Межзвездные облака — истинный источник жизни на Земле?

Ученые смогли продвинуться в выяснении вопроса, где в космосе образуются строительные блоки живых систем — аминокислоты и амины. Так, новое исследование показало, что межзвездные облака могли сыграть серьезную роль в формировании условий, которые, в свою очередь, помогли создать строительные блоки жизни.

Аминокислоты, которые являются ключевым компонентом жизненных систем, могли изначально образоваться в межзвездных молекулярных облаках, подобных тем, из которых сформировалась Солнечная система. И это могло случиться до того, как они попали в астероиды, которые позднее разбились о Землю и принесли на нее аминокислоты.

В составе углеродных хондритовых метеоритов много аминокислот и аминов — азотсодержащих органических соединений, которые являются важнейшими компонентами белков и биологических клеток в живых системах на Земле. И ученым важно понять, где и как образовались аминокислоты, чтобы лучше представлять, как зародилась жизнь на нашей планете.

Многие исследования пытались смоделировать образование аминокислот в углеродистых хондритах, которые представляют собой метеориты из богатых углеродом астероидов, образовавшихся на заре Солнечной системы. А новое исследование, вышедшее в ACS Earth and Space Chemistry, уводит нас еще дальше во времени, к межзвездному облаку молекулярного газа и пыли, из которого в конечном итоге сформировались Солнце и планеты.

Ученые уже знают, что в межзвездных облаках есть амины. Потому теоретически молекулярное облако могло обеспечить наличие аминокислот в астероидах и как следствие — в метеоритах, которые упали на Землю.

Авторы исследования смоделировали в лаборатории водное изменение родительского тела метеорита и воспроизвели условия в межзвездных облаках, чтобы попытаться сформировать аминокислоты. Для этого они задействовали аммиак, углекислый газ, метанол и воду, которые обычно встречаются в межзвездных облаках, и бомбардировали их высокоэнергетическими протонами из генератора Ван де Граффа, чтобы получить льды, облучаемые в космосе космическими лучами. Молекулы льда распались на части, а затем собрались в более сложные органические молекулы, включая амины и аминокислоты, такие как этиламин и глицин.

Однако содержание аминов и аминокислот, смоделированное в лаборатории в рамках исследования, не соответствовало их содержанию в углеродистых хондритах. Тогда ученые предположили, что есть еще некая дополнительная стадия, на которой образуется больше аминов и аминокислот внутри астероидов. Выяснилось, что тенденция содержания метиламина, этиламина, глицина, серина, аланина, β-аланина не меняется. Это говорит о том, что определенные условия родительского облака влияют на распределение межзвездной метеоритной органики. 

Кроме того, содержание большинства аминов и аминокислот увеличилось примерно в 2 раза при обработке в водной среде в течение 7 дней при 125 °C, а изменения в соотношении α- и β-аланина соответствовали таковым для измененных в воде углеродистых хондритов. Это также указывало на то, что обработка материнского тела метеорита влияет на распределение межзвездной метеоритной органики. 

Таким образом, наличие строительных блоков жизни в метеоритах тесно связано не только с условиями на астероиде, но и с процессами в родительском межзвездном облаке.

Однако даже с учетом обработки астероидов содержание аминов и аминокислот все еще не совсем соответствует количеству, обнаруженному в углеродистых хондритовых метеоритах. Ученые предполагают, что, упав на Землю, метеориты загрязнились земными органическими веществами, что изменило содержание в них аминокислот. Сейчас авторам исследования остается ожидать возвращения в сентябре 2023 года образцов с углеродистого астероида Бенну, который посетила миссия OSIRIS-REx. Тогда, используя подробную информацию о ледяном составе межзвездных облаков, ученые смогут точно определить, образовались ли аминокислоты в нашей Солнечной системе или в межзвездном пространстве. 

Если верен первый вариант, то вполне возможно, что жизнь — это уникальное явление для нашей Солнечной системы. Если второй, то аминокислоты должны были широко распространиться по галактике Млечный Путь, то есть возможно существование жизни на планетах вокруг других звезд.