Будівельні блоки життя можуть формуватися задовго до зірок

Міжнародна група вчених показала, що гліцин, найпростіша амінокислота і важливий будівельний блок життя, може утворюватися у суворих умовах, які обумовлюють хімію в космосі, повідомляє eurekalert.

Результати, опубліковані в Nature Astronomy, припускають, що гліцин і, швидше за все, інші амінокислоти утворюються в щільних міжзоряних хмарах задовго до того, як вони перетворюються в нові зірки і планети.

Комети – це найчистіший матеріал в нашій Сонячній системі, який відображає молекулярний склад, що існував у той час, коли наше Сонце і планети мали тільки сформуватися. Виявлення гліцину в оболонці комети 67P / Чурюмова-Герасименко і в зразках, повернутих на Землю з місії Stardust, передбачає, що амінокислоти, такі як гліцин, утворюються задовго до зірок. Однак до недавнього часу вважалося, що для утворення гліцину енергії потрібна енергія, що накладає чіткі обмеження на середовище, в якій він може утворюватися.

У новому дослідженні міжнародна команда астрофізиків та астрохімічних моделей, що базується,  в основному, в Лабораторії астрофізики в Лейденській обсерваторії, Нідерланди, показала, що гліцин може утворюватися на поверхні крижаних зерен пилу за відсутності енергії , через “темну хімію”. Отримані дані суперечать попереднім дослідженням, які припускали, що для отримання цієї молекули потрібно УФ-випромінювання.

Доктор Серджо Іопполо з Лондонського університету королеви Мері і провідний автор статті сказав: “Темна хімія відноситься до хімії без необхідності енергетичного випромінювання. У лабораторії ми змогли змоделювати умови в темних міжзоряних хмарах, де частинки холодного пилу вкриті тонкими шарами льоду і згодом оброблені ударами атомів, що призводить до фрагментації видів прекурсорів та рекомбінації реактивних проміжних продуктів”.

Вчені вперше показали, що міг утворитися метиламін, вид попередника гліцину, який був виявлений в оболонці комети 67P. Потім, використовуючи унікальне устатковання ультрависокого вакууму, облаштоване низкою ліній атомних променів і точними діагностичними інструментами, вони змогли підтвердити, що гліцин також може утворюватися, і що наявність водяного льоду має важливе значення у цьому процесі.

Подальші дослідження з використанням астрохімічних моделей підтвердили експериментальні результати і дозволили дослідникам екстраполювати дані, отримані за типовою лабораторною часовою шкалою, що становить лише одну добу, на міжзоряні умови, подолавши мільйони років. “З цього ми виявляємо, що в просторі з часом може утворюватися низька, але значна кількість гліцину”, – сказала професор Херма Куппен з Університету Радбуда, Неймеген, яка відповідала за деякі дослідження моделювання в цій роботі.

“Важливим висновком цієї роботи є те, що молекули, які вважаються будівельними елементами життя, вже утворюються на стадії, яка знаходиться задовго до початку формування зірок і планет”, – сказав Гарольд Ліннартц, директор лабораторії астрофізики в Лейденській обсерваторії. “Таке раннє утворення гліцину в процесі еволюції зореутворюючих областей означає, що ця амінокислота може утворюватися більш повсюдно в космосі і зберігається в основній частині льоду до включення в комети і планетезимали, що складають матеріал, з якого в кінцевому рахунку створені планети.”

“Після утворення гліцин може також стати попередником інших складних органічних молекул”, – підсумував доктор Йопполо. “Дотримуючись того ж механізму, в принципі до основи гліцину можуть бути додані інші функціональні групи, що призводить до утворення інших амінокислот, таких як аланін і серин, у темних хмарах у космосі. Зрештою, цей збагачений органічний молекулярний інвентар включений в такі небесні тіла, як комети, і доставлені на молоді планети, як це сталося з нашою Землею та багатьма іншими планетами”.

Примітки

* Публікація дослідження: «неенергетичних механізмів утворення гліцину в міжзоряному середовищі» С. Іопполо, Г. Федосєєв, К.-Ж. Чуанг, Х. куппе, А. Клементс, М. Джин, Р.Т. Гаррод, Д. Касим, В. Кофман, Е. Ф. ван Дішек і Х. Ліннарц; Nature Astronomy, DOI: 10.1038 / s41550-020-01249-0.

* Після публікації в Інтернеті рукопис буде доступним за наступною URL-адресою: https://www.nature.com/articles/s41550-020-01249-0