وجد باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن الأحماض الأمينية – وهي اللبنات الأساسية للحياة على الأرض – مستقرة في حمض الكبريتيك عالي التركيز. وتدعم نتائجهم فكرة أن هذه الجزيئات نفسها قد تكون مستقرة في السحب الكبريتية العالية على كوكب الزهرة. المصدر: وكالة استكشاف الفضاء اليابانية/جي جي بيتكوفسكي

النتائج تشير إلى الغيوم كوكب الزهرة قد يكون مضيافًا لبعض أشكال الحياة.

إذا كانت هناك حياة في النظام الشمسي خارج الأرض، فمن الممكن أن توجد في سحب كوكب الزهرة. وعلى النقيض من سطح الكوكب المتقرح وغير المضياف، توفر طبقة سحابة كوكب الزهرة، التي تمتد من 30 إلى 40 ميلًا فوق السطح، درجات حرارة معتدلة يمكن أن تدعم بعض أشكال الحياة الخطيرة.

إذا كان هناك، يعتقد العلماء أن أي ساكن في سحابة الزهرة سيكون مختلفًا تمامًا عن أشكال الحياة على الأرض. وذلك لأن السحب تتكون من قطرات شديدة السمية من الكبريت حامض – مادة كيميائية شديدة التآكل تعمل على إذابة المعادن وتدمير معظم الجزيئات البيولوجية الموجودة على الأرض.

لكن دراسة جديدة مع يمكن للباحثين تحدي هذا الافتراض. نشرت في 18 مارس في المجلة الفلكفي الواقع، تشير الدراسة إلى أن بعض العناصر الأساسية للحياة يمكن أن تبقى على قيد الحياة في محاليل حمض الكبريتيك المركز.

ووجد مؤلفو الدراسة أن 19 أحماض أمينية وهي ضرورية للحياة على الأرض، وتظل مستقرة لمدة تصل إلى أربعة أسابيع عند وضعها في قوارير تحتوي على حمض الكبريتيك بتركيزات مماثلة لتلك الموجودة في سحب الفضة. وعلى وجه التحديد، وجدوا أن “العمود الفقري” الجزيئي لجميع الأحماض الأمينية التسعة عشر ظل سليمًا بنسبة 81 إلى 98 بالمائة في محاليل حمض الكبريتيك.

يقول المؤلف المشارك في البحث يانوس بيتكوفسكي من قسم علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب (EAPS) في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “الشيء الأكثر إثارة للدهشة هو أن حمض الكبريتيك المركز ليس مذيبًا معاديًا عالميًا للكيمياء العضوية”.

تقول سارة سيغر، أستاذة دفعة 1941 في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “لقد وجدنا أن اللبنات الأساسية للحياة على الأرض مستقرة في حامض الكبريتيك، وهذا مثير للاهتمام للغاية لفكرة إمكانية الحياة على كوكب الزهرة”. وأستاذ في أقسام الفيزياء والملاحة الجوية والفضائية. “هذا لا يعني أن الحياة هناك تشبه ما هي عليه هنا. في الواقع، نحن نعلم أنه لا يمكن أن يكون كذلك. لكن هذا العمل يشير إلى أن سحب كوكب الزهرة يمكن أن تدعم المواد الكيميائية المعقدة اللازمة للحياة.

من بين المؤلفين المشاركين في الدراسة المؤلف الأول ماكسويل سيجر، وهو طالب جامعي في الكيمياء في معهد ورسستر للفنون التطبيقية، وابن سيجر ويليام باينز، وهو باحث مشارك في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وعالم في جامعة كارديف.

كتل ربط الحمض

اكتسب البحث عن الحياة في سحب كوكب الزهرة زخمًا في السنوات الأخيرة، مدفوعًا بالاكتشاف المثير للجدل للفوسفين – وهو جزيء يعتبر علامة على الحياة – في الغلاف الجوي للكوكب. وبينما لا يزال هذا الاكتشاف قيد المناقشة، فقد أحيت الأخبار سؤالًا قديمًا: هل يمكن للكوكب الشقيق للأرض أن يدعم الحياة بالفعل؟

بحثًا عن إجابة، يخطط العلماء للقيام بعدة بعثات إلى كوكب الزهرة، بما في ذلك أول مهمة ممولة من القطاع الخاص إلى الكوكب، بدعم من شركة الصواريخ Rocket Lab ومقرها كاليفورنيا. تهدف المهمة، التي تعد Seager Science هي الباحث الرئيسي فيها، إلى إرسال مركبة فضائية عبر سحب الكوكب لتحليل كيمياءها بحثًا عن علامات وجود جزيئات عضوية.

قبل إطلاق المهمة في يناير 2025، يقوم سيجر وزملاؤه باختبار جزيئات مختلفة في حمض الكبريتيك المركز، وهي أجزاء من الحياة على الأرض تظل مستقرة في سحب كوكب الزهرة، والتي يُقدر أنها أكثر حمضية من المعتاد. أكثر الأماكن حمضية على وجه الأرض

يقول بيتكوفسكي: “الناس لديهم فكرة مفادها أن حمض الكبريتيك المركز هو مذيب قوي لدرجة أنه يقطع كل شيء إلى أجزاء”. “لكننا وجدنا أن هذا ليس صحيحا.”

