Alcuni scienziati pensano che la vita aliena potrebbe prosperare nelle nuvole di Venere, viste qui dalla sonda spaziale Akatsuki del Giappone. La vita come la conosciamo ha bisogno di acqua, ma la vita come non la conosciamo potrebbe funzionare con acido solforico concentrato. La chimica della vita come la conosciamo non funzionerebbe in un luogo come la grande luna di Saturno, Titano, dove fa così freddo che il ghiaccio si comporta più come roccia, o nelle nuvole acide di Venere. Ma una chimica diversa, che costruisce tutti i pezzi necessari con materiali diversi, potrebbe avere una possibilità. Immagina cellule che usano metano, acido solforico o persino roccia fusa come le tue cellule usano l’acqua. Secondo uno studio del 2021 del biologo molecolare del Massachusetts Institute of Technology (MIT) William Bains e dei suoi colleghi, risulta che, se stiamo cercando la vita come non la conosciamo, il miglior solvente potrebbe essere l’acido solforico concentrato — la sostanza che fluttua nelle nuvole di Venere.
Acido solforico: materiale pericoloso o solvente per la vita? Al livello più basilare, la vita è solo una serie di reazioni chimiche. Queste reazioni hanno bisogno di un mezzo in cui avvenire, che i chimici chiamano solvente: qualcosa di abbastanza fluido da permettere alle molecole di fluttuare e mescolarsi, e ce ne deve essere molto in un solo posto. Ma non basta qualsiasi liquido; un solvente deve anche aiutare a scomporre e trasportare le sostanze chimiche di cui le cellule hanno bisogno per vivere — senza anche dissolvere molecole importanti come lipidi e amminoacidi. Qui sulla Terra, l’acqua è perfetta per questo scopo, ma potrebbe non essere l’unico liquido nell’universo capace di supportare la chimica della vita. In un nuovo studio, Bains e i suoi colleghi hanno valutato diversi possibili solventi in base a come interagiscono con i mattoni chimici della vita e quanto dovrebbero essere comuni sui pianeti rocciosi. I candidati variavano dalle forme liquide di metano ed etano, ammoniaca e anidride carbonica a possibilità ancora più strane come pece e roccia fusa. Il sorprendente campione è una sostanza che noi terrestri consideriamo dolorosamente ostile alla vita: l’acido solforico concentrato.
Un cenno ai secondi classificati I laghi gelidi di metano di Titano sono stati un punto caldo per le speculazioni sulla vita come non la conosciamo sin da quando l’orbiter Cassini della NASA ha inviato a casa le prime foto di essi nel 2005. Metano ed etano sono gas alle temperature che troviamo qui sulla Terra; per condensarsi nel liquido che riempie i mari oscuri di Titano, hanno bisogno di temperature intorno a meno 250 gradi Fahrenheit (meno 157 Celsius). Ma in un freddo così estremo, atomi e molecole si muovono lentamente, quindi le reazioni chimiche avvengono al rallentatore — troppo lentamente perché la vita possa accadere, secondo Petkowski. All’altro estremo dello spettro, la roccia fusa è esclusa perché il calore tremendo necessario per mantenere la roccia liquida scompone anche quasi tutte le molecole organiche. Alcune sostanze chimiche, come l’ammoniaca, hanno tutte le proprietà giuste per essere buoni solventi per la chimica della vita. Ma ciò potrebbe non importare, perché gli stessi processi che equipaggiano un pianeta roccioso con ammoniaca sono anche probabilmente a dotarlo di acqua, e quando ciò accade, le due sostanze inevitabilmente si mescolano. Questo è un prospetto interessante per la vita di per sé, perché l’ammoniaca abbassa il punto di congelamento dell’acqua, il che apre una gamma più ampia di luoghi dove la vita potrebbe sopravvivere al freddo. “Mentre l’ammoniaca potrebbe giocare un ruolo più grande nella biochimica di un esopianeta rispetto a quanto fa sulla Terra,” hanno scritto Bains e i suoi colleghi nel loro recente articolo, “è improbabile che sia un solvente di per sé.”
Vita in un mondo acido Quindi, se gli astrobiologi trovassero mai vita aliena con una chimica strana che usa qualche liquido diverso dall’acqua, non è probabile che sia metano, ammoniaca o roccia fusa — ma da qualche parte là fuori, la vita aliena potrebbe avere cellule piene di puro acido solforico. Basandosi su modelli fisici di come si formano i sistemi solari, l’acido solforico dovrebbe essere abbastanza comune sui pianeti rocciosi come Venere, ed è sicuramente bravo a dissolvere le cose. Ma sorprendentemente, alcuni dei mattoni più importanti per la vita — cose come amminoacidi e lipidi — possono fluttuare e fare chimica in puro acido solforico con la stessa facilità con cui lo fanno nell’acqua. “Classicamente, [l’acido solforico] non è visto come un grande solvente [per la vita],” ha detto Dirk Schulze-Makuch, un astrobiologo della Technical University di Berlino che non è stato coinvolto nel recente studio. “Tuttavia, Bains e co-autori hanno mostrato che un numero sorprendentemente grande e vari tipi di organici sono stabili in acido solforico concentrato. Questo è stato piuttosto sorprendente.” Petkowski ha partecipato a recenti esperimenti che hanno scoperto che alcuni peptidi (catene corte di amminoacidi) erano effettivamente stabili in acido solforico concentrato per mesi — così stabili che alla fine i ricercatori si sono semplicemente annoiati con le misurazioni, secondo Petkowski. Esperimenti precedenti hanno scoperto che 19 dei 20 amminoacidi che formano le proteine nel corpo umano non si dissolvono in acido solforico concentrato. E uno studio che sta ancora aspettando la revisione tra pari ha scoperto che non solo i lipidi (le molecole che compongono le nostre membrane cellulari) possono resistere all’acido solforico concentrato, ma in realtà iniziano a formare piccoli sacchi pieni di liquido che assomigliano molto a vescicole, i precursori delle membrane.
