ฝุ่นระหว่างดวงดาวสามารถก่อตัวเป็นองค์ประกอบสำคัญของชีวิตโดยปราศจากน้ำของเหลว การทดลองที่สำคัญเผยให้เห็น

การค้นพบพื้นฐานที่ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ Nature Astronomy กำหนดนิยามใหม่ของความเข้าใจเกี่ยวกับต้นกำเนิดขององค์ประกอบที่จำเป็นต่อชีวิต นักวิจัยได้แสดงให้เห็นในห้องปฏิบัติการว่าเปปไทด์ ซึ่งเป็นสายโซ่ของกรดอะมิโนที่ก่อตัวเป็นโปรตีน สามารถเกิดขึ้นได้ในสภาวะที่เย็นจัดและหายากของฝุ่นระหว่างดวงดาว ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้น้ำของเหลวในขั้นตอนสำคัญนี้ในเคมีพรีไบโอติก

ความก้าวหน้านี้ชี้ให้เห็นว่าองค์ประกอบสำคัญของสิ่งมีชีวิตไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะบนดาวเคราะห์ที่มีมหาสมุทรเท่านั้นดังที่คิดไว้ก่อนหน้านี้ แต่พวกมันอาจเป็นผลพลอยได้จากวิวัฒนาการของเมฆโมเลกุลขนาดยักษ์ ก่อนที่ดาวฤกษ์และระบบดาวเคราะห์จะก่อตัวมานาน การวิจัยระบุว่าส่วนประกอบสำคัญเหล่านี้ถูกส่งข้ามจักรวาลและส่งไปยังโลกใหม่ผ่านทางดาวหางและดาวเคราะห์น้อย

การทดลองจำลองสภาพแวดล้อมในห้วงอวกาศอย่างแม่นยำ ซึ่งรังสีคอสมิกมีปฏิกิริยากับเม็ดฝุ่นที่ปกคลุมไปด้วยน้ำแข็งและโมเลกุลธรรมดาๆ ความสามารถในการสร้างพันธะเปปไทด์ภายใต้สถานการณ์ดังกล่าวช่วยขยายขอบเขตความเป็นไปได้ของการเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตในจักรวาลได้อย่างมาก ทำให้แนวคิดที่ว่าส่วนประกอบพื้นฐานของมันมีอยู่มากมายทั่วกาแลคซีนั้นแข็งแกร่งขึ้น

การจำลองสภาพห้วงอวกาศ

เพื่อให้บรรลุผลดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้ห้องสุญญากาศสูงพิเศษในโรงงานที่มหาวิทยาลัย Aarhus ในเดนมาร์กและสถาบัน HUN-REN Atomki ในฮังการี ในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม พวกมันสะสมไกลซีนซึ่งเป็นกรดอะมิโนที่ง่ายที่สุดเป็นชั้นบางๆ ไว้บนพื้นผิวที่เลียนแบบจุดฝุ่นจักรวาล

จากนั้นตัวอย่างจะถูกทำให้เย็นลงเหลืออุณหภูมิเพียง 13 เคลวิน ซึ่งเทียบเท่ากับ -260 องศาเซลเซียส โดยจำลองสภาวะที่พบในบริเวณที่หนาวที่สุดของเมฆระหว่างดาว สภาพแวดล้อมสุดขั้วนี้ถูกถล่มด้วยลำแสงโปรตอน ซึ่งจำลองผลกระทบคงที่ของรังสีคอสมิกที่แทรกซึมไปทั่วจักรวาล

กลไกทางเคมีเบื้องหลังการค้นพบ

พลังงานที่ได้จากโปรตอนนั้นเพียงพอที่จะทำลายพันธะเคมีในไกลซีนและจัดเรียงอะตอมใหม่ เพื่อบังคับให้แต่ละโมเลกุลรวมตัวกัน กระบวนการนี้ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของไดเปปไทด์ซึ่งเป็นโมเลกุลของกรดอะมิโนสองตัวที่เชื่อมต่อกัน และแม้แต่ไตรเปปไทด์โดยมีสามหน่วยเชื่อมต่อกัน

