|
Космическая пыль - причина зарождения жизни на Земле
|
|
|
|
Новое исследование показало, что аминокислоты, строительные блоки жизни, могли попасть на Землю вместе с частицами межзвездной пыли, что потенциально может способствовать развитию биологии в том виде, в каком мы ее знаем.
|
|
|
|
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Monthly Notices Королевского астрономического общества, Стивен Томпсон, главный специалист I11 по beamline, и Сара Дэй, научный сотрудник I11 по beamline, исследовали, как аминокислоты, такие как глицин и аланин, могут выжить в суровых условиях космоса и попасть на Землю в составе космической пыли.
|
|
|
|
Аминокислоты являются молекулярной основой белков и ферментов, которые управляют всеми биологическими процессами в живых организмах. Хотя ученые долгое время спорили о том, образовались ли эти молекулы на Земле или прибыли из космоса, это новое исследование дает убедительные доказательства того, что космическая пыль, возможно, сыграла решающую роль в их доставке.
|
|
|
|
Команда ученых синтезировала крошечные частицы аморфного силиката магния, основного компонента космической пыли, и нанесла на них аминокислоты — глицин, аланин, глутаминовую кислоту и аспарагиновую кислоту. Используя инфракрасную спектроскопию и синхротронную рентгеновскую порошковую дифракцию, они затем исследовали, как ведут себя эти молекулы при нагревании силикатных частиц, имитируя потепление, которое происходит, когда пылинки путешествуют по ранней Солнечной системе.
|
|
|
|
|
|
|
Они обнаружили, что только глицин и аланин успешно удерживаются на силикатных частицах. Эти аминокислоты образуют кристаллические структуры, и в случае аланина они остаются стабильными при температурах, значительно превышающих его температуру плавления. Исследование также показало, что две зеркально отраженные формы аланина (L- и D-аланин) ведут себя по-разному при нагревании, причем L-аланин проявляет большую реакционную способность, чем его D-форма. С другой стороны, глицин терялся из силиката при температурах ниже температуры его чистого разложения, что указывает на то, что он скорее отделялся от поверхности зерна, чем разрушался.
|
|
|
|
Команда подготовила две партии аморфного силиката и подвергла одну партию термической обработке перед нанесением аминокислот. Это было сделано для удаления атомов водорода с поверхности силиката, в результате чего были получены два силиката с различными поверхностными свойствами, которые, как было установлено, также влияют на температуры, при которых теряются аминокислоты.
|
|
|
|
Эти тонкие различия, возможно, имели большое значение для типов молекул, которые породили жизнь на Земле.
|
|
|
|
Хотя исследование было ограничено одним компонентом космической пыли, полученные результаты могут указывать на существование возможного "астроминералогического механизма отбора", естественного процесса фильтрации, при котором ограниченный диапазон доступных поверхностей частиц пыли означает, что к ним прикрепляются только определенные аминокислоты.
|
|
|
|
Аминокислоты образуются внутри ледяных оболочек, покрывающих частицы космической пыли, и такой механизм может вступить в действие, когда ледяные оболочки будут сублимироваться в космос вместе с содержащимися в них аминокислотами, когда частицы пыли пересекут так называемую "линию снега" и попадут в более теплые внутренние области о ранней солнечной системе. Это, в свою очередь, могло повлиять на то, какие молекулы в конечном итоге были доставлены на Землю, сформировав ранний органический состав планеты.
|
|
|
|
Космический рецепт жизни
|
|
|
|
Это исследование подтверждает идею о том, что аминокислоты, образовавшиеся в межзвездных ледяных оболочках, могли перейти в силикатную пыль и сохраниться достаточно долго, чтобы быть доставленными на Землю. Вероятно, это произошло между 4,4 и 3,4 миллиардами лет назад, в период, ограниченный образованием земной коры и океанов после окончания так называемой поздней тяжелой бомбардировки и появления в геологической летописи первых микрофоссилий.
|
|
|
|
Антарктические микрометеориты и образцы с таких комет, как Wild 2 и 67P/Чурюмова–Герасименко, показали высокую концентрацию органического вещества, включая аминокислоты. Более того, хотя столкновения с кометами и астероидами, которые содержат аминокислоты, все равно имели место в то время, считается, что приток микрометеоритов был настолько велик, что они, вероятно, были основным источником органического углерода на ранней Земле.
|
|
|
|
Считается, что такое осаждение поверхности Земли космической пылью, богатой предшественниками жизни, потенциально компенсировало ограниченное количество аминокислот, получаемых только в результате земного синтеза, что позволило зародиться жизни на Земле.
|
|
|
|
Исследование команды ученых добавляет важный фрагмент к загадке происхождения жизни. Это показывает, что частицы межзвездной пыли являются не просто переносчиками молекул — они могут активно влиять на то, какая органика выживет и достигнет планет, подобных Земле. Понимая эти процессы, ученые могут лучше понять, как могла возникнуть жизнь в других частях Вселенной.
|
|
|
|
В исследовании также подчеркивается важность междисциплинарной науки, сочетающей астрономию, химию и геологию наряду с передовыми экспериментальными методами, доступными в таких крупномасштабных исследовательских центрах, как Diamond, для изучения одного из древнейших вопросов человечества о происхождении жизни.
|
|
|
|
Источник
|