Come accade? Stranamente, la chiave è l’acqua. L’acido solforico sulla Terra si trova di solito mescolato con acqua, non nella sua forma pura; è davvero acqua con un po’ di acido dentro. E in quella miscela, l’acido solforico catalizza reazioni chimiche tra l’acqua e i legami che tengono insieme i peptidi. Togliere l’acqua o l’acido, e quelle reazioni non possono avvenire — quindi i peptidi sono stabili in entrambi i solventi, ma non in una miscela dei due. “L’acido solforico concentrato è una sostanza molto diversa dall’acido diluito,” ha detto Petkowski. “È un malinteso comune che l’acido solforico distrugga tutta la chimica organica. Questo è sbagliato. È un solvente molto aggressivo, ma è molto aggressivo verso parti specifiche delle molecole organiche, come gli zuccheri.” (Per tutta la sua mitezza verso amminoacidi e lipidi, l’acido solforico distruggerà assolutamente gli zuccheri, che costituiscono gran parte dell’impalcatura su cui è costruita la vita.) Da qualche parte nell’universo, i laghi di acido solforico potrebbero essere pieni di forme di vita la cui chimica di base è solo un po’ diversa dalla nostra.
Di cosa sono fatte le cellule aliene? Le forme di vita aliene che usano l’acido solforico al posto dell’acqua probabilmente sembrerebbero sorprendentemente simili alla vita terrestre, con alcune differenze sottili ma importanti nella loro composizione chimica. “Dovremmo capire l’acido solforico come un ambiente che non è così alieno come pensiamo che sia,” ha detto Petkowski. (Questo non significa che puoi nuotare in acido solforico concentrato in sicurezza; le tue cellule non si sono evolute per quello. Per favore, non provarlo.) Per esempio, la vita in un mare di acido solforico dovrebbe usare qualcosa di più robusto al posto degli zuccheri, che si disintegrano molto rapidamente nell’acido solforico. Sulla Terra, gli zuccheri sono il modo in cui le cellule immagazzinano energia, e costituiscono anche parti delle pareti cellulari. Gli alieni su Venere userebbero un altro tipo di molecola per fare le stesse cose senza disintegrarsi. “Devi adattare la tua chimica organica al solvente,” ha detto Petkowski. “Devi scegliere i mattoni chimici LEGO correttamente, ma puoi arrivare con strutture funzionalmente simili alla fine.” Altre differenze potrebbero essere più sottili. L’acido solforico concentrato non scompone la maggior parte degli amminoacidi che i nostri corpi usano, ma causa piccoli cambiamenti nelle loro “catene laterali,” stringhe di atomi che sporgono dalla molecola come una coda. E solo un singolo legame chimico fa la differenza tra un peptide stabile nell’acido solforico e uno che si scompone. Quindi gli alieni in un mondo acido potrebbero ancora avere cellule fatte di amminoacidi e proteine, ma potrebbero sembrare solo un po’ diverse dalle nostre. Le membrane che circondano le cellule — mantenendo i meccanismi chimici della vita all’interno e tutto il resto all’esterno — potrebbero sembrare sorprendentemente familiari, però. Quelle globuli simili a vescicole che sono apparse quando Petkowski e i suoi colleghi hanno messo i lipidi nell’acido solforico si sono effettivamente formate esattamente nello stesso modo in cui le vescicole si formano nell’acqua: un processo chiamato perlinatura. Prima, i lipidi formano tubi, e poi quei tubi si rompono in piccole vescicole. La vita in un mondo acido potrebbe usare un diverso set di lipidi rispetto a quelli nelle nostre membrane cellulari, ma la fisica della formazione delle membrane sembrerebbe la stessa, se Petkowski e i suoi colleghi hanno ragione. Gli astrobiologi come Petkowski, Schulze-Makuch e altri non sono ancora esattamente sicuri di come tutti i pezzi della vita come non la conosciamo potrebbero unirsi. Ma, come ha sottolineato Petkowski, non sono nemmeno sicuri di come alcuni gruppi di molecole qui sulla Terra abbiano fatto il salto dalla chimica alla vita. “Siamo lontani dal capire [l’]origine della vita nell’acqua quanto lo siamo nell’acido solforico concentrato,” ha detto Petkowski.