قد يحتاج بعض الأجانب إلى حمض الكبريتيك مثلما نحتاج إلى الماء

عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.

الحياة كما نعرف أنها تحتاج إلى الماء ، ولكن الحياة كما نحن لا أعلم أنه قد يعمل على حمض الكبريتيك المركز.

كيمياء الحياة كما نعلم أنها لن تعمل في مكان مثل الضخم زحل قمر تيتان، حيث يكون الجو باردًا جدًا لدرجة أن الجليد يتصرف أشبه بالصخور ، أو في السحب الحمضية فينوس. لكن الكيمياء المختلفة ، التي بنيت جميع القطع المطلوبة من مواد مختلفة ، قد تحتوي على لقطة. تخيل الخلايا التي تستخدم الميثان أو حمض الكبريتيك أو حتى الصخور المنصهرة بالطريقة التي تستخدم بها خلاياك الماء.

وفق دراسة 2021 بقلم معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) ، وليام باينز ، عالم الأحياء الجزيئي وزملاؤه ، اتضح أنه إذا كنا نبحث عن الحياة كما لا نعرفها ، فإن أفضل مذيب قد يكون حمض الكبريتيك المركز – الأشياء التي هي تطفو حولها غيوم فينوس.

حمض الكبريتيك: hazmat أو المذيب مدى الحياة؟

على المستوى الأساسي ، الحياة هي مجرد سلسلة من التفاعلات الكيميائية. تحتاج هذه التفاعلات إلى وسيلة تحدث فيها ، والتي يطلق عليها الكيميائيون مذيبًا: شيء مائع بدرجة كافية يمكن أن تطفو الجزيئات حولها وتختلطها ، ويجب أن يكون هناك الكثير منها في مكان واحد. ولكن ليس فقط أي سائل سوف يفعل ؛ يحتاج المذيب أيضًا إلى المساعدة في كسر ونقل المواد الكيميائية التي تحتاج الخلايا إلى العيش – دون إذابة جزيئات مهمة مثل الدهون والأحماض الأمينية.

متعلق ب: يمكن أن تزدهر الحياة الغريبة في السحب الحمضية فينوس ، وتلميحات دراسة جديدة

هنا على أرض، يناسب الماء الفاتورة بشكل مثالي ، لكنه قد لا يكون السائل الوحيد في الكون قادرة على دعم كيمياء الحياة. في دراسة جديدةقامت Bains وزملاؤه بتصنيف العديد من المذيبات الممكنة بناءً على كيفية تفاعلها مع لبنات البناء الكيميائية في الحياة ومدى شيوعها على الكواكب الصخرية.

تراوحت المرشحين من الأشكال السائلة من الميثان والإيثان والأمونيا وثاني أكسيد الكربون إلى إمكانيات غريبة مثل الملعب والصخور المنصهرة. البطل المثير للدهشة هو مادة كيميائية نعتقد أنها معادية بشكل مؤلم للحياة: حمض الكبريتيك المركّز.

وقال أخصائي أخصائي Astrobiology ، أخصائي أخصائي Astrobiology في مجلة الفضاء ، لـ Space.com: “حتى الكيمياء العضوية المعقدة للغاية متوافقة مع حمض الكبريتيك المركّز”.

إشارة إلى المركز الثاني

كانت بحيرات ميثان الباردة في تيتان نقطة ساخنة للتكهنات حول الحياة لأننا لا نعرفها منذ ذلك الحين منذ ناسا كاسيني زحل مدار أرسلوا الصور الأولى لهم في عام 2005. الميثان والإيثان هما غازات في درجات الحرارة التي نجدها هنا على الأرض ؛ للتكثيف في السائل الذي يملأ الظلام بحار تيتان، يحتاجون إلى درجات حرارة حوالي 250 درجة فهرنهايت (ناقص 157 درجة مئوية). ولكن في مثل هذا البرد الشديد ، تتحرك الذرات والجزيئات بطيئًا ، لذلك تحدث التفاعلات الكيميائية في حركة بطيئة – ببطء شديد من أجل حدوث الحياة ، وفقًا لما ذكرته Petkowski.

في الطرف الآخر من الطيف ، يتم الخروج من الصخور المنصهرة لأن الحرارة الهائلة المطلوبة للحفاظ على سائل الصخور تنهار أيضًا جميع الجزيئات العضوية تقريبًا.

