Чи може життя існувати у молекулярних хмарах?

Наші пошуки життя за межами Землі все ще знаходяться в зародковому стані. Ми зосереджені на Марсі та, меншою мірою, на супутниках океану, таких як Європа Юпітера та Енцелад Сатурна. Чи варто розширити наш пошук, щоб охопити більш малоймовірні місця, такі як молекулярні хмари? Ідея про те, що життя може вижити в інших світах, таких як Марс або Європа, набула сили в останні кілька десятиліть. Вчені виявили, що життя на Землі зберігається в деяких екстремальних середовищах: гідротермальних джерелах, антарктичному паковому льоду, лужних озерах і навіть усередині ядерних реакторів.

Паралельно з цими відкриттями астрономи знайшли в космосі хімічні будівельні блоки життя. Вони знайшли амінокислоти всередині метеоритів, органічну хімію в міжзоряному середовищі (ISM) і поліциклічні ароматичні вуглеводні (PAH) у молекулярних хмарах. Відкриття екстремофілів і будівельного блоку життя в космосі говорить про те, що ми повинні розширити сферу наших пошуків життя. Чи повинні молекулярні хмари бути однією з наших цілей?

Молекулярні хмари — це масивні хмари газу та пилу, з яких утворюються зірки. Їх називають молекулярними хмарами, оскільки вони здебільшого складаються з молекулярного водню, хоча вони можуть містити багато різних сполук. Хоча хмари мають ниткоподібну природу, вони утворюють згустки більшої щільності, які іноді стають зірками.

Чи могло існувати життя в такому слабкому середовищі? Один дослідник вважає, що це питання варто вивчити. У статті під назвою «Можливості метаногенного та ацетогенного життя в молекулярній хмарі » китайський дослідник Лей Фенг розглядає ідею про те, що життя зародилося в космосі як метаногени або ацетогени, бактерії, які виробляють метан і оцтову кислоту як побічні продукти. За словами Фенга, це можуть бути попередниками життя на Землі. Документ доступний на сервері підготовки до друку arXiv.

«Якщо метаногенне життя існує в досонячній туманності, то воно може бути предком життя на Землі, і вже [є] деякі попередні [докази] кількох досліджень молекулярної біології», — пише Фенг. (Англійська не є рідною мовою Фенга, але легко зрозуміти, що він має на увазі.)

Дослідження Фенга спираються на ідею панспермії. Панспермія — це ідея про те, що життя існує у всьому Всесвіті та поширюється астероїдами, кометами, навіть космічним пилом і малими планетами. Історія життя на Землі припускає, що панспермія могла зіграти певну роль, але ми просто не знаємо. Ідея була цілком спекулятивною, поки вчені не почали знаходити будівельні блоки життя в космосі.

Основна проблема життя в молекулярних хмарах стосується температури. Вона може бути від 10 Кельвінів до -263 за Цельсієм. Це надзвичайно холодно навіть для екстремофілів Землі. Також немає твердої поверхні, але цього може бути недостатньо, щоб заборонити життя. Наскільки ми це розуміємо, ключовим фактором життя є те, що клітини потребують рідини для виконання метаболічних процесів. Без води клітинні мембрани не мали б структури, тому не було б способу утримувати внутрішні частини всередині, а зовнішні – назовні. Але чи повинна рідина бути водою? Чи може це бути рідкий водень? Метан? Ми не знаємо.

«Молекули водню зберігають рідкий стан між 13,99 K і 20,27 K, і це типова температура молекулярних хмар», — пише Фенг. «Якщо ми припустимо, що життя в молекулярних хмарах має структуру клітинної мембрани і молекули водню (основний компонент молекулярних хмар), збагачені ними, тиск водню також збільшується, і водень може підтримувати рідкий стан у житті молекулярних хмар. «

Фенг пояснює, що рідкий водень у житті молекулярної хмари (MCL) може відігравати ту ж роль, що й вода у житті Землі. « Стан рідкого водню є ідеальним місцем для біохімічних реакцій, схожих на водне середовище клітин на Землі», — стверджує він.

Життя також потребує енергії, і життя на Землі майже повністю засноване на сонячному світлі. Молекулярні хмари можуть бути холодними, темними місцями. Як MCL Фенга отримував би енергію?

«Як молекулярне хмарне життя отримує достатньо енергії? Раніше автор пропонував біоенергетику, керовану космічними променями, яка працює за рахунок іонізації молекул водню», — пише Фенг, посилаючись на свою попередню статтю на цю ж тему. Можуть бути й інші можливості.

Життя і розмноження потребують трансформації енергії. Земне життя залежить від дихання. Дихання може бути аеробним або анаеробним, тобто воно використовує кисень або інший акцептор електронів. Метаногенні бактерії були одними з перших форм життя на Землі, і вони виробляють метан як побічний продукт в умовах гіпоксії (з низьким вмістом кисню). У процесі вони виробляють безкоштовну енергію, необхідну для життя. Вчені задалися питанням, чи можуть метаногени жити на супутнику Сатурна Титані. Чи може він вижити в молекулярних хмарах?

«Метаногени могли жити на Титані, тоді чи можуть вони жити в молекулярних хмарах? Тут ми обговоримо таку ймовірність і розрахуємо виділення вільної енергії для метаногенного життя в середовищі молекулярних хмар», — пише Фенг.

За словами Фенга, розрахунки показують, що метаногенез у молекулярних хмарах може виробляти достатньо вільної енергії для життя. «З розрахунків ми виявили, що реакція монооксиду вуглецю, вуглекислого газу або ацетилену з молекулами водню вивільняє достатню кількість вільної енергії Гіббса, щоб забезпечити виживання життя молекулярної хмари», — пояснює Фенг.

За словами автора, ця діяльність може навіть створювати біосигнатури. «Споживання сполук вуглецю під час життєдіяльності може вплинути на розподіл органічних молекул. Це може бути можливим слідовим сигналом життя молекулярної хмари», — пише він.

Гіпотеза Фенга полягає в тому, що життя могло виникнути в молекулярних хмарах і поширитися на Землю та в інші місця. Він каже, що метаногенне та ацетогенне життя могло бути предками LUCA Землі, останнього універсального загального предка. LUCA — це загальна предкова клітина, з якої походять три сфери життя: бактерії, археї та еукарії.

Ніколи не варто відкидати ідею надто поспішно. Ми багато чого не знаємо про життя, Всесвіт і все інше. Чи можемо ми дозволити собі виключити ідею Фенга? На жаль для Фенга, у його роботі бракує участі інших дослідників, що може бути сигналом того, що щось не так. Деякі роботи одного автора зробили важливий внесок у науку, переважно в минулому. Але вони стають дедалі рідшими.

Гіпотеза Фенга — цікава, нестандартна ідея. Нестандартне мислення не завжди веде безпосередньо до нового розуміння, але воно може стимулювати нові шляхи мислення. Однак робота Фенга стикається з деякими перешкодами. Молекулярні хмари існують лише близько 100 мільйонів років. Чи достатньо часу? Крім того, LUCA все ще є лише гіпотетичним організмом. Джерело