Før det var liv slik vi kjenner det, var det molekyler. Men rekke trinn som leder frem til denne overgangen har fortsatt vært et av vitenskapens elskede mysterier.
Ny forskning antyder at byggesteinene i livet - prebiotiske molekyler - kan dannes i atmosfærene til planeter, der støvet gir en trygg plattform å danne seg på og forskjellige reaksjoner med det omkringliggende plasma gir nok energi som er nødvendig for å skape liv.
"Hvis livsdannelsen er som et puslespill - et veldig stort og komplisert puslespill - kan jeg tenke meg prebiotiske molekyler som noen av de individuelle puslespillene," sa St. Andrews-professor Dr. Craig Stark. Når du bringer brikkene sammen, danner du mer kompliserte biologiske strukturer og gjør et tydeligere, mer gjenkjennelig bilde. Og når alle brikkene er på plass, er det resulterende bildet livet. ”
Vi tror for tiden at det dannes prebiotiske molekyler på de bittesmå iskornene i det interstellare rommet. Selv om dette kan synes å være i strid med den lett aksepterte troen på at liv i rommet er umulig, gir overflaten på kornet faktisk et hyggelig gjestfritt miljø for livet å danne når det beskytter molekyler mot skadelig romstråling.
"Molekyler dannes på støvflaten fra adsorpsjonen av atomer og molekyler fra den omkringliggende gassen," sa Stark til Space Magazine. "Hvis de aktuelle ingrediensene for å lage en bestemt molekylær forbindelse er tilgjengelige, og forholdene er riktige, er du i virksomhet."
Etter "forhold" antyder Stark den andre ingrediensen som er nødvendig: energi. De enkle molekylene som befolker galaksen er relativt stabile; uten utrolig mye energi vil de ikke danne nye obligasjoner. Det ble antatt at liv kan danne seg i lynnedslag og vulkanutbrudd nettopp av denne grunn.
Så Stark og kollegene vendte blikket mot atmosfærene til exoplaneter, der støv er nedsenket i et plasma fullt av positive ioner og negative elektroner. Her kan elektrostatisk interaksjon mellom støvpartikler og plasma gi den høye energien som er nødvendig for å danne prebiotiske forbindelser.
I et plasma vil støvkornet suge opp de frie elektronene raskt og bli negativt ladet. Dette er fordi elektronene er lettere, og derfor raskere, enn positive ioner. Når støvkornet er negativt ladet, vil det tiltrekke seg en strøm av positive ioner, som vil akselerere mot støvpartikkelen og kollidere med mer energi enn de ville gjort i et nøytralt miljø.
For å teste dette studerte forfatterne en eksempelatmosfære, som gjorde det mulig for dem å undersøke de forskjellige prosessene som kan gjøre den ioniserte gassen om til et plasma, samt bestemme om plasmaet vil føre til energiske nok reaksjoner.
"Som et bevis på prinsippet så vi på sekvensen av kjemiske reaksjoner som fører til dannelse av den enkleste aminosyreglycin," sa Stark. Aminosyrer er gode eksempler på prebiotiske molekyler fordi de er nødvendige for dannelse av proteiner, peptider og enzymer.
Modellene deres viste at “plasmaionene kan faktisk akselereres til tilstrekkelige energier som overskrider aktiveringsenergiene for dannelse av formaldehyd, ammoniakk, hydrogensyanid og til slutt aminosyren glycin,” sa Stark til Space Magazine. "Dette kan ikke ha vært mulig hvis plasmaet var fraværende."
Forfatterne demonstrerte at med beskjedne plasmatemperaturer er det nok energi til å danne det prebiotiske molekylet glycin. Høyere temperaturer kan også muliggjøre mer komplekse reaksjoner og derfor mer intrikate prebiotiske molekyler.
Stark og kollegene demonstrerte en levedyktig vei til dannelse av et prebiotisk molekyl, og derfor liv, under tilsynelatende vanlige forhold. Selv om livets opprinnelse kan forbli et av vitenskaps elskede mysterier, fortsetter vi å få en bedre forståelse, ett puslespill om gangen.
Oppgaven er akseptert for publisering i tidsskriftet Astrobiology og er tilgjengelig for nedlasting her.
