NASA'nın Asteroid Bennu Örneklerinde Şeker, 'Sakız' ve Yıldız Tozu Bulundu

Asteroit Bennu, bilim adamlarının erken güneş sisteminin oluşumu ve yaşamın kökenleri hakkındaki en büyük sorularına yeni ipuçları sağlamaya devam ediyor. NASA'nın OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification ve Security-Regolith Explorer) uzay aracı tarafından Dünya'ya gönderilen bozulmamış örnekler üzerinde devam eden çalışmanın bir parçası olarak, Salı günü Nature Geosciences ve Nature Astronomy dergileri tarafından yayınlanan üç yeni makale dikkate değer keşifler sunuyor: biyoloji için gerekli olan şekerler, daha önce astromateryallerde görülmeyen sakız benzeri bir madde ve süpernova patlamaları tarafından üretilen beklenmedik derecede yüksek toz bolluğu.

Yaşam için gerekli olan şekerler

Japonya'daki Tohoku Üniversitesi'nden Yoshihiro Furukawa liderliğindeki bilim insanları, Bennu örneklerinde Dünya'daki biyoloji için gerekli olan şekerleri buldu ve bulgularını dergide detaylandırdı. Doğa Jeolojisi. Beş karbonlu şeker riboz ve ilk kez dünya dışı bir örnekte altı karbonlu glikoz bulundu. Bu şekerler yaşamın kanıtı olmasa da tespitleri önceki tespitler Bennu örneklerindeki amino asitlerin, nükleobazların ve karboksilik asitlerin miktarı, biyolojik moleküllerin yapı taşlarının güneş sistemi boyunca yaygın olduğunu gösteriyor.

Dünyadaki yaşam için, deoksiriboz ve riboz şekerleri sırasıyla DNA ve RNA'nın temel yapı taşlarıdır. DNA, hücrelerdeki genetik bilginin birincil taşıyıcısıdır. RNA çok sayıda işlevi yerine getirir ve bildiğimiz haliyle yaşam onsuz var olamaz. RNA'daki riboz, molekülün bir dizi bilgi taşıyan nükleobazları birbirine bağlayan şeker-fosfat “omurgasında” kullanılır.

Furukawa, "Hem DNA hem de RNA'yı oluşturmak için kullanılan beş nükleobazın tümü, fosfatlarla birlikte, OSIRIS-REx tarafından Dünya'ya getirilen Bennu örneklerinde zaten bulundu" dedi. "Ribozun yeni keşfi, RNA molekülünü oluşturan tüm bileşenlerin Bennu'da mevcut olduğu anlamına geliyor."

Asteroit örneklerinde ribozun keşfi tam bir sürpriz değil. Riboz daha önce iki durumda bulunmuştu meteorlar Dünya'da kurtarıldı. Bennu örnekleriyle ilgili önemli olan şey araştırmacıların deoksiriboz bulamamış olmalarıdır. Eğer Bennu bir gösterge ise, bu, erken güneş sistemi ortamlarında ribozun deoksiribozdan daha yaygın olabileceği anlamına gelir.

Araştırmacılar, riboz varlığının ve deoksiriboz eksikliğinin, ilk yaşam formlarının bilgiyi depolamak ve hayatta kalmak için gerekli kimyasal reaksiyonları yürütmek için birincil molekül olarak RNA'ya dayandığı "RNA dünyası" hipotezini desteklediğini düşünüyor.

Furukawa şöyle açıklıyor: "Günümüzdeki yaşam, esas olarak üç tip fonksiyonel biyopolimer tarafından organize edilen karmaşık bir sisteme dayanmaktadır: DNA, RNA ve proteinler." "Ancak yaşamın erken dönemleri daha basit olabilirdi. RNA, genetik bilgiyi depolayabildiği ve birçok biyolojik reaksiyonu katalize edebildiği için ilk fonksiyonel biyopolimer için önde gelen adaydır."

