חוקרי MIT מצאו כי חומצות אמינו – אבני בניין עיקריות לחיים על פני כדור הארץ – יציבות בחומצה גופרתית בריכוז גבוה. התוצאות שלהם תומכות ברעיון שאותן מולקולות עשויות להיות יציבות בעננים הגופרתיים של ונוס. קרדיט: JAXA/JJ Petkowski
התוצאות מצביעות על העננים של וֵנוּס יכול להיות מסביר פנים לצורות חיים מסוימות.
אם יש חיים במערכת השמש מעבר לכדור הארץ, הם עשויים להימצא בענני נוגה. בניגוד למשטח הבלתי מסביר פנים של כוכב הלכת, שכבת העננים של ונוס, המשתרעת בין 30 ל-40 מייל מעל פני השטח, מארחת טמפרטורות מתונות יותר שיכולות לתמוך בצורות חיים קיצוניות.
אם זה שם בחוץ, מדענים הניחו שכל תושב ענן ונוס ייראה שונה מאוד מצורות החיים על כדור הארץ. הסיבה לכך היא שהעננים עצמם עשויים מטיפות רעילות מאוד של גופרית חוּמצָה – כימיקל מאכל מאוד שידוע כממיס מתכות ומשמיד את רוב המולקולות הביולוגיות על פני כדור הארץ.
אבל מחקר חדש של MIT חוקרים עשויים לערער על ההנחה הזו. פורסם ב-18 במרץ בכתב העת אסטרוביולוגיההמחקר מדווח שלמעשה, כמה אבני הבניין העיקריות של החיים יכולות להתמיד בתמיסות של חומצה גופרתית מרוכזת.
מחברי המחקר מצאו כי 19 חומצות אמינו החיוניים לחיים על פני כדור הארץ יציבים עד ארבעה שבועות כשהם מונחים בבקבוקונים של חומצה גופרתית בריכוזים דומים לאלו בענני נוגה. בפרט, הם גילו ש"עמוד השדרה" המולקולרי של כל 19 חומצות האמינו נותר שלם בתמיסות חומצה גופרתית בריכוז שנעו בין 81 ל-98 אחוזים.
"מה שמפתיע לחלוטין הוא שחומצה גופרתית מרוכזת אינה ממס שעוין באופן אוניברסלי לכימיה אורגנית", אומר מחבר המחקר יאנוש פטקובסקי, שלוחת מחקר במחלקה למדעי כדור הארץ, האטמוספירה והפלנטרים (EAPS) של MIT.
"אנו מגלים שאבני הבניין של החיים על פני כדור הארץ יציבות בחומצה גופרתית, וזה מסקרן מאוד את הרעיון של אפשרות חיים על נוגה", מוסיפה מחברת המחקר שרה סיגר, פרופסור למדעי פלנטריה ב-EAPS ב-MIT בשנת 1941 ופרופסור במחלקות לפיזיקה ולאווירונאוטיקה ואסטרונאוטיקה. "זה לא אומר שהחיים שם יהיו כמו כאן. למעשה, אנחנו יודעים שזה לא יכול להיות. אבל העבודה הזו מקדמת את התפיסה שעננים של ונוס יכולים לתמוך בכימיקלים מורכבים הדרושים לחיים."
מחברי המחקר כוללים את הסופר הראשון מקסוול סיגר, בוגר תואר ראשון במחלקה לכימיה במכון הפוליטכני של ווסטר ובנו של סיגר, וויליאם ביינס, שלוחת מחקר ב-MIT ומדען באוניברסיטת קרדיף.
אבני בניין בחומצה
החיפוש אחר חיים בעננים של נוגה תפס תאוצה בשנים האחרונות, בין היתר על ידי זיהוי שנוי במחלוקת של פוספין – מולקולה שנחשבת כחתימה אחת של חיים – באטמוספירה של כוכב הלכת. בעוד שהגילוי הזה עדיין מתנהל בוויכוח, החדשות עוררו מחדש שאלה ישנה: האם כוכב הלכת האחות של כדור הארץ אכן לארח חיים?
בחיפוש אחר תשובה, מדענים מתכננים מספר משימות לנוגה, כולל המשימה הראשונה לכדור הארץ במימון פרטי בעיקר, בתמיכת חברת השיגור Rocket Lab מקליפורניה. המשימה הזו, שבה סיגר הוא החוקר הראשי של המדע, נועדה לשלוח חללית דרך ענני כוכב הלכת כדי לנתח את הכימיה שלהם לאיתור סימנים של מולקולות אורגניות.
לקראת ההשקה של המשימה בינואר 2025, סיגר ועמיתיה בחנו מולקולות שונות בחומצה גופרתית מרוכזת כדי לראות אילו שברי חיים על פני כדור הארץ עשויים להיות יציבים גם בענני נוגה, שעל פי ההערכות הם חומציים בסדרי גודל יותר. המקומות החומציים ביותר על פני כדור הארץ.
"לאנשים יש את התפיסה הזו שחומצה גופרתית מרוכזת היא ממס אגרסיבי ביותר שיחתוך הכל לחתיכות", אומר פטקובסקי. "אבל אנחנו מגלים שזה לא בהכרח נכון."
