|
Жевательная резинка обнаружена на астероиде Бенну
|
|
|
|
Астероид Бенну продолжает давать новые ответы на самые важные вопросы ученых о формировании ранней Солнечной системы и происхождении жизни. В рамках продолжающегося исследования первозданных образцов, доставленных на Землю космическим аппаратом НАСА OSIRIS-REx (Происхождение, спектральная интерпретация, идентификация ресурсов и безопасность -Regolith Explorer), в трех новых статьях, опубликованных во вторник в журналах Nature Geosciences и Nature Astronomy, представлены замечательные открытия: сахара, необходимые для биологии, жевательная резинка -подобное вещество, ранее не встречавшееся в астроматериалах, и неожиданно большое количество пыли, образующейся при взрывах сверхновых.
|
|
|
|
Сахара, необходимые для жизни
|
|
|
|
Ученые во главе с Йошихиро Фурукавой из Университета Тохоку в Японии обнаружили в образцах Бенну сахара, необходимые для биологии на Земле, и подробно описали свои выводы в журнале Nature Geoscience. Были обнаружены пятиуглеродный сахар рибоза и, впервые в внеземном образце, шестиуглеродная глюкоза. Хотя эти сахара не являются свидетельством существования жизни, их обнаружение, наряду с предыдущими обнаружениями аминокислот, нуклеиновых оснований и карбоновых кислот в образцах Бенну, показывает, что строительные блоки биологических молекул были широко распространены по всей Солнечной системе.
|
|
|
|
Для жизни на Земле сахара дезоксирибоза и рибоза являются ключевыми строительными блоками ДНК и РНК соответственно. ДНК является основным носителем генетической информации в клетках. РНК выполняет множество функций, и жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, не могла бы существовать без нее. Рибоза, содержащаяся в РНК, используется в сахаро-фосфатной "цепи" молекулы, которая соединяет цепочку несущих информацию нуклеиновых оснований.
|
|
|
|
|
|
|
"Все пять нуклеиновых оснований, используемых для построения ДНК и РНК, наряду с фосфатами, уже были обнаружены в образцах Бенну, доставленных на Землю OSIRIS-REx", - сказал Фурукава. "Новое открытие рибозы означает, что все компоненты, из которых состоит молекула РНК, присутствуют в Бенну".
|
|
|
|
Обнаружение рибозы в образцах с астероидов не является полной неожиданностью. Рибоза ранее была обнаружена в двух метеоритах, найденных на Земле. Что важно в образцах с Бенну, так это то, что исследователи не обнаружили дезоксирибозу. Если Бенну является каким-либо признаком, это означает, что рибоза, возможно, была более распространена, чем дезоксирибоза, в окружающей среде ранней Солнечной системы.
|
|
|
|
Исследователи полагают, что наличие рибозы и отсутствие дезоксирибозы подтверждают гипотезу "мира РНК", согласно которой первые формы жизни полагались на РНК как на основную молекулу для хранения информации и запуска химических реакций, необходимых для выживания.
|
|
|
|
"Современная жизнь основана на сложной системе, организованной в основном тремя типами функциональных биополимеров: ДНК, РНК и белками", - объясняет Фурукава. "Однако в древности жизнь, возможно, была проще. РНК является ведущим кандидатом на получение первого функционального биополимера, поскольку она может хранить генетическую информацию и катализировать многие биологические реакции".
|
|
|
|
Образцы Бенну также содержали одну из наиболее распространенных форм "пищи" (или энергии), используемой жизнью на Земле, - сахар глюкозу, что является первым доказательством того, что важный источник энергии для жизни, каким мы его знаем, также присутствовал в ранней Солнечной системе.
|
|
Загадочная древняя "жвачка"
|
|
|
|
Вторая статья, опубликованная в журнале Nature Astronomy под руководством Скотта Сэндфорда (Scott Sandford) из исследовательского центра Эймса НАСА в Силиконовой долине Калифорнии и Зака Гейнсфорта (Zack Gainsforth) из Калифорнийского университета в Беркли, раскрывает в образцах Бенну вещество, похожее на жевательную резинку, которое никогда ранее не встречалось в космических камнях - нечто, что могло бы помочь подготовить почву на Земле для того, чтобы появились ингредиенты жизни. Это удивительное вещество, вероятно, образовалось на заре существования Солнечной системы, когда молодой родительский астероид Бенну разогрелся.
|
|
|
|
Когда-то мягкая и эластичная, но с тех пор затвердевшая, эта древняя "космическая резинка" состоит из полимероподобных материалов, чрезвычайно богатых азотом и кислородом. Такие сложные молекулы могли стать одними из химических предшественников, которые помогли зародить жизнь на Земле, и их обнаружение в нетронутых образцах с Бенну важно для ученых, изучающих, как зародилась жизнь и существует ли она за пределами нашей планеты.