في الواقع، أظهر الفريق سابقًا أن الجزيئات العضوية المعقدة مثل بعض الأحماض الدهنية والأحماض النووية مستقرة بشكل مدهش في حمض الكبريتيك. “الكيمياء العضوية المعقدة ليست حياة بالتأكيد، ولكن لا توجد حياة بدونها”، هذا ما حرص العلماء على التأكيد عليه في ورقتهم البحثية الحالية.

بمعنى آخر، إذا تمكنت بعض الجزيئات من البقاء في حمض الكبريتيك، فإن سحب الزهرة شديدة الحموضة ستكون صالحة للسكن.

في دراستهم الجديدة، ركز الفريق على الأحماض الأمينية – الجزيئات التي تشكل البروتينات الأساسية، ولكل منها وظيفتها المحددة. يحتاج كل كائن حي على الأرض إلى الأحماض الأمينية لصنع البروتينات، التي تؤدي وظائف البقاء على قيد الحياة بدءًا من تحطيم الطعام إلى توليد الطاقة وبناء العضلات وإصلاح الأنسجة.

“إذا نظرت إلى اللبنات الأساسية الأربعة للحياة: قواعد الحمض النووي والأحماض الأمينية والأحماض الدهنية والكربوهيدرات، فقد أثبتنا أن بعض الأحماض الدهنية يمكن أن تشكل مذيلات وحويصلات في حمض الكبريتيك، وأن قواعد الحمض النووي مستقرة في حمض الكبريتيك. حمض. الكربوهيدرات أكثر تفاعلا في حامض الكبريتيك. هو مبين، “ماكسويل
يشرح سيجر. “لقد ترك لنا ذلك الأحماض الأمينية باعتبارها آخر لبنة بناء رئيسية
يذاكر.”

عمود فقري مستقر

وبدأ العلماء أبحاثهم على حمض الكبريتيك أثناء الوباء، وأجروا تجاربهم في مختبر منزلي. ومنذ ذلك الوقت فصاعدًا، واصل سيجر وابنه العمل على كيمياء حمض الكبريتيك المركز. وفي أوائل عام 2023، طلبوا عينات مسحوقة من 20 حمضًا أمينيًا “حيويًا”، وهي أحماض أمينية ضرورية لجميع أشكال الحياة على الأرض. وقاموا بإذابة كل نوع من الأحماض الأمينية في قوارير حمض الكبريتيك الممزوجة بالماء بتركيزات تتراوح بين 81 و98%، وهو النطاق الذي سيكون موجودًا في سحب كوكب الزهرة.

سمح الفريق للقوارير بالاحتضان لمدة يوم قبل نقلها إلى قسم أدوات الكيمياء التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (TCIF)، وهو مختبر مشترك يعمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع ويوفر العديد من الأدوات الآلية واليدوية ليستخدمها علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ومن جانبهم، استخدم سيجر وفريقه مطياف الرنين المغناطيسي النووي (NMR) الخاص بالمختبر لدراسة بنية الأحماض الأمينية في حمض الكبريتيك.

بعد فحص كل قارورة عدة مرات على مدار أربعة أسابيع، وجد العلماء بشكل مدهش أن البنية الجزيئية الأساسية، أو “العمود الفقري”، لـ 19 من الأحماض الأمينية العشرين ظلت مستقرة ودون تغيير حتى في الظروف شديدة الحموضة.

يقول ماكسويل سيجر: “إن إثبات أن هذا العمود الفقري مستقر في حامض الكبريتيك لا يعني أن هناك حياة على كوكب الزهرة”. “ولكن إذا أظهرنا أن هذا العمود الفقري معرض للخطر، فلن تكون هناك فرصة للحياة كما نعرفها.”

يقول سانجاي ليماي، عالم الكواكب في الجامعة: “الآن بعد أن تم اكتشاف أن العديد من الأحماض الأمينية والأحماض النووية مستقرة في 98% من حمض الكبريتيك، فإن احتمالية الحياة في حمض الكبريتيك قد لا تكون بعيدة أو خيالية”. ولم تشارك ولاية ويسكونسن، التي درست كوكب الزهرة لأكثر من 45 عامًا، في الدراسة. “بالطبع، هناك العديد من العقبات التي تنتظرنا، ولكن الحياة التي تطورت في الماء وتكيفت مع حمض الكبريتيك لا يمكن استبعادها بسهولة.”

ويعترف الفريق بأن كيمياء سحابة كوكب الزهرة ستكون أكثر فوضوية من ظروف “أنبوب الاختبار” الخاصة بالدراسة. على سبيل المثال، قام العلماء بقياس الغازات النزرة المختلفة بالإضافة إلى حمض الكبريتيك في سحب الكوكب. ولذلك، يخطط الفريق لدمج بعض الغازات النزرة في التجارب المستقبلية.

تقول سارة سيجر: “لا يوجد سوى عدد قليل من المجموعات في العالم التي تعمل على كيمياء حمض الكبريتيك في الوقت الحالي، وجميعهم متفقون على أنه لا يوجد أحد لديه حدس”. “أعتقد أننا سعداء للغاية لأن هذه النتيجة الأخيرة تضيف “نعم” أخرى إلى إمكانية الحياة على كوكب الزهرة.”

المرجع: “استقرار 20 من الأحماض الأمينية الحيوية في حمض الكبريتيك المركز: الآثار المترتبة على الحياة السحابية على الزهرة” ماكسويل د. سيجر، سارة سيجر، ويليام بينز، ويانوس ج. بيتكوفسكي، 18 مارس 2024، الفلك.
دوى: 10.1089/ast.2023.0082