В облаках Венеры, вероятно, есть микроорганизмы

11:26, 4 февраля 2022

Ученые выдвинули теорию существования жизни на этой планете

По ряду характеристик — например, по массе и размерам — Венера считается «сестрой» Земли. Фото: NASA.

Ученые выдвинули теорию существования микроорганизмов на Венере. Согласно гипотезе, микроорганизмы могут находиться в облачном слое Венеры в особой эконише, которая представляет собой водно-пенную структуру. Существовать и развиваться микроорганизмам помогает температура, пригодная для некоторых микроорганизмов земного типа. Возможность существования таких водно-пенных структур исследователи доказали в лаборатории и описали в журнале Life.

Сегодня условия на поверхности Венеры (температура +470 °С и давление 90 атмосфер) непригодны для земных форм жизни. Однако считается, что миллионы лет назад Венера могла быть обитаемой. По мере нагревания и достижения критической температуры (+100 °С) на поверхности планеты весь объем воды испарился, образовав облака толщиной в 20-25 км. Вместе с водными массами в облака могли переместиться также экстремофильные микроорганизмы, которые способны выживать при температуре +100 °С и выше.

«Скорее всего, с повышением температуры поверхности Венеры происходил прямой отбор микроорганизмов. Осушение водоемов при значительном повышении температуры сопровождалось сильным повышением концентрации солей, — поясняет научный сотрудник лаборатории структурных методов анализа и свойств материалов и наноматериалов УрФУ Юлия Хрунык. — До катастрофического изменения климата на Венере все виды экстремофильных микроорганизмов занимали соответствующие экологические ниши. Затем зона „экологического комфорта“ для экстремофилов расширилась. При увеличении температуры выше +100 °С весь объем воды испарился и вместе с водорастворимыми органическими и неорганическими соединениями перенесся в облачный слой. Теми же восходящими потоками горячего водяного пара в облака могли быть перенесены как активные жизнеспособные клетки микроорганизмов, так и споры».

Испарение воды с поверхности планеты должно было сопровождаться образованием обильных облаков на высоте, где водяной пар мог остыть и сконденсироваться, предложили ученые. Вероятнее всего, уровень кислотности образовавшихся облаков изначально был близок к нейтральному, поэтому в них могли процветать различные микроорганизмы. Затем, когда атмосфера Венеры потеряла основное количество воды, с одновременным подкислением среды из-за образования молекул серной кислоты (при постоянном поступлении в атмосферу сернистого газа вулканического происхождения), отбор организмов был направлен в сторону устойчивости к сильнокислой среде.

«После полного испарения воды с поверхности планеты дальнейший нагрев Венеры от +100 °С до более +400 °С мог сопровождаться пыльными бурями, термическим разложением органических и неорганических материалов и активным их переносом в атмосферу за счет восходящих потоков воздуха, — поясняет Юлия Хрунык. — Кроме того, в начале перегрева продукты разложения мертвой биомассы на поверхности планеты могли с водяными парами перейти в водную фазу внутри облаков и стать источником различных органических питательных соединений. Таким образом могло сформироваться сообщество микроорганизмов, которые в дальнейшем адаптировались к постоянному подкислению среды (снижению рН)».

Для выживания в неблагоприятных условиях микробы в венерианских облаках заняли специфическую нишу в жидкой фазе, где наиболее эффективно транспортируются растворенные питательные вещества, необходимые клеткам, утверждают исследователи. В отличие от аэрозолей такая водно-пенная структура позволяет эффективно взаимодействовать микробным клеткам по всему пространству экологической ниши, что очень важно для стабильного существования такой микробной системы.

«Хорошим примером образования устойчивой водной пены является кипячение молока. Молекулы белков и жиров стабилизируют пузырьки, образующиеся из воздуха, растворенного в молоке. Такая пена достаточно стабильна даже при понижении температуры. Мы предположили, что структура пены в венерианских облаках, образующаяся в аналогичных условиях, особенно если она стабилизирована биосурфактантами, управляется теми же принципами», — поясняет Юлия Хрунык.

По словам профессора Югорского государственного университета Олега Коцюрбенко, разгадать загадку жизни на Венере помогут бактерии-экстремофилы, обитающие в экстремальных земных условиях (например, в горячих источниках с низким рН). Поэтому в планах ученых исследовать их выживаемость в аналогичных с Венерой условиях, а также изучить специфические молекулы — биомаркеры, которые, возможно, обнаружат при исследовании облачного слоя в будущих космических миссиях к Венере. Также ответить на вопрос о том, есть ли жизнь на Венере, помогут данные космических аппаратов, которые в рамках совместной программы Роскосмос-NASA планируют запустить в 2028–2030 годах.

Справка

В исследовании приняли участие ученые Федерального исследовательского центра «Фундаментальные основа биотехнологии» РАН, Московского политехнического университета, Уральского федерального университета, Югорского государственного университета и Network of Researchers on the Chemical Evolution of Life (Международная ассоциация ученых по проблемам химической эволюции жизни).