آزمایش حیاتی نشان می‌دهد که غبار بین ستاره‌ای می‌تواند بلوک‌های سازنده حیات را بدون آب مایع تشکیل دهد

یک کشف اساسی که در مجله علمی Nature Astronomy منتشر شده است، درک منشأ اجزای ضروری برای زندگی را دوباره تعریف می کند. محققان در آزمایشگاه نشان داده‌اند که پپتیدها، زنجیره‌های اسیدهای آمینه که پروتئین‌ها را تشکیل می‌دهند، می‌توانند در شرایط سرد و کمیاب غبار بین ستاره‌ای ظاهر شوند و نیاز به آب مایع را برای این مرحله مهم در شیمی پری‌بیوتیک از بین ببرند.

این پیشرفت نشان می‌دهد که بلوک‌های سازنده حیات، همانطور که قبلاً تصور می‌شد، منحصراً در سیاره‌هایی با اقیانوس‌ها ایجاد نشده‌اند. در عوض، آنها ممکن است محصول جانبی متداول تکامل ابرهای مولکولی غول پیکر، مدت ها قبل از شکل گیری ستارگان و منظومه های سیاره ای باشند. تحقیقات نشان می‌دهد که این اجزای حیاتی در سراسر کیهان منتقل شده و از طریق دنباله‌دارها و سیارک‌ها به دنیاهای جدید تحویل داده می‌شوند.

این آزمایش به طور دقیق محیط اعماق فضایی را شبیه‌سازی کرد، جایی که تشعشعات کیهانی با دانه‌های غبار پوشیده از یخ و مولکول‌های ساده برهم‌کنش می‌کنند. توانایی تشکیل پیوندهای پپتیدی در چنین شرایطی به طور چشمگیری سناریوهای احتمالی برای ظهور حیات در جهان را گسترش می دهد و این ایده را تقویت می کند که مواد اولیه آن در سراسر کهکشان فراوان است.

شبیه سازی شرایط اعماق فضا

برای دستیابی به این نتیجه، دانشمندان از محفظه های خلاء فوق العاده بالا در تاسیسات دانشگاه آرهوس دانمارک و موسسه HUN-REN Atomki در مجارستان استفاده کردند. در این محیط‌های کنترل‌شده، آن‌ها لایه‌های نازکی از گلیسین، ساده‌ترین اسید آمینه را بر روی سطحی که ذره‌ای از غبار کیهانی را تقلید می‌کرد، رسوب دادند.

سپس نمونه تا دمای 13 کلوین، معادل 260- درجه سانتیگراد سرد شد و شرایط موجود در سردترین مناطق ابرهای بین ستاره ای را تکرار کرد. این محیط شدید توسط پرتوی از پروتون بمباران شد که اثر ثابت پرتوهای کیهانی را که در جهان نفوذ می کند شبیه سازی می کرد.

مکانیسم شیمیایی پشت این کشف

انرژی ارائه شده توسط پروتون ها برای شکستن پیوندهای شیمیایی در گلیسین و تنظیم مجدد اتم ها کافی بود و مولکول های منفرد را به هم متصل می کرد. این فرآیند منجر به تشکیل دی پپتیدها شد که دو مولکول اسید آمینه متصل به هم هستند و حتی تری پپتیدها با سه واحد به هم متصل شدند.

یک محصول جانبی مهم که در طول واکنش مشاهده شد، انتشار مولکول های آب بود. این یک مسیر سنتز کاملاً متفاوت از فرآیندهای شناخته شده در زمین را نشان می دهد که معمولاً در محلول های آبی مانند اقیانوس های اولیه یا دریچه های گرمابی رخ می دهند.

این واکنش حالت جامد که توسط تابش در دمای نزدیک به صفر مطلق هدایت می شود، مکانیسم قوی و کارآمدی را برای ایجاد پیچیدگی مولکولی در فضا نشان می دهد. فقدان یک حلال مایع، که قبلاً ضروری تلقی می شد، پارادایم شیمی پری بیوتیک را تغییر می دهد.

شواهدی که تحقیق را تایید می کند

نتایج آزمایشگاه با مشاهدات نجومی و تجزیه و تحلیل نمونه‌های فرازمینی همخوانی دارد. برای مثال، ماموریت اخیر OSIRIS-REx ناسا، در نمونه‌های جمع‌آوری‌شده از سیارک Bennu، مقادیر فراوانی از ترکیبات آلی غنی از کربن، از جمله اسیدهای آمینه را پیدا کرد.

Leia Tambem

تحقیقات نشان می دهد که والدین از نحوه استفاده فرزندانشان از هوش مصنوعی بی اطلاع هستند

خرده فروشی دیجیتال ارزش گوشی هوشمند Galaxy S25 5G را با پاداش های بانکی و تعویض دستگاه کاهش می دهد

شایعات حاکی از آن است که نینتندو در حال آماده سازی یک نسخه ویژه از سوییچ 2 با بازسازی Ocarina of Time است.

