Супернова Остатак Н 63А. Кредитна слика: Хуббле Кликните за увећање
Живот на Земљи омогућио је смрт звезда. Атоми попут угљеника и кисеоника протерани су у последњих неколико угинулих звезда након што су потрошене крајње залихе водоничног горива.
Како су се ове звездасте ствари спојиле у живот, још увек је мистерија, али научници знају да су потребне одређене атомске комбинације. Вода - два атома водоника повезана са једним атомом кисеоника - била су од виталног значаја за развој живота на Земљи и зато НАСА-ине мисије сада претражују воду на другим световима у нади да ће наћи живот негде другде. Органски молекули изграђени углавном од атома угљеника такође се сматрају важним, пошто је цео живот на Земљи заснован на угљенику.
Најпопуларније теорије о пореклу живота кажу да се потребна хемија догодила на хидротермалним отворима на океанском дну или у неком плитком базену осунчаном сунцем. Међутим, открића у посљедњих неколико година показала су да се многи основни материјали за живот формирају у хладним дубинама простора, гдје живот какав знамо није могућ.
Након што звезде умиру од угљеника, неки атоми угљеника комбинују се са водоником да би формирали полицикличке ароматске угљоводонике (ПАХ). ПАХ-ови - врста угљеничне чађи слична спаљеним деловима изгореног тоста - су најзаступљенија органска једињења у простору и основни састојак метеорита угљеничних хондрита. Иако се ПАХ не налазе у живим ћелијама, они се могу претворити у хиноне, молекуле који су укључени у ћелијске енергетске процесе. На пример, кинони играју суштинску улогу у фотосинтези, помажући биљкама да претворе светло у хемијску енергију.
Трансформација ПАХ-а догађа се у међузвездним облацима леда и прашине. Након што плута кроз свемир, ПАХ чађа се на крају кондензира у ове „густе молекуларне облаке“. Материјал у овим облацима блокира нека, али не сва, оштра зрачења простора. Зрачење које врши филтрирање модификује ПАХ-ове и други материјал у облацима.
Инфрацрвени и радио-телескопски посматрачи облака открили су ПАХ, као и масне киселине, једноставне шећере, слабе количине аминокиселине глицин и преко 100 других молекула, укључујући воду, угљен-моноксид, амонијак, формалдехид и цијановодик.
Облаци никада нису директно узорковани - превише су удаљени - тако да потврде шта се хемијски догађа у облацима, истраживачки тим који су водили Мак Бернстеин и Сцотт Сандфорд из Астрохемијске лабораторије у НАСА-овом истраживачком центру Амес покренуо је експерименте за опонашање облачне услове.
У једном експерименту, смеша ПАХ / вода се таложи на сол и затим бомбардира ултраљубичастим (УВ) зрачењем. То омогућава истраживачима да посматрају како се основни ПАХ костур претвара у хиноне. Озрачивањем замрзнуте смеше воде, амонијака, цијанида водоника и метанола (хемикалија која претходи формалдехиду) стварају се аминокиселине глицин, аланин и серин - три најобичније аминокиселине у живим системима.
Научници су створили примитивне органске ћелијске структуре или везикуле.
Како УВ није једина врста зрачења у свемиру, истраживачи су такође користили Ван де Граафф генератор како би бомбардовали ПАХ протоне мега-електронских волти (МеВ), који имају енергију сличну космичким зракама. МеВ резултати за ПАХ били су слични иако нису идентични УВ бомбардовању. МеВ студија за аминокиселине још увек није спроведена.
Ови експерименти сугерирају да УВ и други облици зрачења дају енергију потребну за раздвајање хемијских веза при ниским температурама и притисцима густих облака. Будући да су атоми и даље закључани у леду, молекули се не лете, већ се умешају у сложеније структуре.
У другом експерименту који је водио Јасон Дворкин, смрзнута мешавина воде, метанола, амонијака и угљен моноксида била је изложена УВ зрачењу. Ова комбинација је дала органски материјал који је формирао мјехуриће када је уроњен у воду. Ови мехурићи подсећају на ћелијске мембране које окружују и концентришу хемију живота, одвајајући га од спољашњег света.
Мјехурићи произведени у овом експерименту били су између 10 и 40 микрометара, односно отприлике величине црвених крвних зрнаца. Изузетно, мехурићи су флуоресцентирани или ужарени, изложени УВ зрачењу. Апсорбирање УВ-а и претварање у видљиву светлост на тај начин може пружити енергију примитивној ћелији. Да су такви мехурићи играли улогу у настанку живота, флуоресценција би могла бити претходница фотосинтезе.
Флуоресценција би такође могла да делује као крема за заштиту од сунца, дифузујући штету која би иначе била изложена УВ зрачењу. Таква заштитна функција била би од виталног значаја за живот на раној Земљи, јер озонски омотач, који блокира сунчеве најразорније УВ зраке, није настао све док фотосинтетски живот није почео да ствара кисеоник.
