У глибокому космосі знайшли речовину, пов'язану з виникненням життя на Землі

Нове відкриття астрономів доводить, що глибокий космос є набагато хімічно активнішим, ніж вважалося раніше. Про виявлення унікальної молекули повідомляє видання Universe Today з посиланням на дослідження вчених, опубліковане на ресурсі arXiv.

Дивіться також Обличчя нової епохи: NASA представило екіпаж історичної місії Artemis 3 

Як учені знайшли молекулу еритрулози у космосі?

Космічний простір між зірками тривалий час вважався порожньою та безжиттєвою пустелею. Але міжзоряне середовище – це не зовсім порожнеча, а гігантські розріджені хмари з газу та мікроскопічного пилу, які заповнюють простір між зоряними системами. За останні кілька десятиліть науковці регулярно знаходять там різноманітні складні хімічні сполуки – від попередників білків до будівельних блоків клітинних мембран. Саме в цих холодних хмарах під дією космічного випромінювання відбуваються дивовижні хімічні реакції, що створюють складні органічні молекули.

Нове дослідження описує відкриття першого в історії чотиривуглецевого цукру в міжзоряному середовищі (ISM). Це відкриття є ще однією важливою цеглинкою на шляху до розуміння того, як саме зародилося життя на нашій планеті. 

Знайдений цукор називається еритрулозою. Це тип кетозного цукру, молекула якого складається з ланцюжка з чотирьох атомів вуглецю. Дослідники виявили його у відомій своїм багатим хімічним складом молекулярній хмарі під назвою G+0.693–0.027. 

Для пошуків використали два потужні радіотелескопи: 40-метровий телескоп Yebes в Іспанії та 30-метровий телескоп IRAM. Науковцям довелося ретельно проаналізувати густі спектральні лінії цієї хмари, щоб виокремити потрібний сигнал. І вони його дійсно знайшли. 

Ймовірність того, що ці специфічні спектральні лінії з'явилися випадково, становить лише 0,2%. Проте найцікавішим виявилося те, чого дослідники не знайшли – тривуглецевих цукрів. Еритрулози в хмарі виявилося щонайменше у вісім разів більше, ніж її тривуглецевих аналогів, таких як гліцеральдегід. Це викликає логічне запитання: як міг утворитися складніший чотиривуглецевий цукор без наявності простіших тривуглецевих "цеглинок" для його побудови?

Дивіться також Учені знайшли метеорит, який доводить існування ще однієї планети в минулому 

Як комп'ютерне моделювання допомогло розгадати таємницю

Щоб розгадати цю загадку, вчені звернулися до передових квантово-хімічних моделей та симуляції, відомої як кінетичне моделювання Монте-Карло. Це комп'ютерне моделювання, яке імітує поведінку окремих атомів і молекул протягом часу. Воно схоже на прорахунок мільйонів випадкових зіткнень частинок, що дозволяє вченим побачити, як саме крок за кроком відбуваються хімічні реакції в екстремальних умовах космосу.

Завдяки цим тестам дослідники з'ясували, що еритрулоза, ймовірно, не будується по одному атому вуглецю за раз. Замість цього вона утворюється, коли двовуглецеві фрагменти, такі як глікоальдегід та етиленгліколь, об'єднуються на крижаних поверхнях мікроскопічних пилових частинок. 

У молекулярних хмарах ці пилинки постійно бомбардуються космічними променями та атомарним воднем. Це створює активні радикали, які запускають реакцію сполучення, дозволяючи отримати чотиривуглецевий цукор без потреби в тривуглецевих попередниках.

Чому це відкриття важливе для розуміння походження життя?

Це відкриття має колосальне значення для розуміння походження життя. Сучасна біологія використовує ДНК та РНК для зберігання й передачі генетичної інформації. Обидві ці молекули мають каркас із п'ятивуглецевого цукру – рибози. Однак рибозу надзвичайно важко синтезувати в умовах ранньої Землі. Через це астробіологи припустили, що до появи сучасних ДНК та РНК існував простіший генетичний полімер-попередник.

Головним кандидатом на роль такого попередника є треозна нуклеїнова кислота (ТНК), яка використовує каркас із чотиривуглецевого цукру – треози. А за наявності рідкої води кетозні цукри (такі як еритрулоза) можуть легко перетворюватися на альдозні цукри (такі як треоза). Отже, знайдений у міжзоряній хмарі чотиривуглецевий цукор забезпечує прямий хімічний зв'язок із можливим попередником ДНК.

Відомо, що величезна кількість подібних цукрів була занесена на Землю під час Пізнього важкого бомбардування, коли молода наша планета постійно зазнавала ударів з боку космічних тіл. Це означає, що до моменту, коли земні океани охололи достатньо для підтримки хімічних процесів, на планеті вже було вдосталь еритрулози та інших складних цукрів для початку біологічних реакцій. Також раніше складні цукри знаходили в зразках астероїда Бенну, доставлених місією OSIRIS-REx.

Дивіться також Чумацький Шлях поглинув іншу галактику мільярди років тому, і тепер учені знайшли її рештки 

Це дослідження є надзвичайно важливим для науки, оскільки воно доводить: потенційні попередники будівельних блоків життя активно створюються безпосередньо в глибокому космосі, між зірками. Для запуску біологічних процесів на придатній для життя планеті потрібен був лише механізм доставки (наприклад, метеорити) та трохи везіння.

Хоча в роботі вчених залишаються певні питання – наприклад, реальний рівень виявлення еритрулози виявився надзвичайно низьким порівняно з теоретичними розрахунками симуляцій, – це лише вказує на необхідність подальших досліджень. Ми стали ще на крок ближчими до складання повної картини того, як хімія космосу перетворюється на біологію життя.