למעשה, הצוות הראה בעבר שמולקולות אורגניות מורכבות כמו כמה חומצות שומן וחומצות גרעין נשארות יציבות באופן מפתיע בחומצה גופרתית. המדענים מקפידים להדגיש, כפי שהם עושים במאמרם הנוכחי, כי "כימיה אורגנית מורכבת היא כמובן לא חיים, אבל אין חיים בלעדיה".
במילים אחרות, אם מולקולות מסוימות יכולות להתמיד בחומצה גופרתית, אז אולי העננים החומציים מאוד של נוגה ניתנים למגורים, אם לא בהכרח מאוכלסים.
במחקר החדש שלהם, הצוות התמקד בחומצות אמינו – מולקולות שמתחברות לייצור חלבונים חיוניים, שלכל אחד מהם תפקיד ספציפי משלו. כל יצור חי על פני כדור הארץ דורש חומצות אמינו כדי ליצור חלבונים אשר בתורם מבצעים פונקציות מקיימות חיים, מפירוק מזון ועד יצירת אנרגיה, בניית שרירים ותיקון רקמות.
"אם אתה מחשיב את ארבעת אבני הבניין העיקריות של החיים כבסיסי חומצות גרעין, חומצות אמינו, חומצות שומן ופחמימות, הוכחנו שכמה חומצות שומן יכולות ליצור מיצלות ושלפוחיות בחומצה גופרתית, ובסיסי חומצת הגרעין יציבים בגופרית. חוּמצָה. הוכח כי פחמימות מגיבות מאוד בחומצה גופרתית", מקסוול
סיגר מסביר. "זה רק הותיר אותנו עם חומצות אמינו כאבן הבניין העיקרית האחרונה שלה
לימוד."
עמוד שדרה יציב
המדענים החלו את מחקריהם על חומצה גופרתית במהלך המגיפה, וביצעו את הניסויים שלהם במעבדה ביתית. מאז, סיגר ובנה המשיכו לעבוד על כימיה בחומצה גופרתית מרוכזת. בתחילת 2023, הם הזמינו דגימות אבקה של 20 חומצות אמינו "ביוגניות" – אותן חומצות אמינו החיוניות לכל החיים על פני כדור הארץ. הם המיסו כל סוג של חומצת אמינו בבקבוקונים של חומצה גופרתית מעורבת במים, בריכוזים של 81 ו-98 אחוז, המייצגים את הטווח הקיים בענני נוגה.
לאחר מכן, הצוות הניח לבקבוקונים לדגור במשך יום לפני הובלתם למתקן המכשור לכימיה של MIT (DCIF), מעבדה משותפת 24/7 המציעה מספר מכשירים אוטומטיים וידניים לשימוש מדעני MIT. סיגר וצוותה מצידם השתמשו בספקטרומטר תהודה מגנטית גרעינית (NMR) של המעבדה כדי לנתח את המבנה של חומצות אמינו בחומצה גופרתית.
לאחר ניתוח כל בקבוקון מספר פעמים במשך ארבעה שבועות, המדענים גילו, להפתעתם, כי המבנה המולקולרי הבסיסי, או "עמוד השדרה" ב-19 מתוך 20 חומצות האמינו נותר יציב וללא שינוי, אפילו בתנאים חומציים מאוד.
"רק המראה שעמוד השדרה הזה יציב בחומצה גופרתית לא אומר שיש חיים על נוגה", מציין מקסוול סיגר. "אבל אם היינו מראים שעמוד השדרה הזה נפגע, אז לא היה סיכוי לחיים כפי שאנו מכירים אותם".
"עכשיו, עם הגילוי שחומצות אמינו וחומצות גרעין רבות יציבות בחומצה גופרתית של 98%, ייתכן שהאפשרות לשרוד חיים בחומצה גופרתית לא כל כך מופרכת או פנטסטית", אומר סנג'אי לימאי, מדען פלנטרי באוניברסיטה מוויסקונסין שחקר את ונוס במשך למעלה מ-45 שנים, ושלא היה מעורב במחקר זה. "כמובן, מכשולים רבים ניצבים לפנינו, אבל חיים שהתפתחו במים והסתגלו לחומצה גופרתית עשויים שלא להתבטל בקלות."
הצוות מכיר בכך שכנראה כימיית הענן של ונוס מבולגנת יותר מתנאי "המבחנה" של המחקר. לדוגמה, מדענים מדדו גזי קורט שונים, בנוסף לחומצה גופרתית, בענני כדור הארץ. ככזה, הצוות מתכנן לשלב גזי קורט מסוימים בניסויים עתידיים.
"יש רק כמה קבוצות בעולם עכשיו שעובדות על כימיה בחומצה גופרתית, וכולן יסכימו שלאף אחד אין אינטואיציה", מוסיפה שרה סיגר. "אני חושב שאנחנו פשוט שמחים יותר מכל מה שהתוצאה האחרונה הזו מוסיפה עוד 'כן' לאפשרות של חיים על נוגה."
