Ученые нашли сахар, полимер, похожий на резину, и частицы от взрыва сверхновых в материалах с астероида Бенну

Новости МирТесен

Материалы астероида Бенну, привезенные на Землю космической миссией OSIRIS-REx в 2023 году, продолжают вызывать большой интерес у ученых. Три новых исследования, опубликованные в журналах Nature Geoscience и Nature Astronomy, раскрывают детали о формировании Солнечной системы и химических процессах, лежащих в основе возникновения жизни. В составе астероидного вещества впервые идентифицированы биологически важные сахара, уникальное органическое соединение, похожее на каучук, и значительное количество допланетной пыли – остатков взрыва сверхновой звезды.

Согласно полученным данным, находки с астероида Бенну указывают на то, что он представляет собой не просто остаток планеты, но и своего рода космический архив, хранящий молекулы и вещества, относящиеся к начальному этапу формирования Солнечной системы. Анализ этих данных позволяет предположить, что сложные органические соединения и древние звездные материалы были широко распространены уже в ранней туманности, где возникла наша планетная система, что могло создать благоприятную химическую среду для зарождения жизни на планетах.

В рамках первого исследования международная группа ученых под руководством Ёсихиро Фурукавы из Университета Тохоку идентифицировала в образцах Бенну сахара, содержащие пять и шесть атомов углерода. В частности, был обнаружен рибоза — важный компонент РНК, а также глюкоза, что является первым подобным открытием при изучении внеземных материалов. Эти молекулы сами по себе не свидетельствуют о наличии жизни, однако они демонстрируют, что основные «строительные блоки» земной биологии присутствовали в составе примитивных объектов Солнечной системы. В сочетании с ранее обнаруженными аминокислотами, азотистыми основаниями и карбоновыми кислотами это открытие подкрепляет гипотезу о том, что необходимые для формирования сложных биологических молекул компоненты были доступны задолго до образования планет. Наличие рибозы особенно важно в контексте гипотезы «мира РНК», согласно которой рибонуклеиновая кислота могла выступать первой молекулой, способной хранить генетическую информацию и катализировать химические реакции. Обнаружение глюкозы, обычно используемой живыми организмами как источник энергии, позволяет предположить, что в протопланетном диске присутствовали не только «строительные блоки» для генетического материала, но и потенциальные источники пребиотической энергии.

Во втором исследовании группа ученых под руководством Скотта Сандфорда из NASA и Зака Гейнсфорта из Калифорнийского университета в Беркли выявила в образцах ранее не идентифицированный органический материал – гибкое полимерное вещество, содержащее большое количество кислорода и азота, с характеристиками, сходными с резиной или простыми пластиками. Применяя современные методы микроскопии и спектроскопии, исследователи определили, что этот материал возник в результате процесса полимеризации на ранних этапах формирования астероида. В условиях низкой температуры и обилия льда аммиак и углекислый газ взаимодействовали, образуя карбаматы – соединения, растворимые в воде. Прежде чем тело-предшественник Бенну нагрелось до появления жидкой среды, эти карбаматы успели соединиться друг с другом и с другими молекулами, формируя сложные и прочные полимерные цепи. В результате сформировалась своеобразная смола, которая, вероятно, покрывала зерна минералов и льда внутри родительского тела астероида. Со временем и под воздействием радиации этот изначально мягкий и гибкий материал затвердел, став хрупким и напоминающим земные пластики, но обладая уникальной структурой со случайными связями и переменным составом от частицы к частице. Обнаружение таких сложных органических полимеров подтверждает гипотезу о том, что примитивные астероиды могли синтезировать и сохранять сложные органические молекулы задолго до возникновения жизни на какой-либо планете.

Третье исследование, организованное Энн Нгуен из Космического центра имени Джонсона NASA, было сосредоточено на изучении зерен допланетной пыли – частиц, возникших еще до образования Солнца вследствие взрывов сверхновых. Полученные данные свидетельствуют о том, что астероид Бенну содержит количество такой пыли сверхновой, вплоть до шестикратного превышения показателей, зафиксированных в других исследованных внеземных образцах. Это позволяет сделать вывод о том, что протоастероид сформировался в области протопланетного диска, характеризующейся повышенной концентрацией звездной пыли, возможно, благодаря эффективному смешиванию веществ из удаленных друг от друга регионов или из разных временных периодов. Важно отметить, что несмотря на геологические и химические изменения, а также внутреннее воздействие жидкостей, некоторые наименее трансформированные частицы материала остались практически без изменений, сохранив признаки своего допланетного происхождения. Это подтверждает, что Бенну представляет собой своего рода «капсулу времени», содержащую как нетронутые материалы, так и сведения о составе солнечного диска в период его становления.

Результаты анализа образцов с Бенну — обнаружение биологических сахаров, сложных органических полимеров и допланетной пыли — указывают на то, что в ранней Солнечной системе существовала химически насыщенная и разнообразная среда, способная создавать и сохранять как органические, так и звездные вещества еще до формирования планет. Таким образом, астероид Бенну представляется собой ценный космический архив для изучения не только эволюции астероидов, но и тех условий, которые могли предшествовать и, возможно, стимулировать появление жизни на Земле. Более детальное изучение этих образцов позволит лучше понять природу найденных органических соединений и их распространение в Солнечной системе, подчеркивая важность миссий по доставке внеземного вещества для планетологии, астробиохимии и космологии.