Новое открытие астрономов доказывает, что глубокий космос намного химически активнее, чем считалось ранее. Об обнаружении уникальной молекулы сообщает издание Universe Today со ссылкой на исследование ученых, опубликованное на ресурсе arXiv.
Смотрите также Лицо новой эпохи: NASA представило экипаж исторической миссии Artemis 3
Как ученые нашли молекулу эритрулозы в космосе?
Космическое пространство между звездами долгое время считалось пустой и безжизненной пустыней. Но межзвездная среда – это не совсем пустота, а гигантские разреженные облака из газа и микроскопической пыли, которые заполняют пространство между звездными системами. За последние несколько десятилетий ученые регулярно находят там разнообразные сложные химические соединения – от предшественников белков до строительных блоков клеточных мембран. Именно в этих холодных облаках под действием космического излучения происходят удивительные химические реакции, создающие сложные органические молекулы.
Новое исследование описывает открытие первого в истории четырехуглеродного сахара в межзвездной среде (ISM). Это открытие является еще одним важным кирпичиком на пути к пониманию того, как именно зародилась жизнь на нашей планете.
Найденный сахар называется эритрулозой. Это тип кетозного сахара, молекула которого состоит из цепочки из четырех атомов углерода. Исследователи обнаружили его в известном своим богатым химическим составом молекулярном облаке под названием G+0.693–0.027.
Для поисков использовали два мощных радиотелескопа: 40-метровый телескоп Yebes в Испании и 30-метровый телескоп IRAM. Ученым пришлось тщательно проанализировать густые спектральные линии этого облака, чтобы выделить нужный сигнал. И они его действительно нашли.
Вероятность того, что эти специфические спектральные линии появились случайно, составляет лишь 0,2%. Однако самым интересным оказалось то, чего исследователи не нашли – трехуглеродных сахаров. Эритрулозы в облаке оказалось по меньшей мере в восемь раз больше, чем ее трехуглеродных аналогов, таких как глицеральдегид. Это вызывает логичный вопрос: как мог образоваться сложный четырехуглеродный сахар без наличия простых трехуглеродных "кирпичиков" для его построения?
Смотрите также Ученые нашли метеорит, который доказывает существование еще одной планеты в прошлом
Как компьютерное моделирование помогло разгадать тайну
Чтобы разгадать эту загадку, ученые обратились к передовым квантово-химическим моделям и симуляции, известной как кинетическое моделирование Монте-Карло. Это компьютерное моделирование, которое имитирует поведение отдельных атомов и молекул в течение времени. Оно похоже на просчет миллионов случайных столкновений частиц, что позволяет ученым увидеть, как именно шаг за шагом происходят химические реакции в экстремальных условиях космоса.
Благодаря этим тестам исследователи выяснили, что эритрулоза, вероятно, не строится по одному атому углерода за раз. Вместо этого она образуется, когда двууглеродные фрагменты, такие как гликоальдегид и этиленгликоль, объединяются на ледяных поверхностях микроскопических пылевых частиц.
В молекулярных облаках эти пылинки постоянно бомбардируются космическими лучами и атомарным водородом. Это создает активные радикалы, которые запускают реакцию соединения, позволяя получить четырехуглеродный сахар без потребности в трехуглеродных предшественниках.
Почему это открытие важно для понимания происхождения жизни?
Это открытие имеет колоссальное значение для понимания происхождения жизни. Современная биология использует ДНК и РНК для хранения и передачи генетической информации. Обе эти молекулы имеют каркас из пятиуглеродного сахара – рибозы. Однако рибозу чрезвычайно трудно синтезировать в условиях ранней Земли. Поэтому астробиологи предположили, что до появления современных ДНК и РНК существовал более простой генетический полимер-предшественник.
Главным кандидатом на роль такого предшественника является треозна нуклеиновая кислота (ТНК), которая использует каркас из четырехуглеродного сахара – треозы. А при наличии жидкой воды кетозные сахара (такие как эритрулоза) могут легко превращаться в альдозные сахара (такие как треоза). Итак, найденный в межзвездном облаке четырехуглеродный сахар обеспечивает прямую химическую связь с возможным предшественником ДНК.
Известно, что огромное количество подобных сахаров было занесено на Землю во время Поздней тяжелой бомбардировки, когда молодая наша планета постоянно подвергалась ударам со стороны космических тел. Это означает, что к моменту, когда земные океаны остыли достаточно для поддержания химических процессов, на планете уже было достаточно эритрулозы и других сложных сахаров для начала биологических реакций. Также ранее сложные сахара находили в образцах астероида Бенну, доставленных миссией OSIRIS-REx.
Смотрите также Млечный Путь поглотил другую галактику миллиарды лет назад, и теперь ученые нашли ее остатки
Это исследование является чрезвычайно важным для науки, поскольку оно доказывает: потенциальные предшественники строительных блоков жизни активно создаются непосредственно в глубоком космосе, между звездами. Для запуска биологических процессов на пригодной для жизни планете нужен был только механизм доставки (например, метеориты) и немного везения.
Хотя в работе ученых остаются определенные вопросы – например, реальный уровень обнаружения эритрулозы оказался чрезвычайно низким по сравнению с теоретическими расчетами симуляций, – это лишь указывает на необходимость дальнейших исследований. Мы стали еще на шаг ближе к составлению полной картины того, как химия космоса превращается в биологию жизни.