¿Puede alguna vez tener sentido respirar azufre?

Otra pregunta como esta inspirada en Iceworld .

Además de tener fluidos corporales a base de cloruro de cobre, los Sarrianos del Mundo de Hielo de Hal Clement son descritos como respirando azufre gaseoso. Incluso ignorando el cloruro de cobre, la necesidad de tener azufre en forma gaseosa hace que su temperatura mínima de funcionamiento sea de alrededor de 445 °C, ¡porque esa es la temperatura a la que hierve el azufre!

Si la química compleja capaz de sustentar la vida puede existir a esa temperatura es en sí misma una pregunta espinosa... pero el azufre se derrite a solo 113 °C, que es mucho más complaciente.

Entonces, suponiendo que pueda existir algún tipo de vida a temperaturas en las que el azufre es fluido, ¿puede tener sentido "respirar" azufre como un agente oxidante metabólico en lugar de oxígeno?

El principal problema que veo es que el disulfuro de carbono tiene un calor de formación positivo... lo que significa que en realidad obtienes más energía simplemente produciendo carbono y azufre elementales que tratando de hacerlos reaccionar juntos. La formación de disulfuro de silicio, por otro lado, es exotérmica, por lo que tal vez eso funcione para algún tipo de vida a base de siloxano a alta temperatura... pero el disulfuro de silicio es un polímero con un punto de fusión de más de mil grados, así que o realmente estirar los límites de donde pensamos que la vida puede existir mucho más allá de lo que incluso Clement estaba dispuesto a hacer, o probablemente nos quedemos atrapados en un mundo microbiano.

Pero, por otro lado, la información termodinámica a la que tengo acceso es solo para condiciones STP; tal vez CS2 sea un producto más favorable a temperaturas más altas. O tal vez haya algún otro camino de reacción favorable, como hacer reaccionar el azufre con el hidrógeno y hacer algo más para manejar los desechos de carbono del metabolismo de las grasas y los carbohidratos. ¡No se! Por lo tanto, bueno... estoy preguntando.

(Tenga en cuenta que esta no es una pregunta sobre Iceworld, simplemente inspirada en. Las respuestas no necesitan abordar la biología potencial de Sarrian en absoluto, y las respuestas positivas no necesitan ser compatibles con cómo se representan Sar y Sarrians. Si lo son, eso es solo una ventaja).

Si el disulfuro de silicona es energéticamente favorable para la formación, ¿por qué nos preocupa su punto de fusión? Simplemente solubilice o precipite. Úsalo para algo. ¿Necesitas exhalarlo?
El azufre gaseoso, a 445c, puede ser demasiado alto para que se forme en biología. ¿Qué hay de otras formas de azufre? H2S hierve a -60c. también hay HSO4 (que no puedo encontrar el punto de ebullición)
@DWKraus También es insoluble en todos los solventes conocidos. Y no durarías mucho si no pudieras excretar CO2, y solo tuvieras que dejar que se acumulara en todas tus células indefinidamente.
@Sonvar H2S no es un oxidante; hay microbios que respiran sulfato (es decir, SO4+2, esté unido o no al hidrógeno), pero solo usan el oxígeno y precipitan el azufre elemental, o usan el oxígeno para unir carbono y producir sulfuro de hidrógeno.
Estamos hablando de SiS2, ¿verdad? Es soluble bajo una variedad de condiciones porque se convierte en otras cosas como H2S en agua o Si(NH)2 en amoníaco ozbo.com/news/… . y en.wikipedia.org/wiki/Silicon_disulfide Todo esto no está considerando la intervención de enzimas que podrían provocar reacciones en lugares químicos interesantes.
@DWKraus "soluble en álcali diluido" es una buena noticia; Supongo que mi otra fuente estaba equivocada. ¡Pero "reacciona con" es muy diferente de "es soluble en"! El agua es casi el peor solvente posible para la vida basada en silicio (observe el mundo real aquí como evidencia), pero las reacciones combinadas con un solvente son justo el tipo de cosa que podría estar buscando.
Bien, pero no puedo armar una respuesta completa. Encantado de ayudar.

Respuestas (2)

¡No de carbono! Metal.

En un entorno supercaliente, la química del azufre y el metal podría ser la columna vertebral de un ciclo de vida. La sulfuración de metales suele ser exotérmica . Imagine un mundo en el que los autótrofos utilizaran la energía ambiental para separar el metal de los sulfuros, almacenando metales en sus tejidos y liberando el azufre como gas de desecho. El metal aquí es el equivalente del azúcar en nuestro mundo. Los heterótrofos comerían el metal en las "plantas" autótrofas y liberarían energía respirando azufre ambiental y regenerando el sulfuro.

Hmm... un mundo pequeño y de alta temperatura que no puede retener el nitrógeno u oxígeno atmosférico, por lo que los óxidos metálicos eventualmente terminan agotados, ¿quizás? Encontrar datos de solubilidad de sulfuros metálicos en solventes de alta temperatura va a ser una molestia... aparentemente, el sulfuro de cobre es soluble en cianuro de potasio, ¡pero eso no es exactamente un talasógeno probable! Bueno, hay muchos más detalles para resolver de alguna manera, pero eso encaja con lo poco que se sabe sobre Sarrians, al menos.
Me pregunto si el oxígeno se agotaría o eventualmente terminaría en el metal que más lo atrajo, como si el hierro cediera su oxígeno al aluminio si están en una mezcla caliente. Re solubilidad, su otra pregunta tenía todo esto en cloruro de cobre fundido y me pareció que la mayoría de los metales se disuelven hasta cierto punto en sales fundidas.
Metales, si. Sulfuros metálicos... ¡No tengo ni idea!

pero el disulfuro de silicio es un polímero con un punto de fusión de más de mil grados

El hecho de que tengamos productos de desecho metabólicos en fase gaseosa en forma de CO 2 no significa que todo tenga que tenerlos. Si decimos que el ser humano promedio exhala un kilo de CO 2 al día (que no es del todo correcto, pero está lo suficientemente cerca), eso es lo mismo que la cantidad de orina y heces que excretan por día.

Claramente, los humanos son capaces de cambiar esa cantidad de productos de desecho en fase sólida y líquida en un día, por lo que no hay razón para que sus respiradores de azufre a base de silicio no puedan simplemente hacer más caca en lugar de exhalar (o tal vez las cosas se excretan como un polvo fino a través de hendiduras en forma de branquias o extruido como espinas o pelos o cualquier otra cosa que le apetezca).

Obviamente, algunas de las tuberías se vuelven más complejas, lo que podría hacer que muchos diseños corporales sean bastante incómodos y tal vez eso descarte los grandes organismos móviles, pero hay muchas posibilidades para la vida multicelular, como las cosas parecidas a los corales que podrían utilizar sus propios productos de desecho exhalados. como esqueleto o andamiaje.

Si también hay una fuente de agua (o, más probablemente, vapor), entonces el SiS 2 se puede descomponer en ácido silícico y sulfuro de hidrógeno gaseoso. Esto podría proporcionar una posible ruta de descomposición para toda la porquería exhalada que se encuentra por todas partes, aunque me pregunto si la mera presencia de agua en una cantidad notable podría significar que hay vías metabólicas más favorables para usar en su lugar.