В зразках астероїда Бенну виявлено цукри, «жуйку» та зоряний пил

Дослідники зразків астероїда Бенну представили надзвичайні відкриття: важливі для біології цукри, схожа на жуйку речовина, яка раніше не зустрічалася в астроматеріалах, і несподівано велика кількість пилу, утвореного вибухами наднових.

Про це повідомляють в NASA, передають OstanniPodii.com.

Астероїд Бенну продовжує давати вченим нові підказки щодо найважливіших питань про формування ранньої Сонячної системи та походження життя. У продовження дослідження незайманих зразків, доставлених на Землю космічним апаратом NASA OSIRIS-REx (розшифровується у перекладі як:Походження, спектральна інтерпретація, ідентифікація ресурсів та безпека — дослідник реголіту), 2 грудня в журналах Nature Geosciences і Nature Astronomy опубліковано три нові статті про надзвичайні відкриття.

Цукри, важливі для життя

Вчені під керівництвом Йошіхіро Фурукави з університету Тохоку в Японії виявили в зразках Бенну цукри, важливі для біології на Землі, і детально описали свої висновки в журналі Nature Geoscience.

А саме, дослідники виявили п′ятивуглецевий цукор рибозу та, вперше в позаземній пробі, шестивуглецеву глюкозу.

Хоча ці цукри не є доказом існування життя, їх виявлення, разом з попередніми виявленнями амінокислот, нуклеотидів і карбонових кислот у зразках Бенну, свідчить про те, що будівельні блоки біологічних молекул були широко поширені в Сонячній системі.

Для життя на Землі цукри дезоксирибоза й рибоза є ключовими будівельними блоками ДНК і РНК відповідно. ДНК є основним носієм генетичної інформації в клітинах. РНК виконує численні функції, і життя, як ми його знаємо, не могло б існувати без неї. Рибоза в РНК використовується в цукрово-фосфатному «хребті» молекули, який з′єднує ланцюжок нуклеотидів, що несуть інформацію.

«Всі п′ять нуклеотидів, що використовуються для побудови ДНК і РНК, а також фосфати, вже були виявлені в зразках Бенну, привезених на Землю космічним апаратом OSIRIS-REx», — розповідає Фурукава. «Нове відкриття рибози означає, що всі компоненти, необхідні для утворення молекули РНК, присутні в Бенну».

Відкриття рибози в зразках астероїда не є повною несподіванкою. Раніше рибоза була виявлена в двох метеоритах, знайдених на Землі. Важливим у зразках Бенну є те, що дослідники не виявили дезоксирибози. Якщо Бенну є якимось показником, це означає, що в умовах ранньої Сонячної системи рибоза могла бути більш поширеною, ніж дезоксирибоза.

Дослідники вважають, що наявність рибози та відсутність дезоксирибози підтверджує гіпотезу «світу РНК», згідно з якою перші форми життя використовували РНК як основну молекулу для зберігання інформації та забезпечення хімічних реакцій, необхідних для виживання.

«Сучасне життя базується на складній системі, організованій переважно трьома типами функціональних біополімерів: ДНК, РНК та білками», — пояснює Фурукава. «Однак раннє життя, можливо, було простішим. РНК є головним кандидатом на роль першого функціонального біополімеру, оскільки вона може зберігати генетичну інформацію та каталізувати багато біологічних реакцій».

Зразки з Бенну також містили одну з найпоширеніших форм «їжі» (або енергії), що використовується життям на Землі, — цукор глюкозу, що є першим доказом того, що важливе джерело енергії для життя, як ми його знаємо, було присутнє і в ранній Сонячній системі.

Таємнича стародавня «гумка»

Друга стаття в журналі Nature Astronomy, опублікована під керівництвом Скотта Сенфорда з Дослідницького центру NASA імені Еймса в Кремнієвій долині Каліфорнії та Зака Гейнсфорта з Каліфорнійського університету в Берклі, розкриває наявність у зразках Бенну гумоподібного матеріалу, якого раніше ніколи не бачили в космічних породах — речовини, яка могла сприяти створенню на Землі умов для появи компонентів життя. Ця дивовижна речовина, ймовірно, утворилася на початку існування Сонячної системи, коли молодий астероїд-попередник Бенну нагрівся.

Колись м′яка й гнучка, але з часом затверділа, ця стародавня «космічна гума» складається з полімерних матеріалів, надзвичайно багатих на азот і кисень. Такі складні молекули могли стати хімічними попередниками, які сприяли виникненню життя на Землі, і їх виявлення в незайманих зразках з Бенну є важливим для вчених, які вивчають, як виникло життя та чи існує воно за межами нашої планети.

Астероїд-предок Бенну утворився з матеріалів сонячної туманності – обертової хмари газу й пилу, яка дала початок Сонячній системі – і містив різноманітні мінерали та льоди. Коли астероїд почав нагріватися під впливом природного випромінювання, в результаті процесу, що включав аміак і вуглекислий газ, утворилася сполука під назвою карбамат. Карбамат є водорозчинним, але він проіснував достатньо довго, щоб полімеризуватися, вступаючи в реакцію із собою та іншими молекулами, утворюючи більші та складніші ланцюги, непроникні для води. Це свідчить про те, що він утворився до того, як батьківське тіло нагрілося достатньо, щоб стати вологим середовищем.

«Ця дивна речовина, ймовірно, є одним з найперших прикладів зміни матеріалів, що відбулася в цій породі», — каже Сенфорд. «На цьому примітивному астероїді, що утворився на початку існування Сонячної системи, ми спостерігаємо події, близькі до самого початку початку».

