Ein weiterer Baustein des Lebens kann mit der Schwefelsäure der Venus umgehen

Venus wird oft als Höllenlandschaft beschrieben. Die Oberflächentemperatur überschreitet den Schmelzpunkt von Blei, und obwohl seine Atmosphäre von Kohlendioxid dominiert wird, enthält es genug Schwefelsäure, um den Vergleich mit Hades zu erfüllen.

Aber die Bedingungen in der weitläufigen Atmosphäre der Venus sind nicht einheitlich. Es gibt Orte, an denen einige Bausteine ​​des Lebens der unwirtlichen Natur des Planeten widerstehen könnten.

Unter den Gesteinsplaneten hat die Venus volumenmäßig die mit Abstand größte Atmosphäre. Während seine Oberfläche unwirtlich ist, weist seine Atmosphäre Regionen auf, die im Vergleich zu allen anderen Teilen des Sonnensystems am erdähnlichsten sind. Wissenschaftler haben sich gefragt, ob Leben in Teilen der oberen Atmosphäre des Planeten überleben könnte, und die Entdeckung des potenziellen Biomarkers Phosphin (obwohl dies später widerlegt wurde) stieß auf weiteres Interesse.

Ein Grund dafür, dass Venus in Diskussionen über die Bewohnbarkeit immer wieder auftaucht, ist, dass sie zugänglich ist, Exoplaneten dagegen nicht. Die Venus ist leicht zu erreichen und wir haben derzeit einen Orbiter an Ort und Stelle, die japanische Raumsonde Akatsuki. Für Mitte der 2030er Jahre sind drei weitere Missionen zur Venus geplant: Veritas und DAVINCI der NASA sowie EnVision der ESA.

Niemand ist davon überzeugt, dass wir Leben auf der Venus finden werden. Aber der Planet kann uns viel über Chemie und Biologie und ihre Grenzen lehren.

In einer neuen Forschung testete ein Team von Wissenschaftlern verschiedene Bausteine ​​unter venusähnlichen Bedingungen, um herauszufinden, ob sie der gefährlichen Natur des Planeten standhalten können. Die Forschung lautet: „Einfache Lipide bilden in konzentrierter Schwefelsäure stabile Strukturen höherer Ordnung.“ Der Hauptautor ist Daniel Duzdevich vom Department of Chemistry der University of Chicago. Das Papier ist gepostet auf dem Preprint-Server arXiv jetzt veröffentlicht und der Zeitschrift vorgelegt Astrobiologie.

Die Oberfläche der Venus ist kein Kandidat für die Bewohnbarkeit. Aber Regionen in seiner Atmosphäre können es sein. Das Problem besteht darin, dass ein Großteil der Schwefelsäure der Venus in einzelnen Wolken konzentriert ist und nicht in der gesamten Atmosphäre verteilt ist.

„Die Venusoberfläche ist sterilisierend, aber die Wolkendecke umfasst Regionen mit Temperaturen und Drücken, die herkömmlicherweise als mit Leben vereinbar angesehen werden. Es wird jedoch angenommen, dass die Venuswolken aus konzentrierter Schwefelsäure bestehen“, erklären die Autoren.

Sie wollten testen, ob einige der „grundlegenden Merkmale“ des Lebens der herausfordernden Umgebung der Venus standhalten könnten. Kann die Chemie des Lebens Schwefelsäure widerstehen?

„Die organische Chemie in konzentrierter Schwefelsäure wird selten untersucht, ist aber überraschend umfangreich. Neuere Arbeiten stützen die Annahme, dass komplexe organische Moleküle, einschließlich Aminosäuren und Nukleobasen, in diesem ungewöhnlichen Lösungsmittel stabil sein können“, schreiben die Autoren.

Wenn einfache organische Moleküle in Schwefelsäure stabil bleiben können, ist das eine interessante Beobachtung zugunsten des Lebens. Aber es bedarf noch mehr Komplexität, und genau darauf konzentriert sich diese Forschung.

