Iako se međuzvjezdani prostor često zamišlja kao gotovo prazan, astronomi odavno znaju da je ispunjen sitnim česticama i tragovima jednostavnih organskih molekula. Ta zrnca međuzvjezdane prašine nastaju u okolini umirućih zvijezda, raznose se galaksijom i na kraju završavaju u velikim oblacima iz kojih se rađaju nove zvijezde i planeti. U tom smislu riječ je o jednom od najstarijih materijala koji sudjeluje u nastanku planetarnih sustava poput našega.
Svemir je u cijelosti u pokretu. Zvijezde sa svojim planetima kruže oko središta galaksije, galaksije prolaze kroz skupove, približavaju se i ponekad sudaraju, a molekularni oblaci i međuzvjezdana prašina stalno mijenjaju položaj i oblik. U takvom neprekidnom gibanju materijal iz različitih dijelova galaksije može se pomiješati i na kraju završiti na mladim planetima.
Upravo su takve čestice u središtu istraživanja koje pokušava odgovoriti na staro pitanje: jesu li osnovne molekule potrebne za život nastale na samoj Zemlji ili su barem djelomično stigle iz svemira? Tim znanstvenika iz britanskog centra Diamond Light Source, predvođen Stephenom Thompsonom i Sarah Day, ispitao je mogu li se jednostavne aminokiseline vezati uz silikatnu prašinu i opstati u uvjetima kakvi su vladali u ranom Sunčevu sustavu. Rezultati upućuju na to da je kozmička prašina mogla odigrati važnu ulogu u dopremanju ključnih organskih molekula na mladu Zemlju.
Aminokiseline su temeljne gradivne jedinice proteina i enzima, molekula koje stoje iza gotovo svih bioloških procesa u živim organizmima. Rasprava o tome jesu li nastale lokalno, u oceanskim i atmosferskim uvjetima mlade Zemlje, ili su barem djelomično donesene iz svemira, traje desetljećima. Novo istraživanje ne daje konačan odgovor, ali uvjerljivo pokazuje da su zrnca kozmičke prašine mogla biti učinkovit nosač aminokiselina prema površini našeg planeta.
Eksperimenti s aminokiselinama
U laboratoriju su istraživači sintetizirali mikroskopske čestice amorfnog magnezijeva silikata, jedne od glavnih komponenti kozmičke prašine. Na površinu tih čestica nanijeli su četiri aminokiseline: glicin, alanin, glutaminsku kiselinu i asparaginsku kiselinu. Zatim su, koristeći infracrvenu spektroskopiju i sinkrotronsku rendgensku difrakciju, pratili kako se te molekule ponašaju kada se silikatne čestice zagrijavaju. Time su simulirali termalne uvjete kroz koje bi prašina prolazila u ranom Sunčevu sustavu, primjerice pri približavanju Suncu ili pri ulasku u planetarnu atmosferu.
Pokazalo se da se od četiri promatrane aminokiseline stabilno vežu samo glicin i alanin. Na površini silikatnih čestica one su tvorile kristalne strukture, a pritom se posebno istaknuo alanin. Ostao je stabilan i pri temperaturama višima od svoje uobičajene točke taljenja, što upućuje na to da veza sa silikatom može povećati njegovu otpornost na toplinske promjene.
Dodatni sloj složenosti pojavljuje se kod alanina jer postoji u dva zrcalna oblika, L i D. U pokusima se pokazalo da se ti oblici pri zagrijavanju ne ponašaju jednako. L-alanin bio je reaktivniji od D-oblika, što je važno jer se u živim organizmima gotovo isključivo koristi L-oblik aminokiselina. Glicin se, s druge strane, počeo odvajati od silikatne površine na temperaturama nižima od onih na kojima bi se razgradio u čistom obliku. To sugerira da se u određenom trenutku jednostavno odvojio od zrnca prašine, a da pritom nije bio kemijski uništen.
Kako bi provjerili koliku ulogu imaju sama površinska svojstva silikata, znanstvenici su pripremili dvije serije amorfnog silikata. Jedna je prethodno toplinski obrađena kako bi se uklonili atomi vodika s površine, a druga je ostavljena nepromijenjena. Tako su nastali uzorci s različitim površinskim karakteristikama, što se odrazilo i na temperature pri kojima su se aminokiseline počele gubiti. Ti rezultati pokazuju da i relativno suptilne razlike u strukturi prašine mogu utjecati na to koje će molekule ostati vezane, a koje će se odvojiti ili razgraditi.
