Ennen kuin oli elämää sellaisena kuin me sen tiedämme, oli molekyylejä. Mutta joukko vaiheita, jotka johtavat tähän siirtymiseen, on pysynyt yhtenä tieteen rakastetuista mysteereistä.
Uuden tutkimuksen mukaan elämän rakennuspalikoita - prebioottisia molekyylejä - voi muodostua planeettojen ilmakehään, missä pöly tarjoaa turvallisen alustan muodostumiseen ja erilaiset reaktiot ympäröivän plasman kanssa tarjoavat tarpeeksi energiaa elämän luomiseksi.
"Jos elämän muodostuminen on kuin palapeli - erittäin iso ja monimutkainen palapeli -, haluan kuvitella prebioottisia molekyylejä yksittäisinä palapeleinä", sanoi St. Andrews -professori tri Craig Stark. "Palat yhdistämällä muodostuu monimutkaisempia biologisia rakenteita, jolloin kuva on selkeämpi ja paremmin tunnistettavissa. Ja kun kaikki palat ovat paikoillaan, tuloksena oleva kuva on elämää. ”
Katsomme tällä hetkellä, että prebioottiset molekyylit muodostuvat pieniin jääjyviin tähtienvälisessä tilassa. Vaikka tämä saattaa näyttää olevan ristiriidassa helposti hyväksytyn uskomuksen kanssa, jonka mukaan elämä avaruudessa on mahdotonta, viljan pinta tarjoaa todella mukavan vieraanvaraisen ympäristön elämän muodostumiselle, koska se suojaa molekyylejä haitalliselta avaruussäteilyltä.
"Molekyylit muodostuvat pölyn pinnalle atomien ja molekyylien adsorptiosta ympäröivästä kaasusta", Stark kertoi Space Magazine -lehtelle. "Jos sinulla on sopivia aineosia tietyn molekyyliyhdisteen valmistamiseksi ja olosuhteet ovat oikeat, olet liiketoimintaa."
Stark viittaa ”olosuhteisiin” toiseen välttämättömään aineosaan: energiaan. Yksinkertaiset molekyylit, jotka asuttavat galaksin, ovat suhteellisen vakaita; ilman uskomattoman määrän energiaa he eivät muodosta uusia siteitä. On ajateltu, että elämä voisi muodostua salamaniskuista ja tulivuorenpurkauksista juuri tästä syystä.
Joten Stark ja hänen kollegansa kääntyivät katseensa eksoplaneettojen ilmapiireihin, joissa pöly upotetaan plasmaan, joka on täynnä positiivisten ionien ja negatiivisten elektroneiden pitoisuutta. Tässä pölyhiukkasten sähköstaattiset vuorovaikutukset plasman kanssa voivat tarjota tarvittavaa suurta energiaa prebioottisten yhdisteiden muodostamiseksi.
Plasmassa pölyjyvä imee vapaat elektronit nopeasti, latautuen negatiivisesti. Tämä johtuu siitä, että elektronit ovat kevyempiä ja siten nopeampia kuin positiiviset ionit. Kun pölyjyvä on ladattu negatiivisesti, se houkuttelee positiivisten ionien vuon, joka kiihdyttää kohti pölyhiukkasia ja törmää enemmän energiaan kuin neutraalissa ympäristössä.
Tämän testaamiseksi kirjoittajat tutkivat esimerkki-ilmakehää, joka antoi heidän tutkia erilaisia prosesseja, jotka saattavat muuttaa ionisoidun kaasun plasmaksi, ja määrittää, johtavatko plasma riittävän energisiin reaktioihin.
"Periaatteen todisteena tarkastelimme kemiallisten reaktioiden sekvenssiä, jotka johtavat yksinkertaisimman aminohapon glysiinin muodostumiseen", Stark sanoi. Aminohapot ovat suuria esimerkkejä prebioottisista molekyyleistä, koska niitä tarvitaan proteiinien, peptidien ja entsyymien muodostumiseen.
Heidän mallinsa osoittivat, että "plasmaionit voidaan todella kiihdyttää riittäviin energioihin, jotka ylittävät aktivointienergiat formaldehydin, ammoniakin, syaanivedyn ja lopulta aminohapon glysiinin muodostamiseksi", Stark kertoi Space Magazinelle. "Tämä ei ehkä ole ollut mahdollista, jos plasma puuttui."
Kirjoittajat osoittivat, että vaatimattomissa plasmalämpötiloissa on tarpeeksi energiaa prebioottisen molekyylin glysiinin muodostamiseksi. Korkeammat lämpötilat voivat mahdollistaa myös monimutkaisempien reaktioiden ja siksi monimutkaisempien prebioottimolekyylien.
Stark ja hänen kollegansa osoittivat toimivan reitin prebioottisen molekyylin muodostumiseen ja siten elämään näennäisesti yleisissä olosuhteissa. Vaikka elämän alkuperä voi jäädä yhdeksi tieteen rakastetuksi mysteereksi, saamme edelleen paremman ymmärryksen, yksi pulmapala kerrallaan.
Artikkeli on hyväksytty julkaisemiseen Astrobiology-lehdessä ja on ladattavissa täältä.
