Kuvahyvitys: Arizonan yliopisto
Arizonan yliopiston tutkijat ovat havainneet, että meteoriitit, erityisesti rautameteoriitit, ovat saattaneet olla kriittisiä elämän kehittymiselle maapallolla.
Heidän tutkimuksensa osoitti, että meteoriitit olisivat helposti voineet tuottaa enemmän fosforia kuin mitä luonnossa esiintyy maapallolla - tarpeeksi fosforia, jotta syntyy biomolekyylejä, jotka lopulta kokoontuvat eläviin, toistuviin organismeihin.
Fosfori on keskeinen elämässä. Se muodostaa DNA: n ja RNA: n selkärangan, koska se yhdistää näiden molekyylien geneettiset emäkset pitkiksi ketjuiksi. Se on elintärkeää aineenvaihdunnalle, koska se liittyy elämän peruspolttoaineeseen, adenosiinitrifosfaattiin (ATP), energiaan, joka voimistaa kasvua ja liikettä. Ja fosfori on osa elävää arkkitehtuuria? se on fosfolipideissä, jotka muodostavat soluseinät ja selkärankaisten luissa.
"Massa suhteessa fosfori on viidenneksi tärkein biologinen alkuaine hiilen, vedyn, hapen ja typen jälkeen", kertoi Matthew A. Pasek, väittelijä UA: n planeettatieteiden osastolla sekä Lunar and Planetary Laboratory -laboratoriossa.
Mutta missä maanpäällinen elämä sai fosforin, se on ollut mysteeri, hän lisäsi.
Fosfori on luonteeltaan paljon harvinaisempaa kuin vety, happi, hiili ja typpi.
Pasek mainitsee äskettäiset tutkimukset, jotka osoittavat, että kosmosissa on noin yksi fosforiatomi jokaisesta 2,8 miljoonasta vetyatomista, jokaisesta 49 miljoonasta vetyatomista valtamereissä ja jokaisesta bakteerien 203 vetyatomista. Samoin on yksi fosforiatomi jokaisessa 1400 happiatomia kosmossa, jokainen 25 miljoonaa happiatomia valtamereissä ja 72 happiatomia bakteereissa. Hiiliatomien ja typpiatomien lukumäärät vastaavasti yhtä fosforiatomia kohti ovat 680 ja 230 kosmossa, 974 ja 633 valtamerellä ja 116 ja 15 bakteereissa.
"Koska fosfori on ympäristössä paljon harvinaisempaa kuin elämässä, fosforin käyttäytymisen ymmärtäminen varhaisessa maapallossa antaa vihjeitä elämän alkuperään", Pasek sanoi.
Elementin yleisin maanpäällinen muoto on mineraali, nimeltään apatiitti. Veteen sekoitettuna apatiitti vapauttaa vain hyvin pieniä määriä fosfaattia. Tutkijat ovat yrittäneet kuumentaa apatiittia korkeisiin lämpötiloihin yhdistämällä sen erilaisiin outoihin, superenergisiin yhdisteisiin, jopa kokeillessa maapallolla tuntemattomien fosforiyhdisteiden kanssa. Tämä tutkimus ei ole selittänyt mistä elämän fosfori tulee, Pasek totesi.
Pasek aloitti työskentelyn UA: n planeettatieteiden apulaisprofessorin Dante Lauretta kanssa ajatuksen kanssa, että meteoriitit ovat elävän maapallon fosforin lähde. Teos sai inspiraation Lauretta'n aikaisemmista kokeista, jotka osoittivat, että fosfori keskittyi varhaisessa aurinkojärjestelmässä syövyttäville metallipinnoille.
"Tämä luonnollinen fosforipitoisuusmekanismi tunnetun orgaanisen katalyytin (kuten rautapohjaisen metallin) läsnä ollessa sai minut ajattelemaan, että meteoritisten mineraalien vesikorroosio voi johtaa tärkeiden fosforia sisältävien biomolekyylien muodostumiseen", Lauretta kertoi.
"Meteoriiteilla on useita erilaisia mineraaleja, jotka sisältävät fosforia", Pasek sanoi. "Tärkein, jonka kanssa olemme viimeksi työskennelleet, on rauta-nikkelifosfidi, joka tunnetaan nimellä schreibersite."
