До того, як існувало життя, як ми його знаємо, були молекули. Але безліч кроків, що ведуть до цього переходу, залишаються однією з улюблених загадок науки.
Нові дослідження говорять про те, що будівельні блоки життя - пребіотичні молекули - можуть утворюватися в атмосферах планет, де пил забезпечує безпечну платформу для формування, а різні реакції з навколишньою плазмою дають достатню кількість енергії, необхідної для створення життя.
"Якщо формування життя нагадує головоломку - дуже велику і складну головоломку - я люблю уявляти пребіотичні молекули як окремі частини головоломки", - сказав професор Сент-Ендрюс, доктор Крейг Старк. «З’єднуючи шматки, ви формуєте складніші біологічні структури, роблячи чіткішу і впізнаванішу картину. І коли всі п'єси на місці, виходить картина - це життя ».
В даний час ми думаємо, що пребіотичні молекули утворюються на крихітних крижаних зернах в міжзоряному просторі. Хоча це може здатися суперечливим прийнятим переконанням, що життя в космосі неможливе, поверхня зерна насправді забезпечує приємне гостинне середовище для життя, оскільки воно захищає молекули від шкідливого космічного випромінювання.
"Молекули утворюються на пиловій поверхні від адсорбції атомів і молекул з навколишнього газу", - заявив Старк для Space Magazine. "Якщо в наявності є відповідні інгредієнти для виготовлення певної молекулярної сполуки, і умови правильні, ви займаєтеся бізнесом".
За "умовами", Старк натякає на необхідний другий інгредієнт: енергію. Прості молекули, які заселяють галактику, відносно стійкі; без неймовірної кількості енергії вони не утворюють нових зв'язків. Думалось, що саме з цієї причини життя може скластись ударами блискавки та вулканічних вивержень.
Тож Старк та його колеги звернули погляд на атмосферу екзопланет, де пил занурений у плазму, повну позитивних іонів та негативних електронів. Тут електростатичні взаємодії частинок пилу з плазмою можуть забезпечити високу енергію, необхідну для утворення пребіотичних сполук.
У плазмі пилове зерно швидко всмоктує вільні електрони, стаючи негативно зарядженими. Це тому, що електрони легші і, отже, швидші, ніж позитивні іони. Після того, як пилове зерно буде негативно заряджено, воно приверне потік позитивних іонів, який прискориться до пилової частинки і зіткнеться з більшою кількістю енергії, ніж у нейтральному середовищі.
Для того щоб перевірити це, автори вивчили приклад атмосфери, яка дозволила вивчити різні процеси, які можуть перетворити іонізований газ у плазму, а також визначити, чи призведе плазма до енергетичних реакцій.
"Як доказ принципу ми розглянули послідовність хімічних реакцій, які призводять до утворення найпростішого амінокислоти гліцину", - сказав Старк. Амінокислоти - чудові приклади пребіотичних молекул, оскільки вони необхідні для утворення білків, пептидів та ферментів.
Їх моделі показали, що "іони плазми дійсно можуть бути прискорені до достатньої енергії, що перевищує енергію активації для утворення формальдегіду, аміаку, ціаніду водню і в кінцевому рахунку амінокислоти гліцину", - заявив Старк для Space Magazine. "Це може бути неможливим, якщо плазма відсутня".
Автори продемонстрували, що при скромних температурах плазми достатньо енергії для формування пребіотичної молекули гліцину. Вищі температури також можуть спричинити складніші реакції і, отже, більш складні молекули пребіотиків.
Старк та його колеги продемонстрували життєздатний шлях до утворення молекули пребіотиків, а отже, і життя у, здавалося б, звичних умовах. Хоча походження життя може залишатися однією з найулюбленіших загадок науки, ми продовжуємо отримувати краще розуміння, по одному фрагменту загадки.
Стаття прийнята для публікації в журналі Astrobiology і доступна для завантаження тут.
