Jedan od građevnih blokova života može se formirati u surovom okruženju samog dubokog svemira. Zvjezdica nije potrebna
Na mnogo načina, zvijezde su motori stvaranja. Njihova energija pokreće čitav niz procesa potrebnih za život. Znanstvenici su mislili da je zvjezdano zračenje potrebno za stvaranje spojeva poput aminokiseline glicina, jednog od građevnih blokova života.
No, nova studija je otkrila da je glicin otkriven u kometima nastalim u dubokom međuzvjezdanom prostoru kada nije bilo zvjezdane energije.
Koji su prirodni procesi doveli do građevnih blokova koji su doveli do života? To pitanje pokreće mnoga istraživanja. Znamo da su aminokiseline poput glicina neophodne za život, ali znanstvenicima nedostaje potpuno razumijevanje o tome kako se ti gradivni blokovi formiraju.
Od približno 500 poznatih aminokiselina, glicin je najjednostavniji od njih i jedna je od 20 aminokiselina u genetskom kodu. Nije jedna od esencijalnih aminokiselina jer se može sintetizirati u ljudskom tijelu.
Znanstvenici su pronašli glicin u komi kometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, na primjer, i kometa Wild-2. A posljednjih godina znanstvenici su otkrili i druge složene organske molekule (COM) u meteoritima. Ali naše razumijevanje o tome kako nastaju složeni molekularni građevni blokovi daleko je od potpunog. A bez tog razumijevanja, nikada nećemo shvatiti kako je život započeo ovdje na Zemlji.
Znanstvenici su otkrili glicin u komi kometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Na ovoj slici Rosettina znanstvena kamera OSIRIS pokazuje iznenadni početak dobro definirane značajke poput mlaza koja izlazi sa strane vrata kometa, u regiji Anuket. Zasluge za sliku: ESA/Rosetta/OSIRIS
Kometi se smatraju drevnim, primordijalnim objektima. Nastali su izravno iz solarne maglice kada su se planeti i Sunce trebali formirati. Pronalaženje glicina u kometima znači da se može proizvesti bez izravnog unosa zvjezdane energije. To ima implikacije na to koliko raširen može biti ovaj najjednostavniji građevinski blok i vjerojatno koliko je vjerojatno da će se život pojaviti.
Stvaranje glicina bez energije iz zvijezde naziva se 'tamna kemija'. Sada je tim istraživača napravio laboratorijske simulacije unutrašnjosti tamnih međuzvjezdanih oblaka. Te su simulacije proizvele metilamin, prethodnik glicina, a zatim su pokazale da se glicin može formirati.
'Tamna kemija znači kemiju bez potrebe za energetskim zračenjem', kaže Sergio Ioppolo sa Sveučilišta Queen Mary u Londonu. Ioppolo je glavni autor novog članka objavljenog ovog tjedna uAstronomija prirode. Članak nosi naslov “ Neenergetski mehanizam za stvaranje glicina u međuzvjezdanom mediju .'
“U laboratoriju smo simulirali uvjete u tamnim međuzvjezdanim oblacima: 10-20 K (-263 C do -253 C) čestice hladne prašine prekrivene su tankim slojevima obilnog leda – smrznuti CO, NH3, CH4 i H2O – i naknadno obrađen utjecajem na atome uzrokujući fragmentaciju vrsta prekursora i rekombinaciju reaktivnih intermedijara”, rekao je glavni autor Ioppolo u priopćenje za javnost .
Umjetnički dojam molekule glicina zajedno s tamnim međuzvjezdanim oblacima u laboratoriju. (c) Harold Linnartz
Prekursor glicina metilamin otkriven je u komi kometa 67P, zajedno sa samim glicinom. Također je otkriven još jedan prethodnik glicina, etilamin. U naslovu rada iz 2019. “ Distribuirani glicin u kometu 67P/Churyumov-Gerasimenko ” istraživači su zaključili da opaženi glicin vjerojatno dolazi od “molekula glicina ugrađenih u vodeni led koje se emitiraju sublimacijom ovog leda iz čestica prašine koje su izbačene iz jezgre”. U laboratorijskom procesu ove nove studije, vodeni led je bio neophodan za konačno stvaranje glicina.
