Axit amin cần thiết cho sự sống được NASA phát hiện trong các mẫu từ tiểu hành tinh Bennu

Một khám phá cơ bản giúp tìm hiểu nguồn gốc sự sống đã được các nhà nghiên cứu liên kết với NASA công bố. Phân tích các mẫu được thu thập từ tiểu hành tinh Bennu bởi sứ mệnh OSIRIS-REx đã xác nhận sự hiện diện của tryptophan, một loại axit amin thiết yếu cho các sinh vật sống trên Trái đất và chưa bao giờ được phát hiện trong vật chất ngoài Trái đất.

Hợp chất hữu cơ, được biết đến với độ phức tạp phân tử, là một trong những khối xây dựng của protein và đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất. Việc xác định nó trong một tảng đá không gian di chuyển cách Trái đất hàng triệu km củng cố giả thuyết rằng các thành phần cơ bản của sự sống đã được đưa đến hành tinh của chúng ta thông qua các tác động từ các tiểu hành tinh và sao chổi.

Lô hàng quý giá này có tổng trọng lượng 121,6 gram bụi và đá được đưa đến Trái đất vào tháng 9 năm 2023, sau hành trình kéo dài 7 năm của tàu thăm dò OSIRIS-REx. Kể từ đó, các nhà khoa học từ một số phòng thí nghiệm trên khắp thế giới đã tỉ mỉ kiểm tra các phần nhỏ của vật liệu để tìm kiếm manh mối về sự hình thành của Hệ Mặt trời.

Sự phức tạp của nhiệm vụ và thu thập mẫu

Sứ mệnh OSIRIS-REx, được triển khai vào năm 2016, thể hiện một trong những kỳ công đầy tham vọng nhất trong hoạt động khám phá không gian gần đây. Tàu thăm dò đã di chuyển hơn hai năm cho đến khi đến được tiểu hành tinh Bennu, nơi nó mất thêm hai năm nữa để lập bản đồ bề mặt của nó một cách chi tiết chưa từng có. Khoảng thời gian quan sát này rất quan trọng để xác định một địa điểm an toàn và thú vị về mặt khoa học để thu thập vật liệu, một nhiệm vụ rất phức tạp do bề mặt đá và không đều của tiểu hành tinh.

Thời điểm quyết định xảy ra vào tháng 10 năm 2020, với động thái được gọi là “Touch-And-Go” (TAG). Cánh tay robot của tàu thăm dò chạm vào bề mặt của Bennu chỉ trong vài giây, giải phóng một luồng khí nitơ làm bay bụi và những tảng đá nhỏ, được gọi là regolith, đã được một nhà sưu tập thu giữ. Sau đó, mẫu được niêm phong kín trong một viên nang quay trở lại, đảm bảo rằng vật liệu đến Trái đất ở trạng thái ban đầu, không bị ô nhiễm trên mặt đất hoặc xuống cấp xảy ra khi thiên thạch đi qua bầu khí quyển.

Tryptophan là gì và tại sao việc phát hiện ra nó lại quan trọng

Tryptophan được phân loại là một axit amin thiết yếu, có nghĩa là cơ thể con người không thể sản xuất ra nó và phải lấy nó thông qua thực phẩm.

Nó cần thiết cho quá trình tổng hợp protein và hoạt động như tiền thân của các phân tử quan trọng, chẳng hạn như chất dẫn truyền thần kinh serotonin, điều chỉnh tâm trạng và hormone melatonin, điều khiển giấc ngủ.

Trong số 20 axit amin tạo thành protein ở sinh vật trên cạn, tryptophan có một trong những cấu trúc phân tử phức tạp nhất. Sự hình thành tự nhiên của nó trong môi trường không gian là một dấu hiệu mạnh mẽ cho thấy hoạt động hóa học tiền sinh học có thể mạnh mẽ hơn những gì chúng ta tưởng tượng trước đây.

Sự vắng mặt của tryptophan trong các thiên thạch tìm thấy trên Trái đất luôn là câu hỏi hóc búa đối với các nhà khoa học. Giả thuyết chính là cấu trúc mỏng manh của nó không thể chịu được nhiệt độ cực cao tạo ra khi xâm nhập vào bầu khí quyển Trái đất, giải thích tại sao cần phải có một mẫu được thu thập trực tiếp trong không gian để phát hiện ra nó.

Bennu như một viên nang thời gian của hệ mặt trời

Tiểu hành tinh Bennu là một đối tượng được giới khoa học vô cùng quan tâm vì nó được coi là di tích thực sự về quá trình hình thành Hệ Mặt trời của chúng ta. Có đường kính khoảng 500 mét, nó quay quanh Mặt trời theo quỹ đạo định kỳ đưa nó đến gần Trái đất hơn. Bennu được cho là đã hình thành trong vành đai tiểu hành tinh chính, giữa Sao Hỏa và Sao Mộc và di chuyển đến quỹ đạo hiện tại của nó. Tuổi của nó được ước tính là từ 700 triệu đến 2 tỷ năm, nhưng vật liệu tạo nên nó lâu đời hơn nhiều, có niên đại khoảng 4,5 tỷ năm, cùng thời điểm với sự ra đời của Mặt trời và các hành tinh. Thành phần giàu carbon và sự hiện diện của các khoáng chất chứa nước cho thấy nó bảo tồn các thành phần nguyên thủy đã hình thành nên các hành tinh đá, bao gồm cả Trái đất. Do đó, nghiên cứu Bennu giống như mở một viên nang thời gian, cho phép các nhà khoa học phân tích các khối xây dựng hành tinh ở trạng thái nguyên sơ, nguyên sơ nhất của chúng.

Phân tích trong phòng thí nghiệm và xác nhận phát hiện

Việc xác định tryptophan đòi hỏi các kỹ thuật phân tích tiên tiến và độ chính xác cực cao.

Nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi các chuyên gia từ Trung tâm bay không gian Goddard của NASA, chỉ sử dụng 50 miligam regolith của Bennu để thực hiện các thử nghiệm.

Kết quả được công bố trên tạp chí khoa học PNAS (Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia), nêu chi tiết các phương pháp cho phép phân lập và xác định phân tử mà không còn nghi ngờ gì nữa.

Các thành phần hữu cơ khác được tìm thấy trong vật liệu

Ngoài tryptophan, các phân tích sơ bộ về các mẫu của Bennu đã tiết lộ sự phong phú đáng kể của các hợp chất hữu cơ. 14 trong số 20 axit amin tạo thành protein khác đã được xác định, ngoài 5 bazơ nitơ tạo nên DNA và RNA, các phân tử mang thông tin di truyền của mọi sự sống trên Trái đất. Sự hiện diện kết hợp của rất nhiều thành phần thiết yếu trong một tiểu hành tinh duy nhất củng cố đáng kể luận điểm về nguồn gốc ngoài Trái đất đối với tính chất hóa học của sự sống.

Tương lai của nghiên cứu với mẫu Bennu

Việc phát hiện ra tryptophan chỉ là bước khởi đầu cho những gì chúng tôi hy vọng học được từ tài liệu của Bennu.

Hầu hết 121,6 gam thu thập được đang được bảo quản cẩn thận để nghiên cứu bởi các thế hệ nhà khoa học tương lai, những người sẽ có cơ hội tiếp cận với những công nghệ tiên tiến hơn nữa.