Har kometen indvirket på at starte livet på Jorden?

Kometer, der skreg gennem atmosfæren på den tidlige jord i titusinder af miles i timen, indeholdt sandsynligvis målbare mængder proteindannende aminosyrer. Ved påvirkning, disse aminosyrer selvsamles til betydeligt større nitrogenholdige aromatiske strukturer, der sandsynligvis er bestanddele af polymere biomaterialer.

Det er konklusionen på en ny undersøgelse af Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) -forskere, der undersøgte ideen om, at de ekstremt høje tryk og temperaturer forårsaget af stødpåvirkning kan få små biomolekyler til at kondensere til større livsopbyggende forbindelser. Forskningen fremgår af tidsskriftet Kemisk videnskab og vil blive fremhævet på bagsiden af ​​et kommende nummer.

Glycin er den enkleste proteindannende aminosyre og er blevet påvist i kometstøvprøver og andre astrofysiske iskolde materialer. Imidlertid, den rolle, som udenjordisk glycin spillede i livets oprindelse, er stort set ukendt, dels fordi der ikke er meget kendt om dets overlevelsesevne og reaktivitet under påvirkning med en planetoverflade.

For at løse dette spørgsmål, LLNL-teamet brugte kvantsimuleringer til at modellere vand-glycinblandinger ved slagforhold på 480, 000 atmosfærer af tryk og mere end 4, 000 grader Fahrenheit (tilnærmelsesvis sandsynlige tryk og temperaturer ved en planetarisk påvirkning). Den intense varme og tryk fik glycinmolekylerne til at kondensere til kulstofrige klynger, der havde en tendens til at udvise en diamantlignende, tredimensionel geometri.

Ved udvidelse og afkøling til omgivende forhold, disse klynger kemisk omarrangeret, da de udfoldede sig til en række store, plane molekyler. Mange af disse molekyler var nitrogenholdige polycykliske aromatiske kulbrinter (NPAH'er), som kan være større og mere kemisk kompleks end dem, der dannes i andre præbiotiske syntesescenarier. En række af de forudsagte produkter havde forskellige funktionelle grupper og indlejrede bundne områder, der ligner kæder af aminosyrer (også kaldet oligo-peptider). Andre små organiske molekyler med prebiotisk relevans blev også forudsagt at danne, herunder kendte metaboliske produkter såsom guanidin, urinstof og carbaminsyre.

"NPAH'er er vigtige præbiotiske forstadier til syntese af nukleobaser og kan udgøre betydelige aerosolmellemprodukter i atmosfæren på Titan (den største måne på Saturn), "sagde LLNL -forskeren Matthew Kroonblawd, hovedforfatter af undersøgelsen. "Gendannelsesprodukterne, som vores undersøgelse forudsagde, kunne have været et første skridt i at skabe biologisk relevante materialer med øget kompleksitet, såsom polypeptider og nukleinsyrer ved udsættelse for de barske forhold, der sandsynligvis er til stede på den gamle jord og andre stenede planeter og måner. "

"Vi brugte en kvantemolekylær dynamisk tilgang med høj gennemstrømning til at fastslå de dominerende kemiske tendenser for simple livsopbyggende forstadier som aminosyrer til at påvirke astrofysiske iskolde blandinger, "sagde LLNL -videnskabsmanden Nir Goldman, medforfatter af undersøgelsen. "Vores arbejde præsenterer en ny syntetisk rute for store molekyler som NPAH'er og fremhæver betydningen af ​​både den termodynamiske vej og lokal kemisk selvsamling ved dannelsen af ​​præbiotiske arter under stødsyntese."

"Ud over den bredere videnskabelige effekt af denne forskning, vores arbejde understreger også vigtigheden af ​​at generere statistisk meningsfulde data, når man studerer så komplicerede fænomener, "sagde LLNL -forskeren Rebecca Lindsey, også medforfatter til undersøgelsen.