Η ζωή στη Γη χρησιμοποιεί το νερό ως διαλύτη. Υπάρχουν άλλες επιλογές για τη ζωή σε εξωγήινους κόσμους;

Βρισκόμαστε μέσα σε ένα ασύλληπτα μεγάλο σύμπαν με εκατομμύρια δυνητικά κατοικήσιμους κόσμους, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να υπάρχει μια ποικιλία ζωής πέρα από αυτό που μπορούμε να φανταστούμε. Πλάσματα δομημένα με βάση το πυρίτιο και όχι τον άνθρακα ή οργανισμοί που αναπνέουν υδρογόνο αντί για οξυγόνο. Αλλά ανεξάρτητα από το πόσο περίεργη και θαυμαστή μπορεί να είναι η εξωγήινη ζωή, θα πρέπει να εξακολουθεί να διέπεται από τους ίδιους παγκόσμιους φυσικούς νόμους και συνεπώς με την ίδια χημεία με τη ζωή στη Γη, και αυτό σημαίνει ότι θα χρειάζεται έναν χημικό διαλύτη.

Στη Γη αυτός ο διαλύτης είναι το νερό (H2O). Το νερό διαλύει ορισμένα μόρια σε διάλυμα, δίνοντας στους οργανισμούς πρόσβαση σε μια σειρά υλικών. Δεδομένου ότι είναι υγρό, το νερό διευκολύνει επίσης τα πολύπλοκα μόρια να αναμειχθούν και να αλληλεπιδράσουν. Η επίγεια ζωή δεν είναι δυνατή χωρίς τις ιδιότητες του διαλύτη και του ρευστού του νερού και δεδομένου ότι το νερό είναι ένα κοινό μόριο στο σύμπαν, ο κεντρικός του ρόλος για τη ζωή δεν προκαλεί έκπληξη.

Υπάρχουν όμως και άλλα κοινά μόρια που θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως διαλύτης της ζωής; Θα μπορούσε να προκύψει εξωγήινη ζωή σε μακρινούς κόσμους χωρίς την ανάγκη για νερό; Αυτή είναι η ερώτηση που μελετήθηκε σε ένα πρόσφατο άρθρο που δημοσιεύτηκε στον διακομιστή προδημοσιεύσεων arXiv. Οι συγγραφείς ξεκινούν με τέσσερις γενικές προϋποθέσεις για φιλικούς προς τη ζωή διαλύτες: Πρέπει να διαλύουν ορισμένα μόρια αλλά όχι όλα. Πρέπει να μπορούν να παίζουν ρόλο στο μεταβολισμό των ζωντανών όντων. Ενα ευρύ φάσμα πολύπλοκων οργανικών μορίων πρέπει να μπορούν να επιβιώσουν μέσα στον διαλύτη. Τέλος πρέπει να υπάρχουν σε ορισμένους βραχώδεις κόσμους για δισεκατομμύρια χρόνια. Από όλους τους γνωστούς κοινούς διαλύτες, μόνο το νερό ικανοποιεί σαφώς και τις τέσσερις συνθήκες.

Η αμμωνία (NH4) ικανοποιεί τα τρία πρώτα, αλλά είναι απίθανο να πληροί την τέταρτη προϋπόθεση επειδή διασπάται εύκολα όταν εκτίθεται στο υπεριώδες φως και όπου είναι πιθανό να επιβιώσει η αμμωνία θα πρέπει να υπάρχει ως μίγμα με το νερό. Έτσι, ενώ η αμμωνία μπορεί να παίξει ρόλο στη ζωή σε άλλους κόσμους, δεν είναι πιθανό να είναι ο κύριος διαλύτης.

Υπάρχουν δύο μόρια, ωστόσο, που πλησιάζουν αρκετά το νερό. Το πρώτο είναι το πυκνό θειικό οξύ (H2SO4). Αν και είναι εξαιρετικά επικίνδυνο για τη ζωή στη Γη, το θειικό οξύ ικανοποιεί τρεις βασικές προϋποθέσεις. Αυτό που δεν είναι γνωστό είναι αν μπορεί να υπάρχει μια ποικιλία οργανικών μορίων μέσα σε αυτό. Όπως το νερό, μπορεί να παρέχει ιόντα για την ανταλλαγή ηλεκτρικού φορτίου και μπορεί να συμμετέχει στις αλληλεπιδράσεις ορισμένων ενώσεων όπως τα αρωματικά μόρια.