Bennu örnekleri aynı zamanda Dünya'daki yaşam tarafından kullanılan en yaygın "besin" (veya enerji) biçimlerinden biri olan şeker glikozunu da içeriyordu; bu, bildiğimiz şekliyle yaşam için önemli bir enerji kaynağının erken güneş sisteminde de mevcut olduğunun ilk kanıtıdır.

Gizemli, antik 'sakız'

Dergide ikinci bir makale Doğa Astronomi NASA'nın Kaliforniya Silikon Vadisi'ndeki Ames Araştırma Merkezi'nden Scott Sandford ve Berkeley'deki Kaliforniya Üniversitesi'nden Zack Gainsforth liderliğindeki araştırma, Bennu örneklerinde uzay kayalarında daha önce hiç görülmemiş sakız benzeri bir malzemeyi ortaya çıkardı; bu, yaşamın bileşenlerinin ortaya çıkması için Dünya'da zemin hazırlamaya yardımcı olabilecek bir şeydi. Şaşırtıcı madde muhtemelen güneş sisteminin ilk günlerinde, Bennu'nun genç ebeveyn asteroitinin ısınmasıyla oluşmuştu.

Bir zamanlar yumuşak ve esnek olan ama artık sertleşen bu eski "uzay sakızı", nitrojen ve oksijen açısından son derece zengin polimer benzeri malzemelerden oluşuyor. Bu tür karmaşık moleküller, Dünya'da yaşamın tetiklenmesine yardımcı olan bazı kimyasal öncülleri sağlamış olabilir ve bunları Bennu'dan alınan bozulmamış örneklerde bulmak, yaşamın nasıl başladığını ve gezegenimizin ötesinde var olup olmadığını araştıran bilim insanları için önemli.

Bennu'nun atalarından kalma asteroit, güneş sistemini oluşturan dönen gaz ve toz bulutu olan güneş bulutsusundaki malzemelerden oluşmuştu ve çeşitli mineraller ve buzlar içeriyordu. Asteroit doğal radyasyon nedeniyle ısınmaya başladıkça, amonyak ve karbondioksit içeren bir işlemle karbamat adı verilen bir bileşik oluştu. Karbamat suda çözünür, ancak polimerleşecek kadar uzun süre hayatta kaldı, kendisi ve diğer moleküllerle reaksiyona girerek suya dayanıklı daha büyük ve daha karmaşık zincirler oluşturdu. Bu, ana gövdenin sulu bir ortam oluşturacak kadar ısınmasından önce oluştuğunu gösteriyor.

Sandford, "Bu tuhaf maddeyle, büyük olasılıkla bu kayada meydana gelen en eski malzeme değişimlerinden birine bakıyoruz" dedi. "Güneş sisteminin ilk günlerinde oluşan bu ilkel asteroitte, başlangıcın başlangıcına yakın olaylara bakıyoruz."

Sandford'un ekibi kızılötesi bir mikroskop kullanarak, bol miktarda nitrojen ve oksijen içeren, sıra dışı, karbon açısından zengin taneler seçti. Daha sonra Berkeley, Kaliforniya'daki Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'ndaki (Berkeley Laboratuvarı) Moleküler Dökümhaneyi kullanarak Sandford'un "moleküler düzeyde demircilik" dediği şeye başladılar. Ultra ince platin katmanları uygulayarak bir parçacığı güçlendirdiler, minik taneciği kaldırmak için bir tungsten iğnesine kaynak yaptılar ve yüklü parçacıklardan oluşan odaklanmış bir ışın kullanarak parçayı tıraşladılar.

Parçacık insan saçından bin kat daha ince olduğunda, bileşimini Moleküler Dökümhanede elektron mikroskobu ve Berkeley Laboratuvarı'nın Gelişmiş Işık Kaynağında X-ışını spektroskopisi yoluyla analiz ettiler. ALS'nin yüksek uzaysal çözünürlüğü ve hassas X-ışını ışınları, benzeri görülmemiş kimyasal analizlere olanak sağladı.

