Stavební bloky života se mohly vytvářet v mezihvězdných oblacích dlouho před vznikem hvězd

Mezinárodní tým vědců prokázal, že glycin, nejjednodušší aminokyselina a důležitý stavební blok života, mohl vzniknout i za drsných podmínek, které ovládaly chemizmus vesmíru. Výsledky práce publikované v časopise Nature Astronomy vedou k závěru, že glycin a velmi pravděpodobně i další aminokyseliny se vytvořily v hustých mezihvězdných oblacích mnohem dříve, než se staly součástí nových hvězd a planet.

Komety jsou původním materiálem v naší Sluneční soustavě a odrážejí molekulární složení přítomné v době, kdy se Slunce a planety právě vytvářely. Detekce glycinu přítomného v oblasti komy komety 67P/Čurjumov-Gerasimenko sondou Rosetta a ve vzorcích z komety Wild 2 dopravených na Zemi kosmickou sondou Stardust napovídají, že aminokyseliny, jako je například glycin, se vytvořily již dlouho před vznikem hvězd. Nicméně až donedávna se předpokládalo, že utváření glycinu vyžaduje energii a stanovení jasných omezení okolního prostředí, za jakých se může vytvářet.

V nové studii mezinárodní tým astrofyziků a astrochemiků vypracoval modely většinou založené na výzkumu Laboratory for Astrophysics at Leiden Observatory, the Netherlands a prokázal, že se glycin pravděpodobně vytvářel na povrchu ledových zrníček prachu bez přítomnosti energie prostřednictvím tzv. „černé chemie“. Zjištění je v protikladu s předešlými výzkumy, které předpokládaly, že bylo vyžadováno ultrafialové záření za účelem produkce této molekuly.

„Černá chemie se odkazuje na chemii bez potřebného energetického záření,“ říká Sergio Ioppolo. „V laboratoři jsme byli schopni simulovat podmínky v temných mezihvězdných oblacích, kde jsou studené prachové částice pokryty tenkou vrstvičkou ledu a následně bombardované dopadajícími atomy, což způsobuje, že předchůdce glycinu se rozpadne a reaguje za zprostředkované opětovné rekombinace.“ Sergio Ioppolo se svými spolupracovníky poprvé prokázal, že se zde mohl vytvářet methylamin, předchůdce glycinu.

Následně za použití nastaveného ultra-vysokého vakua, vyzbrojeni sérií svazků atomických paprsků a přesných diagnostických přístrojů byli vědci schopni potvrdit, že glycin zde může rovněž vznikat a že přítomnost vodního ledu byla v tomto procesu zásadní.

Další výzkum za použití astrochemických modelů potvrdil experimentální závěry a umožnil týmu vědců extrapolovat data obdržená za typicky laboratorní časový rozsah na mezihvězdné podmínky odpovídající miliónům roků.

„Z toho jsme usoudili, že nízké, avšak podstatné množství glycinu se mohlo časem ve vesmíru vytvořit,“ říká spoluautor studie profesor Herma Cuppen, vědecký pracovník na Radboud University.

„Důležitým závěrem této práce je, že molekuly, které považujeme za základní stavební bloky života, se vytvořily již v období, které značně předcházelo vzniku hvězd a planet,“ říká hlavní autor studie Harold Linnartz, ředitel Laboratory for Astrophysics at Leiden Observatory. „Tak časný vznik glycinu ve vyvíjejících se hvězdotvorných oblastech naznačuje, že tato aminokyselina mohla být všudypřítomná v kosmickém prostoru a být uchována v množství ledu již předtím, než se stala součástí komet a planetesimál. Ty představovaly materiál, z kterého se nakonec zformovaly planety.“

„Jakmile glycin vznikl, mohl se rovněž stát předchůdcem dalších složitých organických molekul,“ dodává Sergio Ioppolo. „Následně stejným mechanismem, v podstatě, může být jiná reaktivní skupina přidána k nosné konstrukci glycinu, což vede k utváření dalších aminokyselin v temných mezihvězdných oblacích, jako je například alanin a serin.“

Nakonec seznam těchto obohacených organických molekul je obsažen v nebeských tělesech, jako jsou komety, které je dopravily na mladé planety a staly se součástí naší Země a ostatních planet.

Vyřešení procesu vytváření a rozložení složitých organických molekul v kosmickém prostoru je klíčem k pochopení počátečních podmínek pro vznik života na Zemi. Je jasným důkazem, že komety jsou nejpůvodnější planetární tělesa ve Sluneční soustavě a že organické molekuly přítomné v jejich ledu mají mezihvězdný původ. Jak a kdy takové složité molekuly vznikly v průběhu procesu formování hvězd a planet, zůstává otázkou dalších výzkumů.

Zdroj: http://www.sci-news.com/astronomy/amino-acid-formation-interstellar-medium-09056.html a https://phys.org/news/2020-11-blocks-life-stars.html

autor: František Martinek