如果在地球以外的太阳系中有生命存在，那么它可能会在金星的云层中被发现。金星的云层在地表以上30到40英里的地方延伸，与它炙热的不适宜居住的表面相比，它的温度更温和，可以支持一些极端形式的生命。
如果它真的存在，科学家们认为任何金星云上的居民看起来都将与地球上的生命形式大不相同。这是因为云本身是由剧毒的硫酸液滴构成的，硫酸是一种腐蚀性极强的化学物质，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。今天发表在《天体生物学》杂志上的这项研究报告称，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浓度与金星云层相似的硫酸瓶中时，它们可以稳定长达四周。特别是，他们发现所有19种氨基酸的分子“主干”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有害的溶剂，”该研究的合著者Janusz Petkowski说，他是麻省理工学院地球、大气和行星科学系(EAPS)的研究分支机构。
“我们发现地球上生命的组成部分在硫酸中是稳定的，这对于金星上可能存在生命的想法非常有趣，”研究作者Sara Seager补充道，她是麻省理工学院1941届EAPS行星科学教授，也是物理系和航空航天系的教授。“这并不意味着那里的生活将和这里一样。事实上，我们知道这不可能。但这项工作提出了金星云层可能支持生命所需的复杂化学物质的概念。”
该研究的共同作者包括第一作者麦克斯韦尔·西格尔(Maxwell Seager)，他是伍斯特理工学院化学系的本科生，也是西格尔的儿子，以及麻省理工学院的研究人员、卡迪夫大学的科学家威廉·贝恩斯(William Bains)。
酸中的积木
近年来，在金星云层中寻找生命的研究势头渐旺，部分原因是在金星大气中发现了磷化氢——一种被认为是生命标志的分子。虽然这一发现仍在争论中，但这一消息重新引发了一个老问题:地球的姐妹行星是否真的存在生命?
为了寻找答案，科学家们正在计划几次金星任务，包括由加州发射公司火箭实验室支持的第一次主要由私人资助的金星任务。西格尔是该任务的科学首席研究员，该任务旨在发射一艘宇宙飞船穿过火星的云层，分析其化学成分，寻找有机分子的迹象。
在任务于2025年1月发射之前，西格尔和她的同事们一直在测试浓硫酸中的各种分子，看看地球上的生命碎片在金星的云层中可能也会稳定，据估计金星的酸性比地球上酸性最强的地方要高几个数量级。
佩特科夫斯基说:“人们认为浓硫酸是一种极具腐蚀性的溶剂，会把所有东西都切碎。”“但我们发现这并不一定正确。”
事实上，该团队之前已经证明，复杂的有机分子，如一些脂肪酸和核酸，在硫酸中保持惊人的稳定。科学家们谨慎地强调，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存在，那么金星的高酸性云层可能是适宜居住的，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氨基酸——一种结合在一起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，而蛋白质反过来又执行维持生命的功能，从分解食物到产生能量，形成肌肉和修复组织。
“如果你把生命的四个主要组成部分看作核酸基、氨基酸、脂肪酸和碳水化合物，我们已经证明，一些脂肪酸可以在硫酸中形成胶束和囊泡，而核酸基在硫酸中是稳定的。碳水化合物已被证明在硫酸中具有高活性。
西格尔解释说。“这就只剩下氨基酸作为我们研究的最后一个主要组成部分了。”
稳定的骨干
科学家们在流感大流行期间开始了他们对硫酸的研究，在一个家庭实验室里进行了实验。从那时起，西格尔和她的儿子继续在浓硫酸中研究化学。2023年初，他们订购了20种“生物源”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。他们将每种氨基酸溶解在装有硫酸和水的小瓶中，浓度分别为81%和98%，这代表了金星云层中存在的范围。
然后，研究小组让这些小瓶孵育一天，然后将它们运送到麻省理工学院的化学仪器设备部门(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。西格尔和她的团队利用实验室的核磁共振光谱仪分析了硫酸中氨基酸的结构。
在对每个小瓶进行了四周的多次分析后，科学家们惊奇地发现，即使在高酸性条件下，20种氨基酸中有19种的基本分子结构或“主干”仍然保持稳定和不变。
“仅仅证明这种骨架在硫酸中是稳定的并不意味着金星上有生命，”麦克斯韦·西格尔指出。“但如果我们证明这条脊椎受到了损害，那么我们所知道的生命就不可能存在了。”
“现在，随着许多氨基酸和核酸在98%的硫酸中都是稳定的发现，生命在硫酸中生存的可能性可能不再那么牵强或不切实际，”威斯康星大学的行星科学家桑杰·利马耶(Sanjay Limaye)说，他研究金星超过45年，但没有参与这项研究。“当然，前面还有很多障碍，但在水中进化并适应硫酸的生命可能不会轻易被忽视。”
研究小组承认，金星的云层化学成分可能比研究中的“试管”条件更混乱。例如，除了硫酸，科学家们还测量了地球云层中的各种微量气体。因此，研究小组计划在未来的实验中加入某些微量气体。
“现在世界上只有少数几个小组在研究硫酸的化学性质，他们都同意没有人有直觉，”萨拉·西格尔补充说。“我认为我们最高兴的是，这一最新结果为金星上存在生命的可能性又增加了一个‘肯定’。”
本文由麻省理工学院新闻(web.mit.edu/newsoffice/)转载，这是一个报道麻省理工学院研究、创新和教学新闻的热门网站。