За допомогою інфрачервоного мікроскопа команда Сенфорда відібрала незвичайні, багаті на вуглець зерна, що містять велику кількість азоту та кисню. Потім вони розпочали те, що Сенфорд називає «ковальством на молекулярному рівні», використовуючи Молекулярну ливарню в Національній лабораторії імені Лоуренса в Берклі (Berkeley Lab) в Каліфорнії. Наносячи надтонкі шари платини, вони зміцнили частинку, приварили вольфрамову голку, щоб підняти крихітне зерно, і збрили фрагмент за допомогою сфокусованого пучка заряджених частинок.

Коли ця частинка стала в тисячу разів тоншою за людську волосину, вони проаналізували її склад за допомогою електронної мікроскопії в Молекулярній ливарні та рентгенівської спектроскопії Удосконаленого джерела світла (ALS) в Berkeley Lab. Висока просторова роздільна здатність та чутливі рентгенівські промені ALS дозволили провести безпрецедентний хімічний аналіз.

«Ми зрозуміли, що маємо дещо надзвичайне, щойно зображення почали з’являтися на моніторі», — розповідає Гейнсфорт. «Це було щось, чого ми ніколи раніше не бачили, і протягом місяців ми були занурені в дані та теорії, намагаючись зрозуміти, що це таке та як це могло з′явитися».

Команда провела низку експериментів для дослідження властивостей матеріалу. У міру того, як з′являлися деталі, докази вказували на те, що дивна речовина була відкладена шарами на кристалах льоду та мінералах, присутніх в астероїді.

Вона також була гнучкою — еластичним матеріалом, схожим на використану жуйку або навіть м′який пластик. Дійсно, під час роботи зі зразками дослідники помітили, що дивна речовина була гнучкою та утворювала ямки під тиском. Матеріал був напівпрозорим, а під впливом випромінювання ставав крихким, як садовий стілець, який простояв занадто багато сезонів на сонці.

«Дивлячись на його хімічний склад, ми бачимо ті самі хімічні групи, що і в поліуретані на Землі, — каже Сенфорд, — що робить цей матеріал з Бенну чимось на зразок «космічного пластику».

Однак стародавній матеріал астероїда — це не просто поліуретан, який є впорядкованим полімером. Цей матеріал має більше «випадкових, мішаних зв′язків і склад елементів, який відрізняється від частинки до частинки», — сказав Сенфорд. Але це порівняння підкреслює дивовижну природу органічного матеріалу, виявленого в зразках астероїда NASA, і дослідницька група має намір вивчити його детальніше.

Шукаючи підказки про те, що відбувалося давно, глибоко всередині астероїда, вчені можуть краще зрозуміти молоду Сонячну систему — розкрити попередників і складові життя, які вона вже містила, і наскільки далеко ці сировинні матеріали могли бути розкидані завдяки астероїдам, подібним до Бенну.

Багато пилу від наднових

В іншій статті в журналі Nature Astronomy, опублікованій під керівництвом Енн Нгуєн з Космічного центру NASA імені Джонсона в Х′юстоні, були проаналізовані досонячні зерна — пил від зірок, що існували до нашої Сонячної системи, — виявлені в двох різних типах порід у зразках Бенну, щоб дізнатися більше про те, де утворилося його материнське тіло та як воно було змінене геологічними процесами. Вважається, що досонячний пил був загалом добре перемішаний під час утворення нашої Сонячної системи.

Зразки містили в шість разів більше пилу від наднових, ніж будь-який інший досліджений астроматеріал, що свідчить про те, що батьківське тіло астероїда утворилося в області протопланетного диска, збагаченої пилом від вмерлих зірок.

Дослідження також показує, що, хоча батьківський астероїд Бенну зазнав значних змін під впливом рідин, у зразках все ще є ділянки з менш зміненими матеріалами, які дають уявлення про його походження.

«Ці фрагменти містять більшу кількість органічної речовини та досонячних силікатних зерен, які, як відомо, легко руйнуються під впливом водних змін в астероїдах», — каже Нгуєн. «Їх збереження в зразках Бенну було несподіванкою й свідчить про те, що частина матеріалу уникла змін у материнському тілі. Наше дослідження показує різноманітність досонячних матеріалів, які материнське тіло накопичувало під час свого формування».

Космічний центр NASA імені Годдарда забезпечував загальне управління місією, системну інженерію, а також безпеку та забезпечення місії OSIRIS-REx. Данте Лауретта з Університету Аризони в Тусоні є головним дослідником. Університет очолює наукову команду та планує наукові спостереження й обробку даних місії. Компанія Lockheed Martin Space в Літтлтоні, штат Колорадо, побудувала космічний апарат і забезпечила його експлуатацію. Годдард і KinetX Aerospace відповідали за навігацію космічного апарата OSIRIS-REx. Кураторство OSIRIS-REx здійснюється в Космічному центрі NASA ім. Джонсона в Х′юстоні. Міжнародні партнерства в цій місії включають лазерний висотомір OSIRIS-REx від CSA (Канадського космічного агентства) та наукову співпрацю з місією Hayabusa2 JAXA (Японського агентства аерокосмічних досліджень) з дослідження зразків астероїдів. OSIRIS-REx — це третя місія в рамках програми NASA «Нові кордони», якою керує Космічний центр NASA імені Маршалла в Гантсвіллі, штат Алабама, для Управління наукових місій агентства у Вашингтоні.

• Бенну