El tudod képzelni, hogy az élet alapvető összetevői nem a Földön, hanem egy távoli, fagyos kisbolygón kezdtek el kialakulni? Ez engem is meglepett, amikor először olvastam róla. Az aszteroida Bennu anyagának legújabb vizsgálatai ugyanis azt mutatják, hogy olyan organikus prekurzor molekulák találhatók benne, amelyek az élethez szükséges összetevők előfutárai lehettek – és mindez egy szuperhideg, kriogén ammónia-környezetben kezdődött.
A kezdetek: egy jeges világ a Naprendszer hajnalán
Körülbelül 4,5 milliárd évvel ezelőtt, amikor a Naprendszer első kőzet- és jégtestei formálódtak, egy apró, kaotikus világ keringett a még fiatal Nap körül. Ez a kis égitest annyira hideg volt, hogy még a benne rejlő szén-dioxid (CO2) és ammónia (NH3) is teljesen megfagyott. A Nap túl messze volt ahhoz, hogy jelentős meleget adjon, de az aszteroida belsejében lévő radioaktív elemek hőt termeltek – elég meleget ahhoz, hogy a fagyott gázok szublimáljanak, majd áramoljanak a kőzetek pórusaiban.
Ezek a gázok lassan polimerizálódtak, vagyis összekapcsolódtak és vékony organikus réteget képeztek a kőzetek felszínén. Ez az első lépés lehetett abban az úton, amely végül az élethez szükséges molekulák kialakulásához vezetett.
Miért olyan nehéz megérteni a Naprendszer korai időszakát?
A legnagyobb kihívás az, hogy megtaláljunk olyan eredeti anyagokat, amelyek érintetlenek maradtak azóta. A Naprendszer fejlődése során sok minden megváltozott és átalakult – így nehéz visszakövetni az eredeti állapotokat. Éppen ezért óriási jelentőségű az a mintaanyag, amit a NASA OSIRIS-REx küldetése hozott vissza bennünket: 121,6 grammnyi kőzet és por az aszteroida Bennuról.
OSIRIS-REx: egy mintavétel történelmi jelentőséggel
2023 szeptemberében érkezett meg hozzánk ez a különleges minta. Az UC Berkeley Űrtudományi Laboratóriumának (SSL), a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratóriumnak és a NASA-nak köszönhetően most először tudtuk részletesen megvizsgálni ezt az ősi anyagot. Egy friss tanulmányban nitrogenben gazdag vegyületeket fedeztek fel bennük – olyanokat, amiket korábban nem is ismertek természetes formában.
Zack Gainsforth kutató szerint ez az első bizonyíték arra, hogy organikus anyagok már akkor kialakulhattak egy aszteroidán, amikor még csak összeállt az égitest, de még nem melegedett fel annyira, hogy a víz megolvadjon.
Amino savak és nukleobázisok – élet alapkövei egy távoli aszteroidán
Egy korábbi tanulmányban már kimutatták, hogy Bennu mintáiban megtalálható volt a földi élethez szükséges húszból tizennégy aminosav és mind az öt DNS- és RNS-alkotó nukleobázis. Ez azért döbbenetes, mert ezek az összetevők nem egyszerűen csak ott vannak – komplex molekulákká kell összeállniuk ahhoz, hogy ténylegesen életformák jöhessenek létre.
A kutatók kíváncsiak voltak arra is, hogyan keletkezhettek ezek a prebiotikus molekulák ilyen környezetben. Az aszteroida ugyanis nem egy egységes test: inkább egy „törmelékhalom”, amely több különböző eredetű anyagból áll össze.
Mikroszkóp alatt: réteges organikus anyagok felfedezése
Infra-mikroszkópos vizsgálatokkal nitrogenben gazdag részecskéket találtak. Ezek olyan vékony rétegekből álltak össze – mindössze néhány mikrométer vastagságú lemezekből –, amelyek különböző kémiai összetételű rétegekből épültek fel. Ez arra utal, hogy Bennu ősi szülőtestében egy sor jól meghatározott folyamat zajlott le.
Különösen feltűnő volt az aminek és amidok magas koncentrációja – ezek olyan vegyületek, amelyek nélkülözhetetlenek az élethez szükséges aminosavak felépítéséhez.
“Hihetetlen volt látni, hogy néhány mikroszkopikus szemcse vizsgálatával képesek vagyunk rekonstruálni milliárd éves eseményeket egy távoli aszteroidán.” – Scott A. Sandford
A kriogén környezet szerepe: hogyan alakult ki ez az organikus film?
Ahogy Bennu ősi szülőteste melegedett fel, a CO2 és NH3 reakcióba lépett egymással és ammónium-karbamát nevű vegyületet hozott létre. Ez a vegyület tapadt rá jég- és ásványi szemcsék felszínére és polimerizálódott – vagyis hosszú láncokká kapcsolódott –, így létrejött egy vékony organikus réteg.
Később becsapódások vagy más események elegendő hőt termeltek ahhoz, hogy megolvadjon a vízjég. Ez elnyelte a maradék ammóniát és karbamátot is. Ha nem lett volna ez a polimer réteg vízoldhatatlan formában jelen, akkor minden nyoma elveszett volna ezeknek az ősi reakcióknak.
A víz hatására ugyanakkor további átalakulások történtek: például karbonát kristályok képződtek ezen polimer rétegen belül – ezek pedig további bizonyítékai annak, hogy milyen bonyolult folyamatok zajlottak le Bennu ősi testében.
Milyen tanulságokat vonhatunk le ebből?
A kutatás azt mutatja meg nekünk, hogy már nagyon korán – még mielőtt bolygók alakultak volna ki – létezhettek olyan környezetek a Naprendszerben, ahol létrejöhettek azok az organikus molekulák, amelyek később az élet alapját képezhették. És ami még izgalmasabb: ezek nem spontán módon jelentek meg egyszerre! Egy hosszú folyamat eredményei ezek.
Zack Gainsforth szavaival élve: „Milliárd kilométereket utaztunk azért, hogy ezt megszerezzük; elképesztő erőfeszítéseket tettünk annak érdekében, hogy megőrizzük és elemezzük ezt az anyagot. Ha mi emberek képesek vagyunk erre, akkor nincs olyan akadály előttünk semmi.”
Záró gondolatok
Szerintem ez a kutatás új fényt vet arra, honnan is indultunk valójában. Nem csupán bolygónkon zajlott le az élet előtti kémia; hanem már jóval korábban elkezdődött egy hideg kis égitesten valahol odafent. Bennu titkai pedig arra emlékeztetnek minket: mennyi csoda rejtőzik még mindig odakint az univerzum sötétjében.
Forrás: https://www.ssl.berkeley.edu/berkeley-scientists-reveal-ancient-organics/
