Sciencemag.cz
Doporučujeme
Metabolismus života cca pozemského typu vyžaduje nějakou kapalinu, nikoliv ovšem nutně vodu. Nemohly by její roli sehrát iontové kapaliny? Řada biogenních sloučenin se může rozpouštět i v nich…
Viz také: Čím lze na exoplanetách nahradit vodu?
Nejprve co je to iontová kapalina. Samozřejmě, když roztavíme kuchyňskou sůl, dostaneme kapalinu složenou z iontů. Iontovými kapalinami se ale vesměs myslí takové, které jsou kapalné za běžných podmínek (řekněme do 100 ºC nebo o něco více, viz ještě dále). Alespoň jedna ze složek iontových kapalin bývá organická struktura.
Běžné kapaliny (za pokojové teploty) bývají polární či nepolární (víceméně spojitá škála), nikoliv ovšem iontové. Na Zemi jsou iontové kapaliny umělého původu a jde o celkem mladou oblast chemie – ba i poněkud exotickou, lze vystudovat i chemii na VŠ bez toho, aby se člověk o jejich existenci vůbec dozvěděl. Na exoplanetách by se ale iontové kapaliny mohly vyskytovat i přirozeně. Po stránce základních prekurzorů života by v tomto případě snad dokonce mohly fungovat i podobné organické sloučeniny jako na Zemi; i když život v jiném rozpouštědle by od toho pozemského musel stejně být dost odlišný…
Následující studie se speciálně zabývá iontovými kapalinami obsahujícími organické dusíkaté látky a kyselinu sírovou – původní inspirací totiž byla situace v prakticky bezvodé atmosféře Venuše. Experimentálně se ukázalo, že kyselina sírová může s glycinem vytvářet právě iontovou kapalinu. (Podrobněji: původně šlo vlastně o to, jak kyselinu sírovou oddělit – odpařit – a eventuálně přítomný glycin detekovat; což se ale ukázalo jako problém, protože obě složky by mohly vytvářet sloučeninu – právě iontovou kapalinu.)
Podobná situace by mohla nastat i na kamenných exoplanetách nebo jejich měsících. Na kamenných planetách může být kyselina sírová vedlejším produktem sopečné činnosti; organické sloučeniny obsahující dusík byly detekovány na několika asteroidech a planetách ve Sluneční soustavě i jinde. Můžeme předpokládat, že se vyskytují běžně (poznámka: otázka ovšem je, v jakém množství).
Iontové kapaliny mají extrémně nízký tlak par a neodpařují se; mohou tudíž vznikat a přetrvávat při vyšších teplotách a nižších tlacích než kapalná voda. Některé z nich mohou fungovat i jako rozpouštědla pro aminokyseliny, peptidy, proteiny apod. Tudíž by život na této bázi pak mohl existovat i na planetách příliš horkých nebo s příliš řídkou atmosférou (nízkým tlakem), než abychom je zařadili do obyvatelné zóny.
Autoři studie v laboratoři smíchali kyselinu sírovou s různými organickými sloučeninami (více než 30) obsahujícími dusík při různých teplotách a tlacích a poté pozorovali, zda se při odpařování kyseliny sírové v různých lahvičkách vytvoří iontová kapalina. Směs také nanesli na čedičové horniny, které by měly být na povrchu mnoha kamenných planet běžné. Ukázalo se, že iontové kapaliny vznikají v širokém rozsahu podmínek, např. i když se většina H2SO4 vsákne do horniny. Reakce produkovaly iontovou kapalinu při teplotách až 180 ºC i při extrémně nízkém tlaku.
„Představujeme si planetu teplejší než Země, která nemá vodu a v minulosti nebo v současnosti musela obsahovat kyselinu sírovou, vzniklou vulkanickým odplyňováním,“ uvádí spoluautorka studie Sara Seager z MITu. „Další podmínkou je, že tato kyselina sírová musí protékat malou kapsou organických látek. Ale organické usazeniny jsou minimálně ve Sluneční soustavě velmi běžné.“
Výsledné kapsy kapaliny mohly zůstat na povrchu planety, potenciálně po celá léta nebo tisíciletí a teoreticky by mohly sloužit jako malé oázy pro jednoduché formy života založené na iontových kapalinách.
Dalším cílem výzkumu bude zjistit podrobnosti o tom, jaké biomolekuly (pozemského života) jsou v iontových kapalinách stabilní, ale také schopné procházet dalšími přeměnami.
Seager, Sara et al, Warm, water-depleted rocky exoplanets with surface ionic liquids: A proposed class for planetary habitability, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2425520122. doi.org/10.1073/pnas.2425520122
Zdroj: Massachusetts Institute of Technology / MIT News / Phys.org
Poznámky PH:
Šlo by spíše o kapsy iontových kapalin v horninách, nebo louže na povrchu? (Otázka záření, z čeho by případný život bral energii?)
Iontová kapalina by měla velké molekuly, proti vodě mnohem. Tudíž by zde reakce asi probíhaly mnohem pomaleji?
Nepodléhaly by iontové kapaliny hydrolýze na své složky? (Trocha vody je všude a navíc běžně vzniká jako vedlejší produkt při organické syntéze.)
Při teplotách nad 100 ºC se mnohé biomolekuly stejně rozkládají, denaturují apod.
Subjektivně a laicky, moc šancí bych vzniku života za těchto podmínek nedával. (Něco jiného by bylo vytvořit/vyšlechtit bakterii, která by v příslušném prostředí přežila.)
