Корените на еволюцията на живота може да са в космоса

Първо откритие на пребиотични молекули в планетообразуващ диск: В младата система V883 Orionis (V883 Орионида), наблюденията на ALMA разкриват признаци на сложни органични съединения като етиленгликол и гликолонитрил – потенциални прекурсори на захари и аминокиселини.

Химическата еволюция започва преди образуването на планетите: Резултатите показват, че протопланетарните дискове наследяват и доразвиват сложни молекули от по-ранни еволюционни етапи, вместо да ги формират наново.

Доказателства за универсални процеси в произхода на биологичните молекули: Градивните елементи на живота може да не са ограничени до локални условия, а биха могли да се формират широко в цялата Вселена при подходящи обстоятелства.

Животът може да е по-универсален, отколкото се смяташе досега: Вероятността важните прекурсори на градивните елементи на живота да се намират на напълно оформени планети може да е по-висока. Дали животът ще се развие там зависи от външни обстоятелства.

Използвайки Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), екип от астрономи, ръководен от Абубакар Фадул (Abubakar Fadul) от Института по астрономия "Макс Планк" (MPIA), е открил сложни органични молекули – включително първото предварително откритие на етиленгликол и гликолонитрил – в протопланетарния диск на изригващата протозвезда V883 Orionis.

Тези съединения се смятат за предшественици на градивните елементи на живота. Сравняването на различни космически среди разкрива, че изобилието и сложността на такива молекули се увеличават от регионите на образуване на звезди до напълно еволюирали планетарни системи. Това предполага, че семената на живота са сглобени в космоса и са широко разпространени.

Астрономите са откривали и преди сложни органични молекули на различни места, свързани с образуването на планети и звезди. С термина "сложни органични молекули" учените обозначават съединения с повече от пет атома, поне един от които е въглерод. Много от тях се считат за градивни елементи на живота като аминокиселини и нуклеинови киселини или техни прекурсори.

Откриването на 17 сложни органични молекули в протопланетарния диск на V883 Orionis, включително етиленгликол и гликолонитрил, предоставя дълго търсена част от пъзела в еволюцията на такива молекули между етапите, предхождащи и следващи образуването на звезди и техните планетообразуващи дискове. Гликолонитрилът е прекурсор на аминокиселините глицин и аланин, както и на нуклеобазата аденин. Констатациите са публикувани наскоро в Astrophysical Journal Letters.

Сглобяването на пребиотични молекули започва в междузвездното пространство

Преходът от студена протозвезда към млада звезда, заобиколена от диск от прах и газ, е съпроводен от бурен газ, интензивна радиация и бързо изхвърляне на газ. Такива енергийни процеси биха могли да унищожат по-голямата част от сложната химия, натрупана по време на предишните етапи. Поради това учените са разработили така наречения сценарий на "нулиране", при който повечето от химичните съединения, необходими за еволюцията на живота, ще трябва да се възпроизведат в околозвездни дискове, докато се образуват комети, астероиди и планети.

Новото откритие сочи към пряка линия на химическо обогатяване и нарастваща сложност между междузвездните облаци и напълно еволюиралите планетарни системи, казва Абубакар Фадул.

"Нашите резултати показват, че протопланетарните дискове наследяват сложни молекули от по-ранни етапи и образуването на сложни молекули може да продължи по време на етапа на протопланетарния диск", посочва ученият и съавтор от MPIA Камбер Шварц (Kamber Schwarz).

Всъщност, периодът между енергийната протозвездна фаза и установяването на протопланетен диск сам по себе си би бил твърде кратък, за да се образуват сложни органични молекули в забележими количества.

В резултат на това условията, които предопределят биологичните процеси, могат да бъдат широко разпространени, а не ограничени до отделни планетарни системи.

Астрономите са открили най-простите органични молекули, като метанол, в плътни области от прах и газ, които предшестват образуването на звезди. При благоприятни условия те могат дори да съдържат сложни съединения, включващи етиленгликол, един от видовете, открити сега във V883 Orionis.

