Nowe odkrycia grupy naukowców sugerują, że podstawowe warunki chemiczne, które doprowadziły do powstania życia na Ziemi, mogą występować szeroko w całej Galaktyce. Astronomowie zidentyfikowali w dyskach protoplanetarnych krążących wokół nowo powstałych gwiazd „znaczące rezerwuary” dużych cząsteczek organicznych niezbędnych do stworzenia fundamentów życia.
To, jak powstało życie, owiane jest tajemnicą. Temat ten, mimo lat badań, wciąż pełen jest nieścisłości. Uczeni nie znają dokładnego przebiegu narodzin życia, ale sądzą, że pewne molekuły są niezbędne, aby mogły powstać takie rzeczy jak RNA i DNA. Takie molekuły były już wcześniej dostrzegane w kosmosie, ale teraz astronomowie donoszą, że wokół młodych gwiazd, w miejscach, gdzie powstają nowe planety, istnieją ich duże rezerwuary.
Wyniki obserwacji ukażą się na łamach pisma „Astrophysical Journal Supplement Series” wraz z 19 innymi pracami badającymi chemię dysków protoplanetarnych.
Duże molekuły organiczne zidentyfikowano w dyskach protoplanetarnych krążących wokół nowo powstałych gwiazd. Podobny dysk otaczał kiedyś młode Słońce. Z niego powstały planety, które teraz tworzą nasz Układ Słoneczny.
Astronomowie zbadali pięć systemów gwiezdnych, o których wiadomo, że mają młodą gwiazdę otoczoną przez dysk protoplanetarny, gdzie aktywnie formują się planety. W czterech z nich znaleziono unikalne chemiczne „odciski palców” tych molekuł — cyjanoacetylen (HC3N), acetonitryl (CH3CN) i cyklopropenyliden (c-C3H2) — i były one liczniejsze, niż oczekiwał zespół. Zbadane systemy znajdują się w odległości od 300 do 500 lat świetlnych od Ziemi.
Uczeni w swoich badaniach wykorzystali dane zebrane przez radioteleskop ALMA (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) w Chile. - ALMA pozwoliła nam szukać tych molekuł w najbardziej wewnętrznych regionach dysków protoplanetarnych, w skali wielkości podobnej do naszego Układu Słonecznego - powiedział główny autor publikacji dr John Ilee, który wraz z zespołem astrofizyków z 16 uniwersytetów na całym świecie, skupił się na badaniu istnienia, lokalizacji i obfitości cząsteczek prekursorów potrzebnych do powstania życia. - Nasza analiza pokazuje, że te cząsteczki znajdują się głównie w ich wewnętrznych regionach, a ich liczebność jest od 10 do 100 razy wyższa niż przewidywały modele - dodał.
- Te duże, złożone cząsteczki organiczne znajdują się w różnych środowiskach w przestrzeni kosmicznej. Badania laboratoryjne i teoretyczne sugerują, że są one niezbędnymi składnikami chemii biologicznej na Ziemi, tworząc cukry, aminokwasy, a nawet składniki kwasu rybonukleinowego (RNA) w odpowiednich warunkach. Chcieliśmy dowiedzieć się więcej o tym, gdzie dokładnie i ile tych cząsteczek jest obecnych w miejscach narodzin planet, czyli w dyskach protoplanetarnych – wyjaśnił Ilee.
Każda cząsteczka emituje światło o wyraźnie różnych długościach fal, tworząc unikalny spektralny „odcisk palca”. Te „odciski palców” pozwalają naukowcom zidentyfikować obecność molekuł i zbadać ich właściwości. - Moc ALMA pozwoliła nam po raz pierwszy zmierzyć rozkład i skład materii, która aktywnie buduje planety wokół pobliskich młodych gwiazd. Radioteleskop jest wystarczająco mocny, aby to zrobić nawet w przypadku dużych, złożonych cząsteczek, które są prekursorami życia – powiedziała dr Catherine Walsh.
Uważa się, że młoda Ziemia została usiana materią poprzez uderzenia asteroid i komet, które uformowały się w dysku protoplanetarnym wokół Słońca. Naukowcy nie byli jednak pewni, czy wszystkie dyski protoplanetarne zawierają rezerwuary złożonych cząsteczek organicznych zdolnych do tworzenia cząsteczek istotnych biologicznie. To badanie po części odpowiada na to pytanie. Istotne biologicznie molekuły znaleziono w czterech z pięciu obserwowanych dysków. Ponadto obfitość molekuł była większa niż oczekiwali naukowcy.
Co ważne, w regionach dysków protoplanetarnych, w których znajdowały się istotne biologicznie molekuły, powstają również asteroidy i komety. Dr Ilee przyznał, że możliwe jest, aby proces podobny do tego, który mógł pomóc w zapoczątkowaniu życia na Ziemi, mógł również zajść w obserwowanych dyskach, gdzie bombardowanie przez asteroidy i komety przenosi duże molekuły organiczne na nowo powstałe planety.
- Kluczowy wniosek z tej pracy jest taki, że te same składniki, które doprowadziły do zasiania życia na naszej planecie, znajdują się również wokół innych gwiazd. Możliwe, że cząsteczki potrzebne do rozpoczęcia życia na planetach są łatwo dostępne we wszystkich środowiskach, w których tworzą się planety – zasugerowała Walsh
Jednym z kolejnych pytań, na które naukowcy chcą odpowiedzieć, jest to, czy w dyskach protoplanetarnych istnieją jeszcze bardziej złożone molekuły. - Jeśli znajdujemy takie molekuły w tak dużych ilościach, nasze obecne zrozumienie chemii międzygwiazdowej sugeruje, że nawet bardziej złożone molekuły powinny być obserwowalne – zaznaczył Ilee.
Źródło: University of Leeds, fot. M.Weiss/Center for Astrophysics/Harvard &Smithsonian
