Οι δομικοί λίθοι της ζωής μπορούν να σχηματιστούν στα διαστρικά σύννεφα μέσω της «σκοτεινής χημείας»

Το μόριο γλυκίνης είναι το αγαπημένο μεταξύ των αστροφυσικών που αναζητούν την προέλευση της ζωής ανάμεσα στα αστέρια. Και τώρα, οι επιστήμονες έχουν δείξει ότι η γλυκίνη μπορεί να σχηματιστεί σε κρύα, σκοτεινά διαστρικά σύννεφα πριν από οποιοδήποτε αστέρι ή πλανήτη.

Η γλυκίνη είναι ένα αμινοξύ – δηλαδή, ένας τύπος μορίου που μπορεί να ενωθεί για να σχηματίσει πρωτεΐνες. Στην πραγματικότητα, η γλυκίνη είναι το απλούστερο παράδειγμα αμινοξέος, και αυτό είναι που κάνει την παρουσία του στο διάστημα τόσο συναρπαστική:με την ίδια διαδικασία που σχηματίζεται η γλυκίνη, μπορούν να προσκολληθούν επιπλέον μοριακά κομμάτια για να σχηματίσουν πιο πολύπλοκα αμινοξέα.

«Ακολουθώντας τον ίδιο μηχανισμό, καταρχήν, άλλες λειτουργικές ομάδες μπορούν να προστεθούν στη ραχοκοκαλιά της γλυκίνης, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό άλλων αμινοξέων, όπως η αλανίνη και η σερίνη σε σκοτεινά σύννεφα στο διάστημα», δήλωσε ο Δρ Sergio Ioppolo του Queen Mary University of London, και επικεφαλής συγγραφέας της εργασίας. "Στο τέλος, αυτό το εμπλουτισμένο οργανικό μοριακό απόθεμα περιλαμβάνεται σε ουράνια σώματα, όπως οι κομήτες, και παραδίδεται σε νεαρούς πλανήτες, όπως συνέβη στη Γη μας και σε πολλούς άλλους πλανήτες."

Η γλυκίνη έχει βρεθεί στο διάστημα στο παρελθόν. Η αποστολή Stardust της NASA, που εκτοξεύτηκε το 1999, ήταν η πρώτη που επέστρεψε δείγμα κομήτη στη Γη. Συγκέντρωσε μερικά μόρια γλυκίνης στα δείγματά του από τον κομήτη Wild 2. Η αποστολή Rosetta της ESA περιστράφηκε γύρω από τον κομήτη 67P/Churyumov-Gerasimenko και βρήκε μερικά σε κώμα.

Δεδομένου ότι οι κομήτες του Ηλιακού μας Συστήματος σχηματίστηκαν λίγο πριν από τον Ήλιο και τους πλανήτες, αυτά τα ευρήματα έδειξαν ότι η γλυκίνη μπορούσε να παραχθεί σε ένα διαστρικό σύννεφο πριν σχηματιστεί ένα αστέρι. Ωστόσο, θεωρήθηκε ότι χρειαζόταν κάποια εξωτερική ενέργεια με τη μορφή υπεριώδους φωτός.

Διαβάστε περισσότερα για την προέλευση της ζωής:

• Ο φώσφορος, ένα βασικό συστατικό της ζωής, θα μπορούσε να είχε μεταφερθεί στη Γη με έναν κομήτη
• Κοσμική προέλευση:το θαυματουργό ταξίδι από τα σύννεφα σκόνης στη ζωή

Τώρα, μια διεθνής ομάδα επιστημόνων έχει δείξει ότι η γλυκίνη μπορεί να σχηματιστεί μέσω της «σκοτεινής χημείας», δηλαδή χωρίς εξωτερική ενέργεια. "Η σκοτεινή χημεία αναφέρεται στη χημεία χωρίς την ανάγκη ενεργειακής ακτινοβολίας", εξήγησε ο Δρ Ioppolo.