Prema autorima rada, upravo bi takve razlike između pojedinih čestica kozmičke prašine, njihove kristalne strukture i kemijskog sastava mogle imati dalekosežne posljedice na to kakav je organski materijal dospio do površine mlade Zemlje i koje su molekule sudjelovale u pokretanju prvih bioloških procesa.
Izvor organskih molekula
Rezultati pokusa podupiru scenarij u kojem su se aminokiseline formirale u ledenim omotačima na zrncima prašine u međuzvjezdanim oblacima. Kada su ti oblaci kolabirali i iz njih nastao Sunčev sustav, silikatna zrnca s organskim ledenim omotačima postala su dio protoplanetarnog diska. Tijekom milijuna godina ta su zrnca mogla biti "ugrađena" u asteroide, komete i mikrometeorite koji su bombardirali mladu Zemlju.
Prema autorima, takav prijenos aminokiselina mogao se odvijati u razdoblju između otprilike 4,4 i 3,4 milijarde godina prije sadašnjosti. To je vrijeme između formiranja prve stabilne Zemljine kore i oceana nakon završetka kasnog teškog bombardiranja te pojave najstarijih mikrofosila u geološkom zapisu. Drugim riječima, riječ je o razdoblju kada se na Zemlji tek počinju pojavljivati uvjeti pogodni za trajno postojanje tekuće vode i prve tragove života.
Dodatnu težinu toj slici daju stvari koje već znamo iz drugih izvora. Analize antarktičkih mikrometeorita, kao i podaci prikupljeni s kometa Wild 2 i 67P/Churyumov–Gerasimenko, otkrile su visoke koncentracije organskih spojeva, uključujući aminokiseline. Iako su se nakon kasnog teškog bombardiranja i dalje događali udari većih kometa i asteroida, koji su također nosili organske tvari, znanstvenici procjenjuju da je priljev mikrometeorita bio toliko obilan da je vjerojatno predstavljao glavni izvor organskog ugljika na ranoj Zemlji.
U takvom scenariju, planet nije povremeno dobivao manje ili veće "doze" organskih tvari u rijetkim kataklizmičkim udarima, nego je bio izložen stalnom padu sitne prašine obogaćene molekulama ključnim za nastanak života. Time su se lokalni kemijski procesi na površini Zemlje nadopunjavali stalnim dotokom materijala iz svemira.
Nova karika
Rad britanskog tima dodaje važnu kariku u priči o podrijetlu života na Zemlji. Pokazuje da zrnca međuzvjezdane prašine vjerojatno nisu bila samo pasivni prijenosnici organskog materijala nego i aktivne površine na kojima su određene molekule imale veću šansu preživjeti, kristalizirati ili se odvojiti pod utjecajem topline. Time se otvara prostor za finiju selekciju: nije bilo svejedno o kakvoj se prašini radilo ni kako je bila strukturirana.
Razumijevanje tih procesa daje jasniju sliku o tome kako bi se slični kemijski putevi mogli odvijati i drugdje u galaksiji. Ako su aminokiseline i drugi jednostavni organski spojevi doista česti u međuzvjezdanoj prašini, onda se osnovni preduvjeti za život možda pojavljuju gdje god postoje stabilni planeti, tekuća voda i dovoljno vremena.
Studija također naglašava važnost interdisciplinarnog pristupa. Tek kada se spoje astronomija, fizikalna kemija, geologija i napredne eksperimentalne tehnike u velikim istraživačkim centrima poput Diamond Light Sourcea, moguće je u laboratoriju provjeriti scenarije koji obuhvaćaju razdoblja od milijardi godina i prostore veće od čitavog Sunčeva sustava. U takvim okvirima polako se slaže detaljnija, ali i prizemljenija slika odgovora na pitanje kako je život započeo na našem malom planetu.
Otvori KEKS Pay
Vi koji vjerujete u evoluciju ste stvarno zatupljena marva.hvala.sritna nova.