Αλλά υπάρχει ένα μόριο που πλησιάζει ακόμη περισσότερο τη χρησιμότητα και την αφθονία του νερού: το διοξείδιο του άνθρακα (CO2). Το διοξείδιο του άνθρακα είναι αρκετά κοινό. Οι ατμόσφαιρες τόσο του Άρη όσο και της Αφροδίτης αποτελούνται κυρίως από CO2 και είναι πιθανό οι περισσότεροι βραχώδεις εξωπλανήτες να είναι πλούσιοι σε διοξείδιο του άνθρακα. Δεν είναι διαλύτης στην αέρια κατάσταση, επομένως η ζωή σε θερμούς πλανήτες όπως η Γη δεν θα βασιζόταν σε αυτό. Αλλά σε πιο μακρινούς εξωπλανήτες όπως για παράδειγμα σε μια κρύα Αφροδίτη θα μπορούσε. Το υγρό CO2 είναι γεωλογικά σταθερό και συντηρεί ένα ευρύ φάσμα οργανικών μορίων. Αυτό που δεν είναι γνωστό είναι εάν οι διαλυτικές του ιδιότητες είναι κατάλληλες για σύνθετο μεταβολισμό. Το CO2 είναι ένας πολύ καλός διαλύτης, αλλά υπάρχουν αμφιβολίες εάν ανακατεύει αρκετά καλά τις χημικές ουσίες ώστε να δημιουργηθεί ζωή μέσα σε αυτό. Αλλά επειδή είναι συμβατό με τόσους πολλούς τύπους μορίων, μπορεί να λειτουργήσει σε συνεργασία με άλλα μόρια για να γίνει θεμέλιο για τη ζωή.

Οι συγγραφείς συμπεραίνουν ότι το θέμα των διαλυτών αξίζει περαιτέρω μελέτης. Σε ένα επίπεδο, αυτή η εργασία επιβεβαιώνει αυτό που ήδη γνωρίζουμε, ότι το νερό είναι ο πιο άφθονος και χρήσιμος διαλύτης για τη ζωή. Αλλά εγείρει και ενδιαφέροντα ερωτήματα. Άλλα κοινά μόρια πλησιάζουν και μπορεί να συνεργαστούν για να σχηματίσουν ένα σπίτι για εξωγήινη ζωή. Οι θάλασσες του Τιτάνα, για παράδειγμα, είναι πλούσιες σε υδρογονάνθρακες και άλλα πολύπλοκα οργανικά μόρια. Οι κρύοι εξωπλανήτες, παρόμοιοι με τον Τιτάνα, θα μπορούσαν να έχουν ωκεανούς διοξειδίου του άνθρακα ή αμμωνίας - νερού, όπου κάθε στοιχείο να εξυπηρετεί μέρος του ρόλου που παίζει το νερό στη Γη.

Υπάρχουν ακόμη πολλά που δεν καταλαβαίνουμε για την «κρυογονική χημεία» σε ψυχρούς εξωπλανήτες. Έτσι, ενώ το νερό είναι πιθανά ότι καλύτερο για την ζωή, οι θάλασσες σε ορισμένους κόσμους μπορεί να είναι πολύ πιο εξωτικές και γεμάτες εκπλήξεις.

ΠΗΓΗ: https://phys.org/news/2024-01-life-earth-solvent-options-dont.html?utm_source=nwletter&utm_medium=email&utm_campaign=daily-nwletter

ΕΙΚΟΝΑ:  Επεξεργασμένη φωτογραφία του Τιτάνα, με την πυκνή ατμόσφαιρα και τις θάλασσες μεθανίου! Credit: NASA/JPL-Caltech/SSI/CICLOPS/Kevin M. Gill. (CC BY 2.0).

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ:

Νέα μελέτη, δείχνει ότι κάποιες μορφές ζωής θα μπορούσαν να υπάρχουν στα σύννεφα θειικού οξέος της Αφροδίτης!

Κ2-18b: πιθανές ενδείξεις ζωής σε μακρινό πλανήτη! Πόσο ενθουσιασμένοι πρέπει να είμαστε;