Астрономія
Астрономія

Активність води у хмарах Венери виявилася занизькою для життя

Вчені вирахували необхідну для підтримки життя активність води у хмарах Венери і інших планет Сонячної системи. Вони з'ясували, що на Венері вона більше ніж у 100 разів менша. Сірчана кислота знижує цей показник на Венері до рівня нижче 0,004 - для порівняння активність води в хмарах Марса становить 0,537. Щоб вижити у таких умовах, і аби версія про життя у венеріанських хмарах виглядала правдоподібно, ми маємо уявити собі новий тип живого організму, повідомляють вчені у Nature Astronomy.

Alamy

Alamy

Як вимірювати активність води?

Вода у рідкому стані чи то в атмосфері, чи то на поверхні або надрах планети не обов'язково на її придатність для життя. Температура має бути достатньою, щоб забезпечувати цілісність і функціонування клітин, мають бути джерела енергії і поживні речовини, а також важливим показником є активність води. Цей параметр вказує на співвідношення між тиском водяної пари розчину і чистої води за однакових умов - його можна застосовувати для усіх розчинів у рідких, твердих і газоподібних фазах. У планетарних масштабах на цей параметр впливають не тільки температура і тиск, але також термодинамічні ефекти льоду і присутність будь-яких розчинених речовин або співрозчинників.

Атмосфери різних космічних об'єктів демонструють різні комбінації температури, тиску і відносної вологості - параметрів, які можна отримати або розрахунками, або прямими вимірами. Тому це доволі доступні дані, на які можна спиратися. І навіть якщо температури в атмосферах допускають утворення крапель і можуть здатися прийнятними для життя в тому вигляді, в якому ми її знаємо, ми все одно маємо встановити значення активності води в цих краплях. За розрахунками, деякі метаболічні процеси можуть відбуватися і при температурах від мінус 40 градусів Цельсію, тобто нижче визнаної температурної межі у мінус 18 градусів, та до 130 градусів Цельсію. Однак, при цьому значення активності води має бути 0,605 - межа для поділу клітин екстремофіла, грибкового ксерофіта Xeromyces bisporus.

Як з нею на Венері?

Венера є не надто приємною для розвитку життя планетою, хоча нижній шар її хмар на висоті від 40 до 70 кілометрів має температурний діапазон, який робить його потенційно прийнятним для життя. Нещодавнє відкриття фосфіну в атмосфері Венери відродило інтерес до ідеї життя у її хмарах. І хоч він може виявитися діоксидом сірки, аналізи ігнорували роль активності води, яку і вирішили вирахувати вчені. Велика частина обговорення потенційного життя в атмосфері Венери зосереджена на екстремальній кислотності сірчаних хмар, але це не є очевидною перешкодою, бо деякі екстремальні ацидофіли здатні метаболізувати при значеннях pH, близьких до 0 і навіть нижчих. Але все ж за новими розрахунками з'ясувалося, що венеріанські хмари не дадуть змогу вижити навіть таким організмам - сірчана кислота змінює тиск водяної пари. І заразом значно знижає активність води у них до рівня нижче 0,004, а для порівняння активність води в хмарах Марса становить 0,537.

Активність води та відносна вологість атмосфери Венери в регіоні, де температури знаходяться в межах можливого існування життя (від -40 ° C до 130 ° C). John E. Hallsworth et al. / Nature Astronomy, 2021

Активність води та відносна вологість атмосфери Венери в регіоні, де температури знаходяться в межах можливого існування життя (від -40 ° C до 130 ° C). John E. Hallsworth et al. / Nature Astronomy, 2021

Тож чому її недостатньо для життя?

Сірчана кислота зневоднює клітинні системи, видаляє воду з біомакромолекул, знижує гідрофобні взаємодії і порушує цілісність плазматичної мембрани - у ній жити мікроорганізми не зможуть. Втім, існують припущення про те, що краплі хмар Венери можуть діяти як захисне середовище для них. Однак, дослідники вважають, що свою функціональність за таких низьких показників активності води клітини зберігати не зможуть. Щоб хмарні краплі були придатні для життя, їхня водна активність повинна бути нерівноважною, тобто не визначатися відносною вологістю навколишнього середовища. За підрахунками, вона має бути приблизно в 150 разів більшою за навколишню водну пару, а поки вона знаходиться у рівновазі з атмосферою.

У своїй роботі вчені не зверталися до альтернативних біохімічних теорій про життя, а спиралися на будову земних організмів. І на їхню думку, у ворожих умовах венеріанської атмосфери не виживуть навіть сплячі клітини. Також у своєму аналізі вчені визначили параметри активності води у хмарах Юпітера, Землі та Марса. Так юпітеріанські могли б підтримувати життя, а умови атмосфери Землі занадто сухі для активного життя. Підхід, використаний в даному дослідженні, також може бути застосований і до екзопланет. Наприклад, космічний телескоп Джеймса Вебба зможе визначати атмосферні профілі температури, тиску і вмісту води у їхніх атмосферах, що дозволить оцінювати активність води.

Колірна шкала вказує значення активності води від 0 до 1. Білий квадрат (ліва сторона) позначає межу допуску для життя найбільш екстремального ацидофілу. John E. Hallsworth et al. / Nature Astronomy, 2021 

Колірна шкала вказує значення активності води від 0 до 1. Білий квадрат (ліва сторона) позначає межу допуску для життя найбільш екстремального ацидофілу. John E. Hallsworth et al. / Nature Astronomy, 2021