Schreibersite on metalliyhdiste, joka on erittäin harvinainen maan päällä. Mutta se on kaikkialla meteoriiteissa, etenkin rautameteoriiteissa, jotka on täynnä schreibersite-jyviä tai siroteltu vaaleanpunaisilla schreibersite-suoneilla.
Viime huhtikuussa Pasek, UA: n perustutkintoa suorittanut Virginia Smith ja Lauretta sekoittivat schriebersite-huoneen huoneenlämpöisen, raikkaan, ionisoimattoman veden kanssa. Sitten he analysoivat nestemäisen seoksen käyttämällä NMR, ydinmagneettinen resonanssi.
"Näimme koko joukon erilaisia fosforiyhdisteitä muodostuvan", Pasek sanoi. "Yksi mielenkiintoisimmista, joita löysimme, oli P2-O7 (kaksi fosforiatomia, joissa on seitsemän happiatomia), yksi biokemiallisesti hyödyllisemmistä fosfaatimuodoista, samanlainen kuin ATP: ssä."
Aikaisemmat kokeet ovat muodostaneet P2-07: n, mutta korkeassa lämpötilassa tai muissa ääriolosuhteissa, ei pelkästään liuottamalla mineraalia huoneenlämpöiseen veteen, Pasek sanoi.
"Tämän avulla voimme jonkin verran rajoittaa sitä, missä elämän alkuperä on saattanut tapahtua", hän sanoi. ”Jos sinulla on fosfaattipohjaista elämää, sen todennäköisesti olisi pitänyt tapahtua lähellä makean veden aluetta, johon meteoriitti oli hiljattain pudonnut. Voimme mennä niin pitkälle, ehkä sanoa, että se oli rautameteoriitti. Rautameteoriiteilla on noin 10-100 kertaa niin paljon schreibersiittejä kuin muilla meteoriiteilla.
”Mielestäni meteoriitit olivat kriittisiä elämän kehitykselle joidenkin mineraalien, etenkin PTP-yhdisteen, jota käytetään ATP: ssä, fotosynteesissä, uusien fosfaattisidosten muodostamisessa orgaanisten yhdisteiden (hiiltä sisältävien yhdisteiden) kanssa ja monenlaisia muita biokemiallisia prosesseja ”, Pasek sanoi.
"Mielestäni yksi mielenkiintoisimmista näkökohdista tähän löytöyn on se, että rautameteoriitit muodostuvat tasovälitteisen erilaistumisen kautta", Lauretta sanoi. Toisin sanoen planeettojen rakennuspalikat, joita kutsutaan tasonstesmalsiksi, muodostavat sekä metallisen ytimen että silikaattivaipan. Rautameteoriitit edustavat metallista ydintä, ja muun tyyppiset meteoriitit, joita kutsutaan akondriiteiksi, edustavat vaippaa.
"Kukaan ei koskaan tajunnut, että tällainen kriittinen vaihe planeetta evoluutiossa voitaisiin kytkeä elämän alkuperään", hän lisäsi. ”Tämä tulos rajoittaa sitä, mistä aurinkojärjestelmässämme ja muissa elämämme voisi syntyä. Se vaatii asteroidivyöhykkeen, jossa lentokoneet voivat kasvaa kriittiseen kokoon? noin 500 km halkaisijaltaan? ja mekanismi näiden kappaleiden hajottamiseksi ja toimittamiseksi sisäiseen aurinkokuntaan. "
Jupiter ohjaa tasonsimallien toimittamista sisäiseen aurinkokuntamme, Lauretta sanoi, rajoittaen siten mahdollisuuksia, että aurinkokunnan ulkopuolisille planeetoille ja kuille toimitetaan fosforin reaktiiviset muodot, joita maapallon elämälle välttämättömät biomolekyylit käyttävät.
Aurinkojärjestelmillä, joista puuttuu Jupiterin kokoinen esine, joka voi häiritä mineraalirikkaita asteroideja sisäänpäin kohti maanpäällisiä planeettoja, on myös heikot mahdollisuudet kehittää elämää, Lauretta lisäsi.
Pasek puhuu tutkimuksesta tänään (24. elokuuta) Philadelphiassa pidetyssä 228. American Chemical Society -kokouksessa. Työtä rahoittaa NASA-ohjelma, Astrobiology: Exobiology and Evolutionary Biology.
Alkuperäinen lähde: UA: n lehdistötiedote