"Наскоро открихме, че етиленгликолът може да се образува чрез UV облъчване на етаноламин, молекула, която наскоро бе открита в космоса", добавя Тушар Сухасария (Tushar Suhasaria), съавтор и ръководител на лабораторията "Произход на живота" на MPIA. "Това откритие подкрепя идеята, че етиленгликолът може да се образува в тези среди, но също и в по-късни етапи на молекулярната еволюция, където UV облъчването е доминиращо."

По-еволюирали агенти, решаващи за биологията, като аминокиселини, захари и нуклеобази, които изграждат ДНК и РНК, присъстват в астероиди, метеорити и комети в Слънчевата система.

Погребани в леда, изплуват отново от звездите

Химичните реакции, които синтезират тези сложни органични молекули, протичат при студени условия, за предпочитане върху ледени прахови зърна, които по-късно се коагулират, за да образуват по-големи обекти. Скрити в тези смеси от скали, прах и лед, те обикновено остават неоткрити. Достъпът до тези молекули е възможен само чрез търсене с космически сонди или чрез външно нагряване, което изпарява леда.

В Слънчевата система Слънцето нагрява кометите, което води до впечатляващи опашки от газ и прах, наречени коми, по същество газови обвивки, които обграждат кометните ядра. По този начин спектроскопията – дъгообразното разделяне на светлината – може да улови емисиите на освободени молекули. Тези спектрални отпечатъци помагат на астрономите да идентифицират молекулите, които преди това са били заровени в лед.

Подобен процес на нагряване протича и в системата V883 Orionis. Централната звезда все още расте, натрупвайки газ от околния диск, докато евентуално не запали термоядрения огън в ядрото си. По време на тези периоди на растеж, падащият газ се нагрява и произвежда интензивни изблици на радиация.

"Тези изблици са достатъчно силни, за да нагреят околния диск в иначе ледената среда, освобождавайки химичните вещества, които сме открили", обяснява Фадул.

"Сложни молекули, включително етиленгликол и гликолонитрил, излъчват на определени радиочестоти. ALMA е идеално подходяща за откриване на тези сигнали", посочва Шварц.

Астрономите от MPIA са получили достъп до този радиоинтерферометър чрез Европейската южна обсерватория (ESO), която го управлява в чилийската пустиня Атакама на надморска височина от 5000 метра. ALMA позволява на астрономите да определят точно системата V883 Orionis и да търсят слаби спектрални "подписи", което в крайна сметка довежда до откриването на тези сигнали.

Предстоят още предизвикателства

"Въпреки че този резултат е вълнуващ, все още не сме разгадали всички сигнатури, които открихме в нашите спектри", разказва Шварц. "Данните с по-висока резолюция ще потвърдят откриването на етиленгликол и гликолонитрил и може би дори ще разкрият по-сложни химикали, които просто все още не сме идентифицирали."

"Може би трябва да разгледаме и други области на електромагнитния спектър, за да открием още по-еволюирали молекули", посочва Фадул. "Кой знае какво още бихме могли да открием?"

Справка: Abubakar M. A. Fadul, Kamber R. Schwarz, Tushar Suhasaria, et al.; A deep search for Ethylene Glycol and Glycolonitrile in V883 Ori Protoplanetary Disk; The Astrophysical Journal Letters (2025); DOI: 10.3847/2041-8213/adec6e

Източник: The evolution of life may have its origins in outer space, MPIA

Още по темата

26/11/2024

Животът

Молекулярната ориентация на живота: Ново откритие задълбочава мистерията

06/06/2023

Космос

Сложни молекули са открити в древна галактика близо до зората на времето

25/01/2023

Космос

Телескопът Джеймс Уеб откри най-студения лед в познатата вселена – и той съдържа градивните елементи на живота

20/04/2019

Физика

Първата молекула във Вселената е открита в космоса (видео)