|
|
|
|
Древний астероид Бенну сформировался из материалов солнечной туманности — вращающегося облака газа и пыли, из которого возникла Солнечная система, — и содержал множество минералов и льдов. Когда астероид начал нагреваться из-за естественного излучения, в результате процесса, включающего аммиак и углекислый газ, образовалось соединение под названием карбамат. Карбамат растворим в воде, но он сохранялся достаточно долго, чтобы полимеризоваться, вступая в реакцию с самим собой и другими молекулами с образованием более крупных и сложных цепей, непроницаемых для воды. Это говорит о том, что он сформировался до того, как материнская порода нагрелась настолько, что стала водной средой.
|
|
|
|
"С этим странным веществом мы, вполне возможно, наблюдаем одно из самых ранних изменений материалов, которые произошли в этой породе", - сказал Сэндфорд. "На этом примитивном астероиде, который сформировался на заре Солнечной системы, мы наблюдаем события, близкие к началу времен".
|
|
|
|
Используя инфракрасный микроскоп, команда Сэндфорда отобрала необычные, богатые углеродом зерна, содержащие большое количество азота и кислорода. Затем они приступили к тому, что Сэндфорд называет "кузнечным делом на молекулярном уровне", используя молекулярно-литейный цех Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Berkeley Lab) в Беркли, Калифорния. Нанеся ультратонкие слои платины, они укрепили частицу, приварили вольфрамовую иглу, чтобы приподнять крошечное зернышко, и срезали фрагмент с помощью сфокусированного пучка заряженных частиц.
|
|
|
|
Когда частица стала в тысячу раз тоньше человеческого волоса, они проанализировали ее состав с помощью электронной микроскопии в Molecular Foundry и рентгеновской спектроскопии в усовершенствованном источнике света Berkeley Lab. Высокое пространственное разрешение ALS и чувствительные рентгеновские лучи позволили провести беспрецедентный химический анализ.
|
|
|
|
"Мы поняли, что у нас есть что-то замечательное, как только изображения начали появляться на мониторе", - сказал Гейнсфорт. "Это не было похоже ни на что, что мы когда-либо видели, и в течение нескольких месяцев мы были поглощены данными и теориями, пытаясь понять, что это такое и как оно могло возникнуть".
|
|
|
|
Команда провела множество экспериментов, чтобы изучить характеристики материала. По мере того как выяснялись подробности, появились свидетельства того, что странное вещество было нанесено слоями на крупинки льда и минералы, присутствующие в астероиде.
|
|
|
|
Он также был гибким — податливый материал, похожий на использованную жевательную резинку или даже мягкий пластик. Действительно, во время работы с образцами исследователи заметили, что странный материал изгибался и при надавливании на него образовывались ямочки. Материал был полупрозрачным, и воздействие радиации сделало его хрупким, как шезлонг, который слишком много сезонов простоял на солнце.
|
|
|
|
"Рассматривая его химический состав, мы видим те же химические группы, которые встречаются в полиуретане на Земле, - сказал Сэндфорд, - что делает этот материал из Bennu чем-то похожим на "космический пластик"".
|
|
|
|
Однако материал древнего астероида - это не просто полиуретан, который представляет собой упорядоченный полимер. У этого астероида больше "случайных соединений и состав элементов отличается от частицы к частице", - сказал Сэндфорд. Но это сравнение подчеркивает удивительную природу органического материала, обнаруженного в образцах астероидов НАСА, и исследовательская группа намерена изучить его подробнее.
|
|
|
|
Изучая информацию о том, что происходило давным—давно глубоко внутри астероида, ученые могут лучше понять молодую солнечную систему, обнаружив предшественников и компоненты жизни, которые в ней уже существовали, и то, как далеко эти исходные материалы могли быть разбросаны, благодаря астероидам, очень похожим на Бенну.
|
|
|
|
Обилие пыли от сверхновых
|
|
|
|
В другой статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy, под руководством Энн Нгуен из Космического центра Джонсона НАСА в Хьюстоне, проанализированы предсолнечные частицы — пыль от звезд, существовавших до нашей Солнечной системы, — обнаруженные в двух различных типах пород в образцах Бенну, чтобы узнать больше о том, где сформировалось его родительское тело и как оно было изменено геологическими процессами. Считается, что предсолнечная пыль, как правило, была хорошо перемешана при формировании нашей солнечной системы. В образцах было в шесть раз больше пыли сверхновых, чем в любом другом изученном астроматериале, что позволяет предположить, что родительское тело астероида сформировалось в области протопланетного диска, обогащенной пылью умирающих звезд.
|
|
|
|
Исследование также показывает, что, хотя родительский астероид Бенну претерпел значительные изменения под воздействием жидкостей, в образцах все еще есть участки с менее измененными материалами, которые дают представление о его происхождении.
|
|
|
|
"Эти фрагменты содержат большое количество органического вещества и предсолнечных силикатных зерен, которые, как известно, легко разрушаются под воздействием воды на астероидах", - сказал Нгуен. "Их сохранность в образцах Бенну стала неожиданностью и свидетельствует о том, что какой-то материал избежал изменений в родительском теле. Наше исследование показывает разнообразие предсолнечных материалов, которые родительский элемент накапливал в процессе своего формирования".
|
|
|
|
Источник
|