تحتوي بعض المواد الكيميائية ، مثل الأمونيا ، على جميع الخصائص الصحيحة لإنشاء مذيبات جيدة لكيمياء الحياة. يحدث ذلك ، يختلط المادتان تقريبًا حتماً. هذا احتمال مثير للاهتمام للحياة في حد ذاته ، لأن الأمونيا تخفض نقطة التجمد في الماء ، والتي تفتح مجموعة واسعة من الأماكن التي يمكن أن تنجو فيها الحياة من البرد.

“في حين أن الأمونيا قد تلعب دورًا أكبر في Exoplanet وكتب بيلينز وزملاؤه في ورقيتهما الأخيرة ، “من غير المرجح أن يكون من غير المرجح أن يكون من غير المرجح أن يكون من غير المرجح أن يكون من غير المرجح أن تكون كيمياء حيوية أكثر مما تفعل على الأرض ، ومن غير المرجح أن يكون من غير المرجح أن تكون مذيبًا في حد ذاته”.

الحياة على عالم الحمض

لذلك ، إذا وجد علماء الفلك الحياة الغريبة مع كيمياء غريبة تستخدم بعض السائل بخلاف الماء ، من غير المحتمل أن تكون الميثان أو الأمونيا أو الصخور المنصهرة – ولكن في مكان ما ، قد يكون للحياة الغريبة خلايا مليئة بحمض الكبريتيك النقي.

بناءً على نماذج الفيزياء لكيفية أنظمة الطاقة الشمسية الشكل ، يجب أن يكون حمض الكبريتيك شائعًا إلى حد ما على الكواكب الصخرية مثل فينوس ، وهو بالتأكيد جيد في حل الأشياء. ولكن من المثير للدهشة ، بعض من أهمها لبنات البناء مدى الحياة – أشياء مثل الأحماض الأمينية والدهون – يمكن أن تطفو حولها وتقوم بالكيمياء في حمض الكبريتيك النقي بنفس السهولة التي يمكنها في الماء.

“كلاسيكيا ، [sulfuric acid] لا يُنظر إليه على أنه مذيب رائع [for life]”، أخبر ديرك شولز-ماكوتش ، عالم الفلك في الجامعة التقنية في برلين لم يشارك في الدراسة الحديثة ، Space.com.” في حمض الكبريتيك المركز. كان ذلك مفاجئًا للغاية “.

شارك بيتكوفسكي بعض التجارب الحديثة وجد ذلك أن بعض الببتيدات (السلاسل القصيرة للأحماض الأمينية) كانت مستقرة بالفعل في حمض الكبريتيك المركّز لعدة أشهر متتالية – مستقرًا لدرجة أن الباحثين يشعرون بالملل للتو من القياسات ، وفقًا لما قاله بيتكوفسكي. تجارب سابقة وجدت أن 19 من أصل 20 من الأحماض الأمينية التي تشكل البروتينات في جسم الإنسان لا تذوب في حمض الكبريتيك المركّز. و الدراسة التي لا تزال تنتظر مراجعة الأقران وجدت أنه لا يمكن فقط للدهون (الجزيئات التي تشكل أغشية الخلايا لدينا) تحمل حمض الكبريتيك المركّز ، بل تبدأ بالفعل في تكوين أكياس صغيرة مملوءة بالسوائل والتي تشبه إلى حد كبير الحويصلات ، وسلائف الأغشية.

كيف يحدث ذلك؟ الغريب ، المفتاح هو الماء. عادةً ما يتم العثور على حمض الكبريتيك على الأرض ممزوجًا بالماء ، وليس في شكله النقي ؛ انها حقا ماء مع بعض الحمض فيه. وفي هذا الخليط ، يحفز حمض الكبريتيك التفاعلات الكيميائية بين الماء والروابط التي تجمع الببتيدات معًا. خذ إما الماء أو الحمض ، ولا يمكن أن تحدث هذه التفاعلات – لذا فإن الببتيدات مستقرة في أي من المذيبات ، ولكن ليس في مزيج من الاثنين.

وقال بيتكوفسكي: “حمض الكبريتيك المركّز هو مادة مختلفة تمامًا عن الحمض المخفف”. “إنه اعتقاد خاطئ شائع بأن حمض الكبريتيك يدمر جميع الكيمياء العضوية. هذا خطأ. إنه مذيب عدواني للغاية ، لكنه عدواني للغاية لأجزاء محددة في الجزيئات العضوية ، مثل السكريات.” (على الرغم من كل معتدلة الأحماض الأمينية والدهون ، فإن حمض الكبريتيك سوف يدمر السكريات تمامًا ، التي تشكل الكثير من السقالات التي يتم بناء الحياة عليها).

