环境。生命中的化学物质能抵抗硫酸吗?
“浓硫酸中的有机化学很少被研究,但研究却令人惊讶地丰富,最近的工作支持了这样的观点:复杂的,包括氨基酸和核碱基可以在这种不寻常的溶剂中保持稳定,”作者写道。
如果简单的有机分子能够在硫酸中保持稳定,这将是一个有利于生命存在的有趣观察。但它需要的复杂性远不止于此,这就是本研究的重点。
“生命的一个基本特征是细胞性:‘内部’(细胞的内容物,包括信息、分子及其所有相互作用)和‘外部’(环境)的分化,以及沟通和交换的机制两者之间,”杜兹德维奇和他的同事写道。
研究人员重点关注脂质,即定义细胞的膜。脂质是细胞结构的基础,不仅作为细胞之间的膜,而且作为形成细胞内部不同部分的膜。
作者写道:“细胞膜在极端环境中尤其重要,因为它必须帮助维持细胞内环境的稳态,以应对恶劣的外部条件。”
研究人员进行了实验室实验,以确定脂质是否能够承受金星的恶劣环境。他们提出了两个问题:简单的脂质能否抵抗硫酸的分解,以及脂质能否像在细胞中那样形成稳定的高阶结构?
研究人员将大量脂质放入小瓶中,并将它们暴露于不同浓度的硫酸中,并以特定的时间间隔测量每个小瓶。他们的结果表明,一些脂质可以在酸中存活,甚至形成结构。
有兴趣的读者可以自己探索详细的化学过程。
总之,结果表明稳定的膜可以在硫酸存在下形成并持续存在。生命使用水作为溶剂,因为它是极性分子,可以形成氢键网络,具有高热容,当然,水在地球上含量丰富。但并不是所有地方都丰富。
至关重要的是,这项研究表明生命化学的某些方面不需要水作为溶剂。相反,他们可以容忍并使用硫酸作为溶剂。 “在这里,我们展示了复杂膜结构在另一种极性溶剂:浓硫酸中的意外稳定性,”作者写道。
这对于系外行星的宜居性和天体生物学意味着什么?
“浓硫酸作为行星溶剂可能广泛存在于系外行星上,无论是在金星外还是在其他行星上由于宿主恒星的恒星活动而干燥,”研究人员解释道。
当然,金星上存在大量硫酸。
“浓硫酸也存在于我们紧邻的行星附近,作为金星云层中的主要液体,进一步强调了它对地球的重要性。、行星宜居性和天体生物学,”作者写道。
生命是否能够在金星云层中生存的问题是一个永远不会消失的问题。我们是天体生物学领域的新手,我们根本无法排除某些可能性。这似乎有些牵强,但科学是一场证据游戏,而证据可能会令人惊讶。
这项研究并没有提供可以回答这个问题的证据——像这样的大问题是逐步得到解答的——但它确实提出了一个有趣的结果。
“通过证明脂质膜在这种侵蚀性溶剂中的稳定性,我们在探索浓缩物的潜在可居住性方面迈出了重要的一步。金星上的云环境,”作者总结道。
引文:生命的另一个组成部分可以处理金星的硫酸(2024 年,9 月 27 日),2024 年 9 月 27 日检索自 https://webbedxp.com/zh-CN/science/jamaal/news/2024-09-block-life-venus-sulfuric-acid .html
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