Жизнь на любой планете не может зародиться без подходящего химического растворителя. Однако вовсе не обязательно это должна быть жидкая вода.
Команда астробиологов рассмотрела возможные альтернативные вещества и нашла пару многообещающих кандидатов для поиска жизни на других планетах и спутниках.
На сегодня известно более пяти с половиной тысяч экзопланет, часть из которых считаются потенциально обитаемыми. Вдобавок в Солнечной системе есть планеты и спутники с существенно отличающимися от Земли условиями, на которых ученые не теряют надежды найти признаки существующей сейчас или существовавшей в прошлом жизни. Но эта жизнь вовсе не обязательно имеет известную и привычную нам углеродную форму.
Например, внеземные организмы могут выбрать в качестве основного строительного элемента кремний, а не углерод, или дышать водородом вместо кислорода. Тем не менее на любой планете жизнь должна опираться на универсальные законы химии, а значит, для ее развития необходим подходящий химический растворитель. На Земле это, естественно, жидкая вода, обладающая рядом ценных свойств.
Во-первых, вода может существовать в жидкой форме в условиях поверхности Земли, а ее молекула крайне стабильна. Во-вторых, она растворяет ряд соединений (но не все), в том числе полимерных, предоставляя живым организмам к ним доступ для получения питательных веществ. Также вода позволяет сложным молекулам стабильно существовать, легко смешиваться, взаимодействовать и образовывать комплексы. Наконец, вода обладает химической функциональностью, активно участвуя в метаболизме земных организмов.
Неудивительно, что многие ученые и космические агентства считают наличие жидкой воды на поверхности экзопланет необходимым условием для признания их потенциально пригодными для зарождения жизни. Однако в новом исследовании международная команда ученых попыталась пересмотреть понятие подходящих для жизни химических растворителей, расширив тем самым область ее поисков.
В статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv.org, астробиологи рассмотрели распространенные на небесных телах химические растворители и их соответствие четырем критериям: стабильности, сольватации (связывание молекул растворителя молекулами растворенного вещества), стабилизации других молекул и функциональности, характерным для воды. Среди десятка кандидатов лишь аммиак, серная кислота и диоксид углерода удовлетворяли хотя бы трем критериям из четырех.
Но аммиак легко разрушается под воздействием ультрафиолета и, следовательно, вряд ли подходит на роль основного растворителя. В свою очередь, серная кислота, хоть и чрезвычайно опасна для жизни на Земле, удовлетворяет трем основным условиям и может быть неплохим растворителем для инопланетной жизни. Единственный минус — недостаток данных о возможности существования в ее растворах разнообразного набора сложных молекул для поддержания хотя бы простейшей биохимии.
Наконец, диоксид углерода (СО2) часто встречается, довольно стабилен, может растворять многие типы молекул и обеспечивать стабильность их комплексам. Но чтобы он мог существовать в жидком виде, нужны весьма специфические условия. А возможность его функционального участия в биохимии жизни крайне сомнительна из-за химической инертности молекулы СО2.
С одной стороны, авторы нового исследования в очередной раз подтвердили, что вода — наиболее распространенный и подходящий растворитель для развития и поддержания жизни. Однако исследователи также показали, что другие распространенные на планетах и спутниках молекулы по минимальным критериям довольно близки к свойствам воды. К тому же они могут работать вместе, образуя идеальный растворитель для инопланетной жизни.
Отдельно отметим: возможно, ученые несколько рано списали аммиак в качестве кандидата в альтернативные растворители. Ультрафиолет действительно разлагает его, но наличие аммиака исследователи предполагают в целом ряде подводных океанов (вплоть до Плутона), а подо льдом ультрафиолета нет, поэтому химической стабильности аммиака мало что угрожает.
Автор: Даниил Сухинов