Czy chmury kwasu siarkowego na Wenus rzeczywiście są tak nieprzyjazne dla struktur organicznych? Odpowiedzi na to pytanie poszukiwał międzynarodowy zespół naukowców, którego prace koordynował dr Janusz Pętkowski z Wydziału Inżynierii Środowiska. Wyniki badań opublikowano właśnie w czasopiśmie „Science Advances”.

Publikację „Astrobiological Implications of the Stability and Reactivity of Peptide Nucleic Acid (PNA) in Concentrated Sulfuric Acid” przygotowali badacze z Politechniki Wrocławskiej, Massachusetts Institute of Technology (USA), Worcester Polytechnic Institute (USA), Cardiff University (Wielka Brytania) i specjaliści z holenderskiej firmy Symeres.

Czy na Wenus może być życie?

Całe życie na Ziemi potrzebuje wody, ale czy życie może istnieć w innych, bardziej nieprzyjaznych cieczach? To dyskusyjne pytanie pojawiło się niedawno wraz ze wzrostem zainteresowania planetą Wenus, w której tajemniczych, kwasowych chmurach znaleziono intrygujące chemiczne oznaki życia.

Zdaniem astronomów chmury na tej nieprzyjaznej ludziom planecie, zwanej także Gwiazdą Zaranną lub Jutrzenką, składają się głównie z kropelek kwasu siarkowego z pewną ilością, m.in. chloru i żelaza. Chmury kwasu siarkowego sprawiają, że powierzchnia planety nie jest widoczna ani z Ziemi, ani z sond orbitalnych, a jej ukształtowanie znane jest wyłącznie na podstawie badań radarowych.

W połowie 2020 r. zespół naukowców z Imperial College London przedstawił dowody na obecność na Wenus fosfiny, toksycznego gazu produkowanego w środowiskach ubogich w tlen, a grupa naukowców z Uniwersytetu w Cardiff zaprezentowała wstępne wyniki swoich badań, które wskazują na obecność na Wenus amoniaku. Oba gazy są określane jako biomarkery, a to w dużym skrócie oznacza, że mogą wskazywać na obecność życia.

– Postanowiliśmy więc sprawdzić, czy rzeczywiście w chmurach kwasu siarkowego mogłoby przetrwać jakiekolwiek życie. Wiele osób uważa, że stężony kwas siarkowy niszczy wszystkie cząsteczki organiczne i dlatego zabija całe życie, ale to nieprawda. Podczas gdy wiele substancji biochemicznych, na przykład cukry, rzeczywiście nie jest stabilnych w takim środowisku, nasze dotychczasowe badania pokazały, że inne substancje chemiczne występujące w organizmach żywych, takie jak zasady azotowe, aminokwasy i niektóre dipeptydy, nie ulegają rozpadowi – mówi dr Janusz Pętkowski z Katedry Gospodarki Wodno-Ściekowej i Technologii Odpadów na Wydziale Inżynierii Środowiska.

Prowadząc badania i szukając odpowiedzi na tajemnice mogące się kryć w wenusjańskich chmurach, naukowcy dokonali zaskakującego odkrycia: kwas peptydonukleinowy (PNA), cząsteczka podobna do DNA, wykazuje niezwykłą stabilność w skrajnie trudnym środowisku 98% kwasu siarkowego w temperaturze pokojowej. Jest to więc dowód na to, że stężony kwas siarkowy może podtrzymywać różnorodne reakcje chemiczne w środowisku organicznym, które mogą stanowić podstawę innej formy życia niż na Ziemi.

– Wydaje się więc, że kwas siarkowy jest o wiele bardziej przyjazny dla chemii organicznej, niż ktokolwiek przypuszczał. Odkrycie, że coś podobnego do DNA może przetrwać w stężonym kwasie siarkowym przez wiele dni, jest zdumiewające – podkreśla naukowiec.

Nowe kierunki badań

Wykazując, że PNA może wytrzymać w warunkach od dawna uważanych za wrogie dla złożonej chemii organicznej, badacze rozpoczęli tym samym nowy rozdział w badaniach na temat potencjału kwasu siarkowego jako ewentualnego środowiska dla życia.

– To nie tylko przesuwa granice chemii organicznej, ale też przybliża nas do odkrycia, czy chmury Wenus rzeczywiście mogą być siedliskiem życia, i podważa naszą dotychczasową wiedzę na temat tej planety – podkreśla dr Pętkowski. – Okazuje się więc, że Wenus nie jest po prostu bezkształtną kulą chmur, ale jest chemicznie nietypowa i w swoich chmurach może być domem dla życia zupełnie innego niż na Ziemi – dodaje.

Naukowiec zwraca również uwagę, że rozpoczęte badania mają również bardziej praktyczne zastosowania w poznaniu tego, w jaki sposób zbudowane jest życie oraz gdzie możemy szukać jego oznak we wszechświecie. Przynoszą również nowe zrozumienie dla działania kwasu siarkowego, jednego z najczęściej stosowanych przemysłowych środków chemicznych.

– W przyszłych badaniach skupimy się na stworzeniu polimeru genetycznego, który jest stabilny w stężonym kwasie siarkowym w zakresie temperatur panujących w chmurach Wenus, a nie tylko w temperaturze pokojowej. PNA nie jest bowiem stabilne w kwasie siarkowym w temperaturach wyższych niż 50 st. C – tłumaczy dr Pętkowski. – Dotychczasowe odkrycia są więc dopiero pierwszym krokiem do znalezienia takiego stabilnego polimeru – dodaje.

Janusz J. Petkowski, Sara Seager, Maxwell D. Seager, William Bains, Nittert Marinus, Mael Poizat, Chad Plumet, Jim van Wiltenburg, Ton Visser, and Martin Poelert „Astrobiological implications of the stability and reactivity of peptide nucleic acid (PNA) in concentrated sulfuric acid”

mic