Bevor es Leben gab, wie wir es kennen, gab es Moleküle. Die Vielzahl der Schritte, die zu diesem Übergang geführt haben, ist jedoch eines der beliebtesten Geheimnisse der Wissenschaft geblieben.
Neue Forschungsergebnisse legen nahe, dass sich die Bausteine des Lebens - präbiotische Moleküle - in der Atmosphäre von Planeten bilden können, wo der Staub eine sichere Plattform für die Bildung bietet und verschiedene Reaktionen mit dem umgebenden Plasma genügend Energie liefern, um Leben zu schaffen.
"Wenn die Bildung des Lebens wie ein Puzzle ist - ein sehr großes und kompliziertes Puzzle -, stelle ich mir präbiotische Moleküle gerne als einzelne Puzzleteile vor", sagte Dr. Craig Stark, Professor bei St. Andrews. „Wenn Sie die Teile zusammenfügen, bilden Sie kompliziertere biologische Strukturen, die ein klareres und besser erkennbares Bild ergeben. Und wenn alle Teile vorhanden sind, ist das resultierende Bild das Leben. “
Wir glauben derzeit, dass sich auf den winzigen Eiskörnern im interstellaren Raum präbiotische Moleküle bilden. Während dies der leicht akzeptierten Annahme zu widersprechen scheint, dass Leben im Weltraum unmöglich ist, bietet die Oberfläche des Getreides tatsächlich eine schöne gastfreundliche Umgebung für die Bildung des Lebens, da sie Moleküle vor schädlicher Weltraumstrahlung schützt.
"Durch die Adsorption von Atomen und Molekülen aus dem umgebenden Gas entstehen auf der Stauboberfläche Moleküle", sagte Stark gegenüber dem Space Magazine. "Wenn die geeigneten Inhaltsstoffe zur Herstellung einer bestimmten molekularen Verbindung verfügbar sind und die Bedingungen stimmen, sind Sie im Geschäft."
Mit „Bedingungen“ deutet Stark auf die zweite notwendige Zutat hin: Energie. Die einfachen Moleküle, die die Galaxie bevölkern, sind relativ stabil; Ohne unglaublich viel Energie werden sie keine neuen Bindungen eingehen. Es wurde angenommen, dass sich aus diesem Grund Leben in Blitzeinschlägen und Vulkanausbrüchen bilden könnte.
Also wandten sich Stark und seine Kollegen den Atmosphären von Exoplaneten zu, in denen Staub in ein Plasma voller positiver Ionen und negativer Elektronen eingetaucht ist. Hier können die elektrostatischen Wechselwirkungen von Staubpartikeln mit Plasma die hohe Energie liefern, die zur Bildung präbiotischer Verbindungen erforderlich ist.
In einem Plasma nimmt das Staubkorn die freien Elektronen schnell auf und wird negativ geladen. Dies liegt daran, dass Elektronen leichter und daher schneller als positive Ionen sind. Sobald das Staubkorn negativ geladen ist, zieht es einen Fluss positiver Ionen an, die sich in Richtung der Staubpartikel beschleunigen und mit mehr Energie kollidieren als in einer neutralen Umgebung.
Um dies zu testen, untersuchten die Autoren eine Beispielatmosphäre, die es ihnen ermöglichte, die verschiedenen Prozesse zu untersuchen, die das ionisierte Gas in ein Plasma verwandeln können, und festzustellen, ob das Plasma zu ausreichend energetischen Reaktionen führen würde.
"Als Beweis für das Prinzip haben wir uns die Abfolge chemischer Reaktionen angesehen, die zur Bildung der einfachsten Aminosäure Glycin führen", sagte Stark. Aminosäuren sind gute Beispiele für präbiotische Moleküle, da sie für die Bildung von Proteinen, Peptiden und Enzymen benötigt werden.
Ihre Modelle zeigten, dass "die Plasmaionen tatsächlich auf ausreichende Energien beschleunigt werden können, die die Aktivierungsenergien für die Bildung von Formaldehyd, Ammoniak, Cyanwasserstoff und letztendlich der Aminosäure Glycin überschreiten", sagte Stark gegenüber dem Space Magazine. "Dies wäre möglicherweise nicht möglich gewesen, wenn das Plasma nicht vorhanden gewesen wäre."
Die Autoren zeigten, dass bei bescheidenen Plasmatemperaturen genügend Energie vorhanden ist, um das präbiotische Molekül Glycin zu bilden. Höhere Temperaturen können auch komplexere Reaktionen und damit kompliziertere präbiotische Moleküle ermöglichen.
Stark und seine Kollegen zeigten einen gangbaren Weg zur Bildung eines präbiotischen Moleküls und damit des Lebens unter scheinbar üblichen Bedingungen. Während der Ursprung des Lebens eines der beliebtesten Geheimnisse der Wissenschaft bleiben mag, gewinnen wir weiterhin ein besseres Verständnis, ein Puzzleteil nach dem anderen.
Das Papier wurde zur Veröffentlichung in der Zeitschrift Astrobiology angenommen und steht hier zum Download zur Verfügung.