Η ομάδα δημιούργησε τις συνθήκες ενός διαστρικού νέφους στο εργαστήριο:θερμοκρασίες παγετώνων 10-20 Kelvin (-263 έως -253°C) και σωματίδια σκόνης καλυμμένα σε λεπτά στρώματα διαφορετικών τύπων πάγου. Πρώτον, αυτό σχημάτισε έναν πρόδρομο της γλυκίνης, τη μεθυλαμίνη, η οποία βρέθηκε επίσης στον κομήτη 67P. Στη συνέχεια, η ομάδα έδειξε ότι σχηματίστηκε και γλυκίνη – αλλά μόνο παρουσία πάγου νερού.

«Το σημαντικό συμπέρασμα από αυτή την εργασία είναι ότι τα μόρια που θεωρούνται δομικά στοιχεία της ζωής σχηματίζονται ήδη σε ένα στάδιο που είναι πολύ πριν από την έναρξη του σχηματισμού άστρων και πλανητών», δήλωσε ο καθηγητής Harold Linnartz, Διευθυντής του Εργαστηρίου Αστροφυσικής στο Αστεροσκοπείο Leiden.

"Ένας τέτοιος πρώιμος σχηματισμός γλυκίνης στην εξέλιξη των περιοχών σχηματισμού άστρων υποδηλώνει ότι αυτό το αμινοξύ μπορεί να σχηματιστεί πιο πανταχού παρόν στο διάστημα και διατηρείται στο μεγαλύτερο μέρος του πάγου πριν συμπεριληφθεί σε κομήτες και πλανητοειδείς που αποτελούν το υλικό από το οποίο τελικά οι πλανήτες κατασκευάζονται."

Ερωτήσεις και απαντήσεις αναγνωστών:Πώς «ξέρουν» τα άτομα με ποια άλλα άτομα να συνδεθούν;

Ερωτήθηκε από:Paul Layfield, μέσω email

Τα άτομα συνδέονται μεταξύ τους για να κάνουν τη διάταξη των αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων πιο σταθερή. Αυτά τα ηλεκτρόνια βρίσκονται στα λεγόμενα «κελύφη» γύρω από τον θετικά φορτισμένο πυρήνα και κάθε φλοιό γίνεται σταθερό μόλις περιέχει έναν ορισμένο αριθμό ηλεκτρονίων, όπως υπαγορεύεται από την κβαντική θεωρία. Ο δεσμός επιτρέπει στα άτομα να επιτύχουν αυτή τη σταθερότητα ανταλλάσσοντας ή μοιράζοντας ηλεκτρόνια με άλλα άτομα έως ότου το καθένα γεμίσει το κέλυφός του.

Έτσι, για παράδειγμα, τα άτομα νατρίου και χλωρίου συνδέονται επειδή το εξωτερικό περίβλημα του νατρίου μπορεί να γίνει σταθερό χάνοντας ένα ηλεκτρόνιο, ενώ το τελευταίο μπορεί να το κάνει κερδίζοντας ένα ηλεκτρόνιο. Τα δύο άτομα συγκρατούνται μεταξύ τους επειδή η απώλεια ενός ηλεκτρονίου καθιστά το άτομο νατρίου θετικά φορτισμένο, ενώ η απόκτηση ενός ηλεκτρονίου κάνει το άτομο χλωρίου αρνητικά φορτισμένο – και τα αντίθετα φορτία προσελκύονται.

Αυτό είναι γνωστό ως «ιονικός δεσμός». Ένας άλλος τρόπος σύνδεσης είναι η κοινή χρήση ηλεκτρονίων - «ομοιοπολικός δεσμός». Για παράδειγμα, τα άτομα οξυγόνου χρειάζονται δύο ακόμη ηλεκτρόνια για να γίνουν σταθερά τα εξωτερικά τους κελύφη και μπορούν να το κάνουν αυτό μοιράζοντας δύο ηλεκτρόνια με ένα άλλο άτομο οξυγόνου. Η κοινή χρήση στη συνέχεια καθιστά σταθερά και τα δύο άτομα και ο δεσμός που προκύπτει δημιουργεί ένα μόριο οξυγόνου.

Διαβάστε περισσότερα:

• Τι συγκρατεί τα πρωτόνια και τα νετρόνια στον πυρήνα ενός ατόμου;
• Πώς συνδυάζονται δύο αέρια για να δημιουργήσουν υγρό νερό;