Na asteroidu pronađeni šećeri i guma

Asteroid Bennu i dalje pruža nove tragove za odgovore na najveća pitanja znanstvenika o formiranju ranog Sunčevog sustava i podrijetlu života. 

Kao dio tekućeg istraživanja netaknutih uzoraka koje je na Zemlju dostavila NASA-ina svemirska letjelica OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, and Security-Regolith Explorer), tri nova rada objavljena u časopisima Nature Geosciences i Nature Astronomy predstavljaju izvanredna otkrića, šećere bitne za biologiju, tvar nalik gumi koja prije nije viđena u astromaterijalima i neočekivano veliku količinu prašine nastale eksplozijama supernova.

Znanstvenici predvođeni Yoshihirom Furukawom sa Sveučilišta Tohoku u Japanu pronašli su šećere bitne za biologiju na Zemlji u uzorcima s Bennua, a svoja otkrića detaljno su opisali u časopisu Nature Geoscience. Pronađeni su riboza s pet ugljikovih atoma šećera i, po prvi put u izvanzemaljskom uzorku, glukoza sa šest ugljikovih atoma glukoze. Iako ovi šećeri nisu dokaz života, njihovo otkrivanje, zajedno s prethodnim otkrivanjima aminokiselina, nukleobaza i karboksilnih kiselina u uzorcima s Bennua, pokazuje da su gradivni blokovi bioloških molekula bili široko rasprostranjeni u cijelom Sunčevom sustavu.

Za život na Zemlji, šećeri deoksiriboza i riboza ključni su gradivni blokovi DNK i RNK. DNK je primarni nositelj genetskih informacija u stanicama. RNK obavlja brojne funkcije i život kakav poznajemo ne bi mogao postojati bez nje. Riboza u RNK koristi se u šećerno-fosfatnoj "kralježnici" molekule koja povezuje niz nukleobaza koje nose informacije.

„Svih pet nukleobaza korištenih za izgradnju DNK i RNK, zajedno s fosfatima, već su pronađene u uzorcima Bennua koje je OSIRIS-REx donio na Zemlju“, rekao je Furukawa. „Novo otkriće riboze znači da su sve komponente koje tvore molekulu RNK prisutne u Bennuu.“ 

Otkriće riboze u uzorcima asteroida nije potpuno iznenađenje. Riboza je prethodno pronađena u dva meteorita pronađena na Zemlji. Ono što je važno kod uzoraka s Bennua jest da istraživači nisu pronašli deoksiribozu. Ako je Bennu ikakav pokazatelj, to znači da je riboza možda bila češća od deoksiriboze u okruženjima ranog Sunčevog sustava.

Istraživači smatraju da prisutnost riboze i nedostatak deoksiriboze podupire hipotezu o "RNK svijetu", gdje su se prvi oblici života oslanjali na RNK kao primarnu molekulu za pohranjivanje informacija i pokretanje kemijskih reakcija potrebnih za preživljavanje.

Bennuovi uzorci također su sadržavali jedan od najčešćih oblika „hrane“ (ili energije) koju koristi život na Zemlji, šećer glukozu, što je prvi dokaz da je važan izvor energije za život kakav poznajemo bio prisutan i u ranom Sunčevom sustavu.

Drugi rad, objavljen u časopisu Nature Astronomy, koji vode Scott Sandford iz NASA-inog Ames istraživačkog centra u kalifornijskoj Silicijskoj dolini i Zack Gainsforth sa Sveučilišta u Kaliforniji, Berkeley, otkriva materijal sličan gumi u uzorcima Bennua koji nikada prije nije viđen u svemirskim stijenama, nešto što je moglo pomoći u postavljanju temelja na Zemlji za pojavu sastojaka života. Iznenađujuća tvar vjerojatno je nastala u ranim danima Sunčevog sustava, kako se zagrijavao mladi matični asteroid Bennua.

Ova drevna "svemirska guma" sastoji se od materijala sličnih polimerima izuzetno bogatih dušikom i kisikom. Takve složene molekule mogle su pružiti neke od kemijskih prekursora koji su pomogli u pokretanju života na Zemlji, a njihov pronalazak u netaknutim uzorcima s Bennua važan je za znanstvenike koji proučavaju kako je život nastao i postoji li izvan našeg planeta.