في مكان ما في الكون ، يمكن أن تعج بحيرات حمض الكبريتيك بأشكال الحياة التي تختلف كيمياءها الأساسية قليلاً عننا.

متعلق ب: البحث عن الحياة الغريبة

القصص ذات الصلة:

– ماذا لو كانت الحياة على فينوس مجرد حياة من الأرض؟

– الحياة على فينوس؟ لماذا ليس فكرة سخيفة

– هل تحتاج الحياة الغريبة إلى كوكب للبقاء على قيد الحياة؟ يقترح العلماء إمكانية مثيرة للاهتمام

ما هي الخلايا الغريبة المصنوعة من؟

من المحتمل أن تبدو أشكال الحياة الغريبة التي تستخدم حمض الكبريتيك بدلاً من الماء مشابهة بشكل مدهش بحياة الأرض ، مع بعض الاختلافات الدقيقة ولكن المهمة في تركيبها الكيميائي.

وقال بيتكوفسكي: “يجب أن نفهم حمض الكبريتيك كبيئة ليست غريبة كما نعتقد”. (هذا لا يعني أنه يمكنك السباحة بأمان في حمض الكبريتيك المركز ؛ لم تتطور خلاياك لذلك. من فضلك لا تختبرها.)

على سبيل المثال ، يجب أن تستخدم الحياة في بحر حمض الكبريتيك شيئًا أكثر ثباتًا بدلاً من السكريات ، والتي تتفكك بسرعة كبيرة في حمض الكبريتيك. على الأرض ، السكريات هي كيف تخزن الخلايا الطاقة ، كما أنها تشكل أجزاء من جدران الخلايا. سيستخدم الأجانب على فينوس نوعًا آخر من الجزيئات للقيام بنفس الأشياء دون الانهيار.

وقال بيتكوفسكي: “عليك تكييف الكيمياء العضوية الخاصة بك مع المذيب”. “عليك اختيار لبنات بناء LEGO الكيميائية بشكل صحيح ، ولكن يمكنك الوصول مع نفس الهياكل وظيفيًا في النهاية.”

قد تكون الاختلافات الأخرى أكثر دقة. حمض الكبريتيك المركّز لا ينهار معظم الأحماض الأمينية التي تستخدمها أجسامنا ، ولكنها تسبب تغييرات صغيرة في “سلاسلها الجانبية” ، سلاسل من الذرات التي تخرج من الجزيء مثل الذيل. وفقط رابطة كيميائية واحدة تجعل الفرق بين الببتيد المستقر في حمض الكبريتيك وواحد ينهار. لذا ، لا يزال من الممكن أن يكون لدى الأجانب على عالم حمضي خلايا مصنوعة من الأحماض الأمينية والبروتينات ، لكنها قد تبدو مختلفة قليلاً عن اختلافنا.

الأغشية التي تحيط الخلايا – الحفاظ على الآليات الكيميائية للحياة في الداخل وكل شيء آخر في الخارج – قد تبدو مألوفة بشكل لافت للنظر. تلك الكرات الشبيهة بالحويصلة التي ظهرت عندما تضع Petkowski وزملاؤه الدهون في حمض الكبريتيك الذي تشكلت بالفعل بنفس الطريقة التي تتشكل بها الحويصلات في الماء: عملية تسمى Pearling. أولاً ، تشكل الدهون أنابيب ، ثم تنهار تلك الأنابيب إلى حويصلات صغيرة. قد تستخدم الحياة على عالم الحمضي مجموعة مختلفة من الدهون عن تلك الموجودة في أغشية الخلايا الخاصة بنا ، لكن فيزياء تكوين الغشاء ستبدو كما هي ، إذا كان Petkowski وزملاؤه على حق.

علماء الفلك مثل Petkowski و Schulze-Makuch ، وغيرهم لا يزالون غير متأكدين تمامًا من كيفية كل أجزاء الحياة لأننا لا نعرف أنها قد تجتمع. ولكن ، كما أشار Petkowski ، فهي أيضًا غير متأكدين من كيفية قيام بضع مجموعات من الجزيئات هنا على الأرض بالقفز من الكيمياء إلى الحياة.

“نحن بعيدون عن اكتشاف [the] وقال بيتكوفسكي: “أصل الحياة في الماء كما نحن في حمض الكبريتيك المركز”.