Uberørt rumsten giver NASA-forskere et kig på udviklingen af ​​livets byggesten

Under en ekspedition i 2012 til Antarktis, et hold japanske og belgiske forskere samlede en lille sten op, der så kulsort ud mod snehviden. Nu kendt som meteoritten Asuka 12236, det var nogenlunde på størrelse med en golfbold.

På trods af sin beskedne størrelse, denne klippe fra rummet var et kolossalt fund. Det viser sig, Asuka 12236 er en af ​​de bedst bevarede meteoritter af sin art, der nogensinde er blevet opdaget. Og nu, NASA-forskere har vist, at den indeholder mikroskopiske spor, der kan hjælpe dem med at løse et universelt mysterium:Hvordan blomstrede livets byggesten på Jorden?

Så, da astrobiologer ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, fik deres (omhyggeligt behandskede) hænder på en lille flig af denne primitive meteorit, de gik hurtigt i gang med at afkode informationen indeni. Under skæret fra fluorescerende lys og akkompagneret af susen af ​​analytiske værktøjer, der kører i baggrunden, NASA Goddard-holdet knuste først en 50-milligram knivspids Asuka 12236 i deres laboratorium med en morter og støder. Derefter suspenderede de aminosyrerne fra det gamle støv i en vandopløsning og sendte væsken gennem en kraftig analytisk maskine, der adskilte molekylerne indeni efter masse og identificerede hver slags.

Goddard-forskerne fandt ud af, at en overflod af aminosyrer var låst inde i Asuka 12236, dobbelt koncentration set i en rumklippe kaldet Paris, som tidligere blev anset for at være den bedst bevarede meteorit af samme klasse. Disse primordiale molekyler omfattede asparaginsyre og glutaminsyre, som er blandt de 20 aminosyrer, der danner sig i utallige arrangementer, udgør millioner af proteiner. Proteiner fortsætter derefter med at drive livets kemiske gear på Jorden, herunder væsentlige kropsfunktioner hos dyr.

Anført af Goddard-astrobiolog Daniel P. Glavin, holdet fandt også ud af, at Asuka 12236 havde flere venstrehåndede versioner af nogle aminosyrer. Der er en højrehåndet og venstrehåndet spejlbillede version af hver aminosyre, som om dine hænder er spejlbilleder af hinanden. Alt kendt liv bruger kun venstrehåndede aminosyrer til at bygge proteiner. I stigende grad, Glavin og hans kolleger opdager, at meteoritter er propfulde af disse venstrehåndede kemiske forløbere for livet.

"Meteoritterne fortæller os, at der var en iboende skævhed mod venstrehåndede aminosyrer, før livet overhovedet startede, " sagde Glavin. "Det store mysterium er hvorfor?"

For at komme til bunds i, hvad der gør venstrehåndethed så speciel, Glavin og hans team sonderer hundredvis af meteoritter. Jo større variation af oprindelse, kemi, og aldre, des bedre. Forskelle i typer og mængder af aminosyrer, der er bevaret i disse klipper, gør det muligt for forskere at opbygge en registrering af, hvordan disse molekyler udviklede sig gennem tid og omstændigheder, inklusive eksponering for vand og varme inde i deres forældreasteroider.

På solsystemets tidslinje, Asuka 12236 passer ind i begyndelsen – faktisk, nogle videnskabsmænd tror, ​​at små stykker af meteoritten går forud for solsystemet. Flere beviser tyder på, at Asuka 12236s originale kemiske sammensætning er den bedst bevarede i en kategori af kulstofrige meteoritter kendt som CM-kondritter. Disse er blandt de mest interessante sten at studere for forskere, der fokuserer på livets oprindelse, da mange indeholder en meget kompleks blanding af organiske forbindelser forbundet med levende ting.

Forskere har fastslået, at det indre af Asuka 12236 er så velbevaret, fordi klippen blev udsat for meget lidt flydende vand eller varme, både da det stadig var en del af en asteroide og senere, da den sad i Antarktis og ventede på at blive opdaget. De kan fortælle baseret på de typer mineraler, der findes indeni. Mangel på lermineraler er et spor, givet, at disse typer mineraler er dannet af vand. Et andet fingerpeg er, at Asuka 12236 har masser af jernmetal i sig, som ikke er rustet, en indikation af, at meteoritten ikke har været udsat for ilten i vandet. Stenen indeholder også en overflod af silikatkorn med usædvanlige kemiske sammensætninger, der indikerer, at de er dannet i gamle stjerner, der døde, før Solen begyndte at dannes. Da disse silikatmineraler typisk let ødelægges af vand, videnskabsmænd finder dem ikke i meteoritter, der er mindre uberørte end Asuka 12236.

