Новые данные указывают на то, что строительные блоки жизни были рассортированы в космосе, прежде чем достичь Земли
Новые исследования предполагают, что аминокислоты, фундаментальные компоненты жизни, могли попасть на Землю вместе с частицами межзвездной пыли, возможно, внеся свой вклад в происхождение жизни в том виде, в каком мы ее знаем.
В исследовании, опубликованном в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Стивен Томпсон, главный научный сотрудник экспериментальной установки I11, и Сара Дэй, также работающая на экспериментальной установке I11, исследовали, могут ли аминокислоты, такие как глицин и аланин, выдерживать экстремальные условия космоса и в конечном итоге достичь Земли, будучи прикрепленными к частицам космической пыли.
Аминокислоты составляют основу белков и ферментов, которые обеспечивают всю биологическую активность. Ученые давно задавались вопросом, возникли ли эти необходимые молекулы на Земле или были доставлены из космоса, и новые данные предполагают, что космическая пыль могла служить важным транспортным механизмом.
Проверка выживаемости аминокислот в космосе
Для проверки этой идеи исследователи создали микроскопические зерна аморфного силиката магния, распространенного компонента космической пыли, и поместили на их поверхности аминокислоты глицин, аланин, глутаминовую кислоту и аспарагиновую кислоту. Затем команда использовала инфракрасную спектроскопию и синхротронную рентгеновскую порошковую дифракцию, чтобы наблюдать за реакцией молекул при нагревании силикатных зерен, воспроизводя постепенное нагревание пыли во время ее движения через раннюю Солнечную систему.
Эксперименты показали, что только глицин и аланин оставались прикрепленными к силикатным частицам. Оба образовывали кристаллические структуры, и аланин, в частности, оставался стабильным даже при температурах, значительно превышающих его точку плавления. Исследователи также наблюдали различия между двумя зеркально-симметричными формами аланина (L- и D-аланином), причем L-аланин реагировал на тепло сильнее, чем его D-форма. Глицин вел себя иначе, отслаиваясь от силикатной поверхности при температурах ниже его обычного порога разложения, что предполагает его отделение от зерна, а не химическое расщепление.
Для дальнейшего изучения роли химии поверхности пыли команда создала два набора аморфных силикатных зерен и подвергла один из них термической обработке перед добавлением аминокислот. Этот процесс удалил атомы водорода с поверхности, создав силикаты с различными свойствами поверхности. Было обнаружено, что эти различия влияют на температуру, при которой высвобождались аминокислоты, подчеркивая, как незначительные вариации в составе пыли могут влиять на выживание молекул в космосе.
Эти незначительные различия могли иметь серьезные последствия для типов молекул, которые дали начало жизни на Земле.
Хотя исследование было ограничено одним компонентом космической пыли, полученные результаты могут указывать на существование возможного «механизма астроминералогического отбора», естественного процесса фильтрации, при котором ограниченный диапазон доступных поверхностей пылевых зерен означает, что к пылевым зернам прикрепляются только определенные аминокислоты. Аминокислоты образуются внутри ледяных оболочек, покрывающих космическую пыль, и такой механизм вступает в действие, когда ледяные оболочки, вместе с содержащимися в них аминокислотами, сублимируются в космос, когда пылевые частицы пересекают так называемую «снежную линию» и сталкиваются с более теплыми внутренними областями ранней Солнечной системы. Это, в свою очередь, могло повлиять на то, какие молекулы в конечном итоге были доставлены на Землю, формируя ранний органический состав планеты.
Космический рецепт жизни
Исследование подтверждает идею о том, что аминокислоты, образовавшиеся в межзвездных ледяных оболочках, могли переходить в силикатные пылевые частицы и сохраняться достаточно долго, чтобы быть доставленными на Землю. Это, вероятно, произошло в период от 4,4 до 3,4 миллиардов лет назад, в промежутке между формированием земной коры и океанов после окончания так называемой поздней интенсивной бомбардировки и появлением в геологической летописи первых микроокаменелостей.
Антарктические микрометеориты и образцы комет, таких как Wild 2 и 67P/Чурюмов-Герасименко, показали высокие концентрации органического материала, включая аминокислоты. Более того, хотя столкновения с кометами и астероидами, содержащими аминокислоты, всё ещё происходили в то время, считается, что приток микрометеоритов был настолько велик, что, вероятно, являлся доминирующим источником органического углерода на ранней Земле. Считается, что это осаждение поверхности Земли космической пылью, богатой предшественниками жизни, потенциально компенсировало ограниченное количество аминокислот, производимых только за счёт земного синтеза, что позволило зародиться жизни на Земле.
Исследование команды добавляет важный элемент к головоломке происхождения жизни. Оно показывает, что межзвёздные пылевые частицы являются не просто переносчиками молекул – они могут активно влиять на то, какие органические вещества выживают и достигают таких планет, как Земля. Понимая эти процессы, учёные могут лучше понять, как жизнь могла возникнуть в других местах Вселенной.
Исследование также подчеркивает важность междисциплинарной науки, объединяющей астрономию, химию и геологию с передовым экспериментальным опытом.