پیش از این، کاوشگر روزتا آژانس فضایی اروپا (ESA) گلیسین را در کما دنباله‌دار 67P/Churyumov-Gerasimenko شناسایی کرده بود. این اکتشافات در اجسام بدوی در منظومه شمسی ما در حال حاضر به شیمی آلی فعال در فضا اشاره دارد.

شهاب‌سنگ‌هایی که به زمین می‌افتند، به‌ویژه آنهایی که از نوع کندریت کربنی هستند، همچنین حاوی طیف وسیعی از مولکول‌های آلی از جمله اسیدهای آمینه و نوکلئوبازها، اجزای DNA و RNA هستند. آنها کپسول های زمانی در نظر گرفته می شوند که مواد تشکیل دهنده ابر مولکولی را که باعث پیدایش خورشید و سیارات شده است، حفظ می کنند.

مطالعه جدید حلقه مفقوده را ارائه می دهد و توضیح می دهد که چگونه اسیدهای آمینه ساده، پس از تشکیل یا رسوب در این دانه های غبار، می توانند به ساختارهای پیچیده تری مانند پپتیدها تبدیل شوند، حتی قبل از اینکه در سیارک ها یا دنباله دارها ترکیب شوند.

مفاهیمی برای جستجوی حیات فرازمینی

کشف این که پپتیدها ممکن است در غبار بین ستاره ای رایج باشند، پیامدهای عمیقی برای اختر زیست شناسی دارد. اگر بلوک‌های سازنده پروتئین در همه جا در کیهان ساخته شوند، احتمال اینکه حیات در جهان‌های دیگر به وجود بیاید به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. سیارات صخره‌ای در مناطق قابل سکونت در اطراف ستارگان دیگر می‌توانند یک کیت آغازگر شیمیایی بسیار پیشرفته دریافت کنند که روند زیست‌زایی را تسریع می‌کند.

این بدان معناست که جستجوی حیات نباید محدود به سیارات همسان با زمین باشد. جهان هایی با شرایط مختلف ممکن است مواد اولیه یکسانی را از طریق ضربه دریافت کرده باشند. این تحقیق مأموریت‌های فضایی آینده مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب را برای جستجوی نشانه‌های شیمیایی پپتیدها در دیسک‌های پیش سیاره‌ای و ابرهای مولکولی دوردست راهنمایی می‌کند که می‌تواند تایید کند که این فرآیند در مقیاس کهکشانی رخ می‌دهد.

دیدگاهی جدید در مورد شیمی پری بیوتیک

این تحقیق نشان‌دهنده تغییر قابل توجهی از مدل‌های کلاسیک مانند آزمایش معروف میلر-اوری در سال 1953 است. در آن مطالعه مهم، اسیدهای آمینه از مخلوطی از گازهایی که جو اولیه زمین را شبیه‌سازی می‌کردند، با انرژی حاصل از تخلیه‌های الکتریکی، سنتز شدند. آزمایش میلر-اوری نشان داد که بلوک‌های سازنده حیات می‌توانند از پیش‌سازهای ساده در یک محیط سیاره‌ای به وجود بیایند، اما این امر به طور اساسی به وجود آب مایع و جو بستگی دارد. از سوی دیگر، کار جدید، مرحله اصلی شیمی پری بیوتیک را از محیط سیاره ای به محیط سرد و خالی بین ستاره ای تغییر می دهد. او ثابت می کند که پیچیدگی ارگانیک حتی قبل از تشکیل سیارات می تواند به میزان قابل توجهی افزایش یابد. این شیمی جهانی که توسط قوانین فیزیکی و واکنش‌های ناشی از تشعشع اداره می‌شود، نشان می‌دهد که جهان ذاتاً برای حیات آماده شده است، اجزای بنیادی آن را در فواصل وسیع توزیع می‌کند و سیستم‌های ستاره‌ای جوانه‌زنی بی‌شماری را با مولکول‌های مورد نیاز برای برداشتن اولین قدم به سوی زیست‌شناسی می‌باراند.

جزئیات فرآیند آزمایشگاهی

دانشمندان از تکنیک های طیف سنجی جرمی پیشرفته برای تجزیه و تحلیل محصولات تشکیل شده در زمان واقعی استفاده کردند. این روش امکان شناسایی دقیق مولکول های جدید ایجاد شده را فراهم می کند و تشکیل پیوندهای پپتیدی و ساختار زنجیره های اسید آمینه حاصل را حتی در مقادیر حداقل تایید می کند و کارایی فرآیند شبیه سازی شده را اثبات می کند.