„Ein grundlegendes Merkmal des Lebens ist die Zellularität: die Unterscheidung zwischen „Innen“ (dem Inhalt einer Zelle, einschließlich Informationen, Molekülen und all ihren Wechselwirkungen) und „Außen“ (der Umgebung) sowie einem Mechanismus für Kommunikation und Austausch zwischen den beiden“, schreiben Duzdevich und seine Co-Forscher.

Die Forscher konzentrierten sich auf Lipide, die Membranen, die Zellen definieren. Lipide sind die Grundlage der Zellstruktur, nicht nur als Membranen zwischen Zellen, sondern auch als Membranen, die bestimmte Teile des Zellinneren bilden.

„Die Zellmembran ist in extremen Umgebungen besonders wichtig, da sie dazu beitragen muss, die Homöostase der intrazellulären Umgebung gegenüber ansonsten rauen äußeren Bedingungen aufrechtzuerhalten“, schreiben die Autoren.

Die Forscher führten Laborexperimente durch, um festzustellen, ob Lipide der rauen Umgebung der Venus standhalten können. Sie stellten zwei Fragen: Können einfache Lipide der Zersetzung durch Schwefelsäure widerstehen und können die Lipide stabile Strukturen höherer Ordnung bilden, wie sie es in Zellen tun?

Die Forscher füllten große Mengen an Lipiden in Fläschchen, setzten diese unterschiedlichen Konzentrationen an Schwefelsäure aus und maßen jedes Fläschchen in bestimmten Zeitabständen. Ihre Ergebnisse zeigen, dass einige Lipide die Säureeinwirkung überstehen und sogar Strukturen bilden können.

Interessierte Leser können die detaillierte Chemie selbst erkunden.

Zusammenfassend deuten die Ergebnisse darauf hin, dass sich in Gegenwart von Schwefelsäure stabile Membranen bilden und bestehen bleiben können. Leben nutzt Wasser als Lösungsmittel, weil es ein polares Molekül ist, Netzwerke aus Wasserstoffbrückenbindungen bilden kann, eine hohe Wärmekapazität hat und natürlich auf der Erde reichlich vorhanden ist. Aber es ist nicht überall reichlich vorhanden.

Entscheidend ist, dass diese Studie zeigt, dass einige Aspekte der Chemie des Lebens kein Wasser als Lösungsmittel erfordern. Stattdessen können sie Schwefelsäure als Lösungsmittel vertragen und verwenden. „Hier zeigen wir die unerwartete Stabilität komplexer Membranstrukturen in einem anderen polaren Lösungsmittel: konzentrierter Schwefelsäure“, schreiben die Autoren.

Was bedeutet das für die Bewohnbarkeit von Exoplaneten und die Astrobiologie?

„Konzentrierte Schwefelsäure als planetarisches Lösungsmittel könnte auf Exoplaneten weit verbreitet sein, entweder auf Exo-Venusen oder auf anderen Gesteinsplaneten, die aufgrund der Sternaktivität ihres Muttersterns ausgetrocknet sind“, erklären die Forscher.

Und natürlich ist Schwefelsäure auf der Venus in großen Mengen vorhanden.

„Konzentrierte Schwefelsäure ist auch in unserer unmittelbaren Planetenumgebung als dominierende Flüssigkeit in den Wolken der Venus vorhanden, was ihre Bedeutung für die Planetenwissenschaft, die Bewohnbarkeit des Planeten und die Astrobiologie weiter unterstreicht“, schreiben die Autoren.

Die Frage, ob das Leben in den Wolken der Venus irgendwie überleben könnte, wird nicht verschwinden. Wir sind neu in der Astrobiologie und können einfach nicht alles ausschließen. Es mag weit hergeholt erscheinen, aber Wissenschaft ist ein Beweisspiel, und Beweise können überraschend sein.

Diese Studie liefert keine Beweise, die diese Frage beantworten können – große Fragen wie diese werden schrittweise beantwortet –, aber sie liefert ein interessantes Ergebnis.

„Durch den Nachweis der Stabilität von Lipidmembranen in diesem aggressiven Lösungsmittel haben wir einen bedeutenden Schritt vorwärts bei der Erforschung der potenziellen Bewohnbarkeit der konzentrierten Schwefelsäurewolkenumgebung auf der Venus gemacht“, schließen die Autoren.