Glavni zaključak ove studije je da je glicin, osnovna građevna jedinica života i najjednostavnija aminokiselina, prisutan u obliku planeta, ugrađen u iskonski led kometa.
'Važan zaključak iz ovog rada je da se molekule koje se smatraju građevnim blokovima života već formiraju u fazi koja je mnogo prije početka formiranja zvijezda i planeta', kaže koautor studije Harold Linnartz, direktor Laboratorija za astrofiziku u Leidenska zvjezdarnica. “Tako rano formiranje glicina u evoluciji područja stvaranja zvijezda implicira da se ova aminokiselina može formirati sveprisutno u svemiru i da je sačuvana u masi leda prije nego što se uključi u komete i planetezimale koji čine materijal od kojeg u konačnici nastaju planeti su napravljeni.'
Ova brojka iz studije suprotstavlja njezine rezultate prethodnim istraživanjima. Novi rezultati pokazuju da se glicin može formirati na zrncima leda bogatim vodom i ne zahtijevaju toplinu ili UV energiju. Zasluge za sliku: Ioppolo et al, 2020.
Ovo je izrazito drugačiji rezultat nego u nekim prethodnim istraživanjima. Prethodni rad je pokazao da je UV zračenje neophodno za stvaranje glicina.
Jedna od prednosti ovih laboratorijskih simulacija je da mogu komprimirati vrijeme. Jedan dan rada u laboratoriju može biti zamjena za milijune godina u hladnom, tamnom međuzvjezdanom oblaku. 'Iz ovoga otkrivamo da se male, ali značajne količine glicina mogu formirati u prostoru s vremenom', rekla je koautorica Herma Cuppen (Radboud University, Nijmegen), koja je bila odgovorna za neke od studija modeliranja predstavljenih uAstronomija prirodeobjavljivanje.
Glicin je pravi gradivni blok. To može dovesti do stvaranja složenijih molekula, što implicira da se i one mogu formirati putem tamne kemije.
“Kada se jednom formira, glicin također može postati prekursor drugim složenim organskim molekulama”, zaključuje Sergio Ioppolo. “Slijedeći isti mehanizam, u principu, druge funkcionalne skupine mogu se dodati glicinskoj okosnici, što rezultira stvaranjem drugih aminokiselina, kao što su alanin i serin u tamnim oblacima u svemiru.”
Murchisonov meteorit pao je na Zemlju u Australiji 1969. Sadržavao je 15 aminokiselina, uključujući glicin. Zasluga slike: Korisnik:Basilicofresco – izvedeni rad sa slike:Murchison meteorite.jpg, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4301968
U svom radu tim istraživača sažima svoj rad: „Rano stvaranje glicina u evoluciji područja stvaranja zvijezda implicira da se glicin može sveprisutnije formirati u svemiru i da se može sačuvati u polarnom ledu prije nego što se uključi u meteorite i kometi tijekom formiranja planeta u protoplanetarnim diskovima koji okružuju novorođene zvijezde. Jednom formiran, predzvjezdani glicin također može postati vrsta prekursor složenijih molekula putem 'energetskih' i 'neenergetskih' površinskih reakcijskih puteva.”
Činjenica da se glicin može formirati u hladnom mraku međuzvjezdanog prostora, prije bilo kakve interakcije između planeta i zvijezde, mogla bi značajno promijeniti naše razumijevanje nastanka života. Ova studija pokazuje kako se primarni gradivni blokovi lako stvaraju na malo vjerojatnim mjestima. Nakon što su stvoreni u primordijalnim tijelima poput kometa, na kraju su dostavljeni na planete poput Zemlje.
“Zaključak je da se očekuje da će glicin i eventualno drugi građevni blokovi života biti prisutni barem u čvrstoj fazi u mnogim okruženjima za formiranje zvijezda, uključujući najhladnije i najranije faze formiranja sustava solarnog tipa”, pišu autori.
Više:
- Priopćenje za javnost: Glicin u svemiru proizveden tamnom kemijom
- Novo istraživanje: Neenergetski mehanizam za stvaranje glicina u međuzvjezdanom mediju
- Svemir danas: Astronomi izvještavaju da su otkrili aminokiselinu glicin u atmosferi Venere