Bennuov asteroid predak nastao je od materijala u Sunčevoj maglici, rotirajućem oblaku plina i prašine koji je dao povod Sunčevom sustavu i sadržavao je razne minerale i led. Kako se asteroid počeo zagrijavati, zbog prirodnog zračenja, spoj nazvan karbamat formiran je procesom koji uključuje amonijak i ugljikov dioksid. Karbamat je topiv u vodi, ali je preživio dovoljno dugo da se polimerizira, reagirajući sam sa sobom i drugim molekulama stvarajući veće i složenije lance nepropusne za vodu. To sugerira da se formirao prije nego što se matično tijelo dovoljno zagrijalo da postane vodena okolina.

Pomoću infracrvenog mikroskopa, Sandfordov tim odabrao je neobična, ugljikom bogata zrna koja sadrže obilje dušika i kisika. Zatim su započeli ono što Sandford naziva "kovačkim radom na molekularnoj razini", koristeći Molecular Foundry u Nacionalnom laboratoriju Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) u Berkeleyu u Kaliforniji. Nanoseći ultra tanke slojeve platine, ojačali su česticu, zavarili volframovu iglu kako bi podigli sićušno zrno i obrijali fragment pomoću fokusiranog snopa nabijenih čestica.

Kada je čestica bila tisuću puta tanja od ljudske dlake, analizirali su njezin sastav putem elektronske mikroskopije u Molecular Foundryju i rendgenske spektroskopije u Berkeley Lab-ovom Advanced Light Sourceu. Visoka prostorna rezolucija ALS-a i osjetljive rendgenske zrake omogućile su neviđenu kemijsku analizu.

Tim je proveo niz eksperimenata kako bi ispitao karakteristike materijala. Kako su se detalji pojavljivali, dokazi su sugerirali da se čudna tvar taložila u slojevima na zrncima leda i mineralima prisutnim u asteroidu.

Također je bio fleksibilan, podatan materijal, sličan korištenoj žvakaćoj gumi ili čak mekoj plastici. Tijekom rada s uzorcima, istraživači su primijetili da se neobičan materijal savija i udubljuje kada se na njega primijeni pritisak. Materijal je bio proziran, a izloženost zračenju učinila ga je krhkim, poput vrtne stolice ostavljene previše sezona na suncu.

„Gledajući njegov kemijski sastav, vidimo iste vrste kemijskih skupina koje se javljaju u poliuretanu na Zemlji“, rekao je Sandford, „što ovaj materijal iz Bennua čini nečim sličnim 'svemirskoj plastici'.“

Drugi rad u časopisu Nature Astronomy, pod vodstvom Ann Nguyen iz NASA-inog Johnson Space Centra u Houstonu, analizirao je presolarnu prašinu, prašinu zvijezda koje su starije od našeg Sunčevog sustava, pronađenu u dvije različite vrste stijena u uzorcima Bennua kako bi se saznalo više o tome gdje se formiralo njegovo matično tijelo i kako je promijenjeno geološkim procesima. Uzorci su imali šest puta veću količinu prašine supernove od bilo kojeg drugog proučavanog astromaterijala, što sugerira da se matično tijelo asteroida formiralo u području protoplanetarnog diska obogaćenom prašinom umirućih zvijezda. 

Studija također otkriva da, iako je Bennuov matični asteroid pretrpio opsežne promjene uzrokovane tekućinama, još uvijek postoje džepovi manje promijenjenih materijala unutar uzoraka koji nude uvid u njegovo podrijetlo.

„Ovi fragmenti zadržavaju veću količinu organske tvari i presolarnih silikatnih zrna, za koja se zna da se lako uništavaju vodenim promjenama u asteroidima“, rekla je Nguyen. „Njihovo očuvanje u uzorcima Bennua bilo je iznenađenje i ilustrira da je dio materijala izbjegao promjene u matičnom tijelu. Naša studija otkriva raznolikost presolarnih materijala koje je matično tijelo nakupilo dok se formiralo.“