Од свемирских облака до семенки живота
Густи молекулски облаци у свемиру се на крају гравитационо урушавају и формирају нове звезде. Неки се од остатка прашине сакупљају заједно, стварајући астероиде и комете, а неки од ових астероида скупљају се у облику планетарних језгара. На нашој планети живот је тада настао из било којег основног материјала.
Велики молекули потребни за изградњу живих ћелија су:
* Протеини
* Угљени хидрати (шећери)
* Липиди (масти)
* Нуклеинске киселине
Откривено је да метеорити садрже аминокиселине (градивне блокове протеина), шећере, масне киселине (градивни блок липида) и базе нуклеинских киселина. Мурцхисон-ов метеорит, на пример, садржи ланце масних киселина, различите врсте шећера, свих пет база нуклеинских киселина и више од 70 различитих аминокиселина (у животу се користи 20 аминокиселина, од којих је само шест у Мурцхисон-овом метеориту).
Будући да су такви угљенични метеорити углавном једнолични у саставу, сматра се да представљају почетни облак прашине из којег су рођени Сунце и Сунчев систем. Чини се да је готово све што је потребно за живот било доступно у почетку, а метеорити и комете затим с временом врше свежу испоруку тих материјала на планете.
Ако је то тачно и ако су молекуларни облаци прашине хемијски слични широм галаксије, тада би састојци за живот требало да буду раширени.
Лоша страна абиотске производње састојака за живот је та што се ниједан од њих не може користити као „биомаркери“, показатељи да живот постоји у одређеном окружењу.
Мак Бернстеин указује на метеорит 8400 Алан Хиллс као пример биомаркера који нису пружили доказ живота. 1996. Даве МцКаи из НАСА-иног свемирског центра Јохнсон и његове колеге објавили су да постоје четири могућа биомаркера у оквиру овог марсовског метеорита. АЛХ84001 је имао угљене кугле које садрже ПАХ, минералну дистрибуцију која сугерира биолошку хемију, кристале магнетита који наликују онима које производе бактерије, и облике сличне бактеријама. Иако се за свакога није сматрало да је то доказ живота, њих четверо у вези изгледало је убедљиво.
Након најаве МцКаи, накнадне студије су откриле да би сваки од тих такозваних биомаркера могао бити произведен и неживим средствима. Стога је већина научника сада склона вјеровати да метеорит не садржи фосилизирани ванземаљски живот.
"Чим су добили резултат, људи су пуцали на њих, јер то тако функционише", каже Бернстеин. „Наше шансе да не направимо грешку када будемо открили биомаркер на Марсу или на Европи, биће много боље ако смо већ урадили еквивалент ономе што су урадили они момци након што су МцКаи и други објавили свој чланак.“
Бернстеин каже да, симулирајући услове на другим планетима, научници могу схватити шта би се тамо требало хемијски и геолошки дешавати. Затим, када посетимо планету, можемо видети колико се стварност подудара са предвиђањима. Ако на планети постоји нешто што нисмо очекивали да би могао да нађемо, то би могао бити показатељ да су животни процеси променили слику.
„Оно што имате на Марсу или у Европи је материјал који је достављен“, каже Бернстеин. „Плус, имате све што се касније формирало из било каквих услова. Дакле (да бисте тражили живот) морате да погледате молекуле који су тамо и имајте на уму хемију која се можда догодила током времена. "
Бернстеин мисли да би хиралност, или "преданост молекула", могла бити биомаркер за друге светове. Биолошки молекули често долазе у два облика који, иако су хемијски идентични, имају супротне облике: „левичар“, а његова зрцална слика, „десничарка“. Предност молекула је последица како се атоми везују. Иако је покретљивост равномерно распоређена по природи, у већини случајева живи систем на Земљи има леве аминокиселине и десни шећер. Ако молекули на другим планетима показују другачију склоност преданости, каже Бернстеин, то би могло бити показатељ ванземаљског живота.
"Ако бисте отишли на Марс или Европу и видели пристраност исту као наша, са шећерима или аминокиселинама које имају нашу хиралност, људи би једноставно сумњали да је у питању контаминација", каже Бернстеин. „Али ако бисте видели аминокиселину са пристраношћу према десној страни или ако сте видели шећер који има нагиб према левој страни - другим речима, не наш облик - то би било заиста упечатљиво.“
Међутим, Бернстеин примјећује да кирални облици који се налазе у метеоритима одражавају оно што се види на Земљи: метеорити садрже лијеве аминокиселине и десни шећер. Ако метеорити представљају образац за живот на Земљи, онда живот негде другде у Сунчевом систему такође може одражавати исту пристраност у рукама. Стога ће за доказ живота бити потребно нешто више од хиралности. Бернстеин каже да би проналазак ланаца молекула, „као што је пар аминокиселина повезаних“, такође могао бити доказ живота, „јер у метеоритима често видимо појединачне молекуле“.
Изворни извор: НАСА Астробиологи
