Glicyna z Bennu mogła powstać w zmrożonym lodzie pod wpływem promieniowania

Zespół z Penn State zbadał drobinę pyłu z Bennu, nie większą niż łyżeczka do herbaty. Skupił się na glicynie, najprostszym aminokwasie, cząsteczce o dwóch atomach węgla. Badacze użyli własnej konstrukcji przyrządów, żeby zmierzyć izotopy w związkach organicznych występujących w ilościach rzędu pikomoli. Izotopy to atomy tego samego pierwiastka o różnej masie atomowej; te niewielkie różnice działają jak chemiczne odciski palca.

Zdaniem badaczy część aminokwasów w Bennu powstała prawdopodobnie inaczej, niż dotąd sądzono. „Nasze wyniki odwracają sposób, w jaki zwykle myśleliśmy o powstawaniu aminokwasów w asteroidach”, powiedziała Allison Baczynski, adiunkt nauk o Ziemi na Penn State i współautorka pracy. „Wygląda na to, że warunków, w których mogą powstawać te cegiełki życia, jest wiele, a nie tylko ciepła płynna woda”.

Zimniejsza droga do glicyny

Do tej pory główną hipotezą powstawania glicyny była synteza Streckera, w której cyjanowodór, amoniak oraz aldehydy lub ketony reagują w wodzie w stanie ciekłym. Nowe wyniki wskazują, że glicyna z Bennu mogła wcale nie powstać w ciepłej wodzie, tylko w zamarzniętym lodzie wystawionym na promieniowanie w dalszych rejonach wczesnego Układu Słonecznego, powiedziała Baczynski.

W pracy czytamy, że glicyna z Bennu nie pasuje czysto do historii Streckera. Zespół zmierzył osobno oba położenia węgla w cząsteczce glicyny. W Bennu te dwa węgle wypadły podobnie w granicach błędu, a w Murchison bardzo się różniły. Badacze zmierzyli też wybrane aldehydy i ketony w innym ekstrakcie z Bennu. Te związki były bardziej zubożone w węgiel-13 niż glicyna z Bennu, a ta niezgodność sprawia, że wyjaśnienie oparte wyłącznie na syntezie Streckera jest mniej prawdopodobne.

Izotopy i Murchison

W sproszkowanej próbce Bennu o oznaczeniu OREX-800107-183 zespół zidentyfikował 19 aminokwasów, kilka z nich w lewej i prawej formie lustrzanej. Wiele miało wartości izotopów węgla i azotu wyższe niż typowe dla Ziemi, co przemawia za pozaziemskim pochodzeniem.

Glicyna z Bennu miała wartość izotopu węgla +21 ±6‰ i azotu +185 ±10‰. Glicyna z Murchison miała azot na poziomie +78 ±6‰, więc Bennu wypadło ponad dwukrotnie wyżej. Wartości węgla dla obu meteorytów były podobne w granicach niepewności pomiaru. Beta-alanina z Bennu: +12 ±6‰ dla węgla i +170 ±4‰ dla azotu. Beta-alanina z Murchison miała +63 ±4‰.

Materiałem porównawczym był meteoryt Murchison, który spadł w Australii w 1969 roku. Aminokwasy z Murchison powstały najpewniej w ciekłej wodzie o łagodnej temperaturze, w warunkach, jakie mogły panować na ciałach macierzystych takich meteorytów i na wczesnej Ziemi. Ophélie McIntosh, badaczka po doktoracie na Penn State i współautorka, powiedziała, że aminokwasy w Bennu mają zupełnie inny wzór izotopowy niż te w Murchison. Jej zdaniem wyniki sugerują, że oba ciała macierzyste powstały w różnych chemicznie rejonach Układu Słonecznego.

Dwie lustrzane formy kwasu glutaminowego z Bennu mają drastycznie różne wartości azotu, co przeczy oczekiwaniu, że takie pary dzielą sygnaturę izotopową.

Dlaczego droga ma znaczenie

Aminokwasy łączą się w białka, a te odpowiadają za niemal wszystkie funkcje biologiczne, od budowy komórek po katalizowanie reakcji chemicznych. Znalezienie glicyny w asteroidach czy kometach sugeruje, że część podstawowych składników życia mogła powstać w kosmosie i trafić na wczesną Ziemię, powiedziała Baczynski.

Próbka z Bennu uniknęła większości ryzyka zanieczyszczenia, które dotyczy meteorytów. Wróciła zamknięta i była przechowywana w azocie o wysokiej czystości w Centrum Lotów Kosmicznych im. Johnsona NASA. Meteoryty spadają przez reaktywną atmosferę, a potem leżą na mokrej, żywej planecie.

Co zespół chce zbadać dalej

Baczynski powiedziała, że zespół ma nadzieję przebadać różne meteoryty pod kątem aminokwasów. Chodzi o ustalenie, czy warunków i dróg powstawania cegiełek życia jest jeszcze więcej. „Mamy teraz więcej pytań niż odpowiedzi”, powiedziała.