研究：生命的基石在类似金星的条件下出奇地稳定

如果地球以外的太阳系中有生命，它可能会在金星的云层中找到。与金星极度荒凉的表面形成鲜明对比的是，金星的云层从地表以上30英里延伸到40英里处，温度较温和，可以支持一些极端形式的生命。

如果它在那里，科学家们认为任何金星云居民看起来都与地球上的生命形式非常不同。这是因为云本身是由剧毒的硫酸液滴构成的，硫酸是一种具有强烈腐蚀性的化学物质，已知可以溶解金属并破坏地球上的大多数生物分子。

但麻省理工学院研究人员的一项新研究可能会挑战这一假设。该研究今天发表在《 天体生物学》杂志上，报告说，事实上，生命的一些关键组成部分可以在浓硫酸溶液中持续存在。

该研究的作者发现，当将19种对地球生命至关重要的氨基酸放入硫酸瓶中时，其浓度与金星云中的浓度相似，可以稳定长达四个星期。特别是，他们发现所有19种氨基酸的分子“骨架”在浓度从81%到98%的硫酸溶液中保持完整。

“绝对令人惊讶的是，浓硫酸并不是一种普遍对有机化学怀有敌意的溶剂，”该研究的共同作者、麻省理工学院地球、大气和行星科学系（EAPS）的研究附属机构Janusz Petkowski说。

“我们发现地球上生命的组成部分在硫酸中是稳定的，这对于金星上存在生命的可能性的想法非常有趣，”研究作者Sara Seager补充道，他是麻省理工学院1941届EAPS行星科学教授，也是物理学系和航空航天系的教授。“这并不意味着那里的生活会和这里一样。事实上，我们知道这是不可能的。但这项工作推进了金星云层可以支持生命所需的复杂化学物质的概念。

该研究的合著者包括第一作者Maxwell Seager，他是伍斯特理工学院化学系的本科生，也是Seager的儿子，以及麻省理工学院的研究附属机构和卡迪夫大学的科学家William Bains。

酸中的砌块

近年来，在金星云层中寻找生命的势头越来越大，部分原因是在金星大气层中发现了有争议的磷化氢 – 一种被认为是生命特征的分子。虽然这一发现仍在争论中，但这一消息重新激发了一个古老的问题：地球的姊妹行星真的可以容纳生命吗？

为了寻找答案，科学家们正在计划对金星进行几项任务，包括第一个主要由私人资助的金星任务，由总部位于加利福尼亚的发射公司火箭实验室支持。这项任务由西格尔担任科学首席研究员，旨在将一艘航天器送入行星的云层，以分析它们的化学成分，以寻找有机分子的迹象。

在2025年1月发射任务之前，西格尔和她的同事们一直在测试浓硫酸中的各种分子，看看地球上哪些生命碎片也可能在金星的云层中稳定，据估计，金星云层的酸性比地球上酸性最强的地方高出几个数量级。

“人们认为浓硫酸是一种极具腐蚀性的溶剂，会把所有东西都切成碎片，”Petkowski说。“但我们发现这不一定是真的。

事实上，该团队之前已经表明，复杂的有机分子，如一些脂肪酸和核酸，在硫酸中仍然保持着惊人的稳定性。科学家们小心翼翼地强调，正如他们在目前的论文中所做的那样，“复杂的有机化学当然不是生命，但没有它就没有生命。

换句话说，如果某些分子可以在硫酸中持续存在，那么金星的高酸性云也许是宜居的，即使不一定有人居住。

在他们的新研究中，研究小组将注意力转向了氨基酸 – 结合形成必需蛋白质的分子，每种蛋白质都有自己的特定功能。地球上的每一种生物都需要氨基酸来制造蛋白质，而蛋白质又执行维持生命的功能，从分解食物到产生能量、锻炼肌肉和修复组织。

“如果你把生命的四大组成部分看作是核酸碱基、氨基酸、脂肪酸和碳水化合物，我们已经证明，一些脂肪酸在硫酸中可以形成胶束和囊泡，核酸碱在硫酸中是稳定的。碳水化合物已被证明在硫酸中具有高度反应性，“麦克斯韦
西格尔解释道。“这只给我们留下了氨基酸作为最后一个主要组成部分
学习。

稳定的骨干网

科学家们在大流行期间开始对硫酸进行研究，在家庭实验室进行实验。从那时起，西格尔和她的儿子继续研究浓硫酸的化学。2023 年初，他们订购了 20 种“生物”氨基酸的粉末样品——这些氨基酸对地球上所有生命都是必不可少的。他们将每种类型的氨基酸溶解在与水混合的硫酸小瓶中，浓度分别为81%和98%，这代表了金星云层中存在的范围。

然后，该团队让小瓶孵育一天，然后将它们运送到麻省理工学院的化学仪器设施（DCIF），这是一个共享的24/7实验室，为麻省理工学院的科学家提供了许多自动和手动仪器。就他们而言，Seager和她的团队使用实验室的核磁共振（NMR）波谱仪来分析硫酸中氨基酸的结构。

在对每个小瓶进行了四次分析后，科学家们惊讶地发现，即使在高酸性条件下，20种氨基酸中19种的基本分子结构或“骨架”也保持稳定和不变。

“仅仅表明这个骨架在硫酸中是稳定的，并不意味着金星上有生命，”Maxwell Seager指出。“但是，如果我们证明这个骨干受到损害，那么我们所知道的就没有生命的机会。

“现在，随着发现许多氨基酸和核酸在98%的硫酸中是稳定的，生命在硫酸中生存的可能性可能并不那么牵强或不可思议，”威斯康星大学的行星科学家Sanjay Limaye说，他已经研究了金星超过45年，他没有参与这项研究。“当然，前方还有很多障碍，但在水中进化并适应硫酸的生命可能不会轻易被忽视。

该团队承认，金星的云化学可能比研究的“试管”条件更混乱。例如，科学家们已经测量了地球云层中除硫酸之外的各种痕量气体。因此，该团队计划在未来的实验中加入某些痕量气体。

“现在世界上只有少数几个小组在研究硫酸的化学，他们都会同意没有人有直觉，”Sara Seager补充道。“我认为我们比任何事情都更高兴的是，这一最新结果为金星上存在生命的可能性增加了一个’是’。