ผลพลอยได้ที่สำคัญที่สังเกตได้ระหว่างปฏิกิริยาคือการปล่อยโมเลกุลของน้ำ สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงวิถีการสังเคราะห์ที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากกระบวนการที่รู้จักบนโลก ซึ่งโดยทั่วไปเกิดขึ้นในสารละลายที่เป็นน้ำ เช่น ในมหาสมุทรดึกดำบรรพ์หรือปล่องไฮโดรเทอร์มอล

ปฏิกิริยาโซลิดสเตตซึ่งขับเคลื่อนโดยการแผ่รังสีที่อุณหภูมิใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์ แสดงให้เห็นถึงกลไกที่แข็งแกร่งและมีประสิทธิภาพในการสร้างความซับซ้อนของโมเลกุลในอวกาศ การไม่มีตัวทำละลายของเหลวซึ่งก่อนหน้านี้ถือว่าขาดไม่ได้ ได้เปลี่ยนกระบวนทัศน์ของเคมีพรีไบโอติก

หลักฐานที่ยืนยันการวิจัย

ผลลัพธ์ของห้องปฏิบัติการสอดคล้องกับการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์และการวิเคราะห์ตัวอย่างจากนอกโลก ตัวอย่างเช่น ภารกิจ OSIRIS-REx ล่าสุดของ NASA ค้นพบสารประกอบอินทรีย์ที่อุดมด้วยคาร์บอนจำนวนมาก รวมทั้งกรดอะมิโน ในตัวอย่างที่รวบรวมจากดาวเคราะห์น้อย Bennu

Leia Também

Colby Minifie ยืนยันพลังของ Ashley Barrett ใน The Boys ซีซั่นที่ 5

การทดสอบแบตเตอรี่ใหม่ทำให้ Galaxy S26 Ultra นำหน้า iPhone 17 Pro Max ในการจัดอันดับโลก

ผลวิจัยเผยพ่อแม่ไม่รู้ว่าลูกใช้ปัญญาประดิษฐ์อย่างไร

ก่อนหน้านี้ ยานอวกาศ Rosetta ขององค์การอวกาศยุโรป (ESA) ตรวจพบไกลซีนในอาการโคม่าของดาวหาง 67P/ชูริมอฟ-เกราซิเมนโกแล้ว การค้นพบเหล่านี้ในวัตถุดึกดำบรรพ์ในระบบสุริยะของเราชี้ไปที่เคมีอินทรีย์เชิงรุกในอวกาศอยู่แล้ว

อุกกาบาตที่ตกลงสู่พื้นโลก โดยเฉพาะพวกที่เป็นคาร์บอนอะซีสคอนไดรต์นั้น ยังมีโมเลกุลอินทรีย์อีกหลายชนิด รวมถึงกรดอะมิโนและนิวคลีโอเบส ซึ่งเป็นส่วนประกอบของ DNA และ RNA พวกมันถือเป็นแคปซูลเวลา โดยคงส่วนผสมของเมฆโมเลกุลที่ก่อให้เกิดดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์ไว้

การศึกษาครั้งใหม่นี้ให้การเชื่อมโยงที่ขาดหายไป โดยอธิบายว่ากรดอะมิโนธรรมดาที่เมื่อก่อตัวหรือสะสมอยู่ในเม็ดฝุ่นเหล่านี้ สามารถพัฒนาไปสู่โครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น เปปไทด์ ก่อนที่พวกมันจะรวมตัวเข้ากับดาวเคราะห์น้อยหรือดาวหางได้ด้วยซ้ำ

ผลกระทบจากการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก

การค้นพบว่าเปปไทด์อาจพบได้ทั่วไปในฝุ่นระหว่างดวงดาวมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อโหราศาสตร์วิทยา หากมีการผลิตบล็อคโปรตีนอย่างแพร่หลายในจักรวาล โอกาสที่สิ่งมีชีวิตอาจเกิดขึ้นในโลกอื่นก็จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ดาวเคราะห์หินในเขตเอื้ออาศัยได้รอบๆ ดาวฤกษ์อื่นๆ สามารถรับ “ชุดสตาร์ทเตอร์” ทางเคมีขั้นสูง ซึ่งจะช่วยเร่งกระบวนการสร้างสิ่งมีชีวิต

ซึ่งหมายความว่าการค้นหาสิ่งมีชีวิตไม่ควรจำกัดอยู่เพียงดาวเคราะห์ที่เหมือนกับโลกเท่านั้น โลกที่มีเงื่อนไขต่างกันอาจได้รับส่วนผสมพื้นฐานที่เหมือนกันผ่านการกระแทก การวิจัยนี้เป็นแนวทางในภารกิจอวกาศในอนาคต เช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ เพื่อค้นหาลายเซ็นทางเคมีของเปปไทด์ในดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์และเมฆโมเลกุลที่อยู่ห่างไกล ซึ่งสามารถยืนยันได้ว่ากระบวนการนี้เกิดขึ้นในระดับกาแลคซี

มุมมองใหม่เกี่ยวกับเคมีพรีไบโอติก

งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญจากแบบจำลองคลาสสิก เช่น การทดลองมิลเลอร์-อูเรย์อันโด่งดังในปี 1953 ในการศึกษาครั้งสำคัญนั้น กรดอะมิโนถูกสังเคราะห์จากส่วนผสมของก๊าซที่จำลองชั้นบรรยากาศยุคแรกเริ่มของโลกด้วยพลังงานจากการปล่อยกระแสไฟฟ้า การทดลองของมิลเลอร์-อูเรย์แสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบสำคัญของชีวิตสามารถเกิดขึ้นได้จากสารตั้งต้นธรรมดาๆ ในสภาพแวดล้อมของดาวเคราะห์ แต่ขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของน้ำของเหลวและบรรยากาศเป็นอย่างมาก ในทางกลับกัน งานใหม่นี้เปลี่ยนขั้นตอนหลักของเคมีพรีไบโอติกจากสภาพแวดล้อมของดาวเคราะห์ไปเป็นสื่อระหว่างดวงดาวที่เย็นและว่างเปล่า เขาพิสูจน์ว่าความซับซ้อนทางอินทรีย์สามารถเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญแม้กระทั่งก่อนที่ดาวเคราะห์จะก่อตัวก็ตาม เคมีสากลนี้ควบคุมโดยกฎฟิสิกส์และปฏิกิริยาที่ขับเคลื่อนด้วยรังสี แสดงให้เห็นว่าเอกภพมีการเตรียมสิ่งมีชีวิตไว้โดยเนื้อแท้ โดยกระจายองค์ประกอบพื้นฐานของมันไปในระยะทางอันกว้างใหญ่ และสร้างระบบดาวฤกษ์ที่กำลังผลิบานจำนวนนับไม่ถ้วนด้วยโมเลกุลที่จำเป็นในการก้าวแรกสู่ชีววิทยา

รายละเอียดกระบวนการห้องปฏิบัติการ

นักวิทยาศาสตร์ใช้เทคนิคแมสสเปกโตรเมตรีขั้นสูงเพื่อวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นแบบเรียลไทม์ วิธีนี้ทำให้สามารถระบุโมเลกุลใหม่ที่สร้างขึ้นได้อย่างแม่นยำ โดยยืนยันการก่อตัวของพันธะเปปไทด์และโครงสร้างของสายโซ่กรดอะมิโนที่เกิดขึ้น แม้ในปริมาณที่น้อยที่สุด ซึ่งพิสูจน์ประสิทธิภาพของกระบวนการจำลอง