"Det er sjovt at tænke på, hvordan disse ting falder til Jorden og tilfældigvis er fulde af alle disse forskellige oplysninger om, hvordan solsystemet blev dannet, hvad det er dannet af, og hvordan grundstofferne er bygget op i galaksen, " sagde Conel M. O'D. Alexander, en videnskabsmand ved Carnegie Institution for Science i Washington, D.C., som samarbejdede med Glavins team om Asuka 12236-analysen, som blev offentliggjort den 20. august i tidsskriftet Meteoritik og planetarisk videnskab .

Meteoritter som Asuka 12236 er stykker af meget større asteroider. Disse fragmenter blev slynget ind i solsystemet under asteroidekollisioner for mere end 4,5 milliarder år siden og nåede i sidste ende vej til Jordens overflade efter at have overlevet en brændende nedstigning gennem vores atmosfære. For Alexander og Glavin, disse klipper er som historiebøger, der falder ned fra himlen og leverer kemisk information om det tidlige solsystem. Rumsten er den eneste kilde til denne information, fordi erosion og pladetektonik på Jorden har udslettet vores planets kemiske historie.

Med Asuka 12236, forskere får et kig på de allerførste aminosyrer produceret i solsystemet og de forhold, der førte til disse molekylers mangfoldighed og kompleksitet. "Asuka 12236 viser os, at der foregår en "Guldlok"-ting, " sagde Glavin.

Glavin og hans team lærer, at nøglen til aminosyrer, når det kommer til dannelse og formering, er eksponering for de perfekte forhold inde i asteroider. "Du har brug for noget flydende vand og varme for at producere en række aminosyrer, sagde han. Men hvis du har for meget, du kan ødelægge dem alle."

Vandet ville være blevet produceret inde i asteroiden, som Asuka 12236 kom fra, da varme fra det radioaktive henfald af visse kemiske grundstoffer smeltede isen, der kondenserede med sten, da asteroiden først blev dannet. Da Asuka 12236 er så velbevaret, det kunne være kommet fra et køligere ydre lag af asteroiden, hvor det ville være kommet i kontakt med lidt varme, og dermed, vand. Selvom det kun er en formodning for nu, Glavin sagde:"Der er stadig meget, vi ikke ved om denne meteorit."

Den ene faktor, der ikke stemmer overens med den forklaring, er denne:Glavins team fandt flere venstrehåndede molekyler end højrehåndede i nogle proteinopbyggende aminosyrer i Asuka 12236. Disse venstrehåndede molekyler ville have skullet behandles i meget mere vand end denne gamle klippe ser ud til at have været udsat for. "Det er ret usædvanligt at have disse store venstrehåndede overskud i primitive meteoritter, " sagde Glavin. "Hvordan de er dannet er et mysterium. Det er derfor, det er godt at se på en række forskellige meteoritter, så vi kan bygge en tidslinje for, hvordan disse organiske stoffer udvikler sig over tid og de forskellige ændringsscenarier."

Selvom det er muligt, at forskere ser disse livsrelaterede molekyler på grund af jordisk forurening, Glavins team er af forskellige årsager overbevist om, at Asuka 12236 er ubesmittet. Et tegn er, at en høj koncentration af aminosyrer i Goddards prøve var fritflydende; hvis videnskabsmænd havde kigget på jordens liv, aminosyrerne ville have været bundet i proteiner, sagde Glavin. Stadig, videnskabsmænd kan ikke være 100 % sikre på, at de ikke ser på forurening, når de har at gøre med sten, der falder til jordens overflade.

Af denne grund, Glavin og hans team ser frem til at analysere en bestemt uberørt prøve fra en primitiv asteroide, der ikke er udsat for Jordens biologi. De vil få deres chance, efter at NASAs OSIRIS-REx-rumfartøj har leveret en forseglet cache af snavs og sten fra asteroiden Bennu i 2023. OSIRIS-REx vil indsamle prøven af ​​Bennu den 20. oktober, 2020.

"Forstå den slags molekyler, og deres håndværk, som var til stede i solsystemets tidligste dage, bringer os tættere på at vide, hvordan planeterne og livet blev dannet, " sagde Jason P. Dworkin, en Goddard-astrobiolog, der hjalp med at analysere Asuka 12236 og fungerer som projektforsker for OSIRIS-REx-missionen.