Gainsforth, "Görüntüler monitörde görünmeye başladığı anda dikkat çekici bir şeyle karşı karşıya olduğumuzu biliyorduk" dedi. "Daha önce gördüğümüz hiçbir şeye benzemiyordu ve aylar boyunca onun ne olduğunu ve nasıl ortaya çıktığını anlamaya çalışırken veriler ve teoriler tarafından tüketildik."

Ekip, malzemenin özelliklerini incelemek için bir dizi deney gerçekleştirdi. Ayrıntılar ortaya çıktıkça, kanıtlar garip maddenin asteroitte bulunan buz taneleri ve mineraller üzerinde katmanlar halinde biriktiğini öne sürdü.

Aynı zamanda esnekti; kullanılmış sakıza ve hatta yumuşak plastiğe benzeyen esnek bir malzemeydi. Gerçekten de, örneklerle yaptıkları çalışmalar sırasında araştırmacılar, garip malzemenin basınç uygulandığında büküldüğünü ve çukurlaştığını fark ettiler. Madde yarı saydamdı ve radyasyona maruz kalmak onu kırılgan hale getiriyordu; tıpkı bir bahçe sandalyesinin uzun süre güneş altında kalması gibi.

Sandford, "Kimyasal yapısına baktığımızda, Dünya'daki poliüretanın içerdiği kimyasal grupların aynısını görüyoruz" dedi ve "Bennu'dan gelen bu malzemeyi 'uzay plastiğine' benzer bir şey haline getiriyor."

Antik asteroit maddesi düzenli bir polimer olan sadece poliüretan değildir. Sandford, bunun daha fazla "rastgele, karmaşık bağlantılara ve parçacıktan parçacığa farklılık gösteren elementlerin bileşimine" sahip olduğunu söyledi. Ancak karşılaştırma, NASA'nın asteroit örneklerinde keşfedilen organik malzemenin şaşırtıcı doğasının altını çiziyor ve araştırma ekibi bunun üzerinde daha fazla çalışma yapmayı hedefliyor.

Uzun zaman önce, bir asteroitin derinliklerinde neler olup bittiğine dair ipuçlarını takip eden bilim insanları, genç güneş sistemini daha iyi anlayabilir; sistemin halihazırda içerdiği yaşamın öncüllerini ve içeriğini ortaya çıkarabilir ve Bennu'ya benzer asteroitler sayesinde bu ham maddelerin ne kadar uzağa dağılmış olabileceğini ortaya çıkarabilir.

Bol miktarda süpernova tozu

Dergideki bir başka makale Doğa AstronomiNASA'nın Houston'daki Johnson Uzay Merkezi'nden Ann Nguyen liderliğindeki araştırma ekibi, ana gövdesinin nerede oluştuğu ve jeolojik süreçler tarafından nasıl değiştirildiği hakkında daha fazla bilgi edinmek için Bennu örneklerinde iki farklı kaya türünde bulunan güneş öncesi taneleri (güneş sistemimizden önce gelen yıldızlardan gelen toz) analiz etti. Güneş sistemimiz oluşurken güneş öncesi tozun genellikle iyi karıştığı düşünülüyor. Numunelerde, incelenen diğer herhangi bir astromateryalden altı kat daha fazla süpernova tozu vardı; bu, asteroitin ana gövdesinin Dünya'nın bir bölgesinde oluştuğunu gösteriyor. protoplanet disk ölen yıldızların tozuyla zenginleşmiş.

Çalışma aynı zamanda Bennu'nun ana asteroitinin sıvılar tarafından kapsamlı bir değişime uğradığını, ancak örneklerde hala kökenine dair fikir veren daha az değişime uğramış malzeme ceplerinin bulunduğunu ortaya koyuyor.

Nguyen, "Bu parçalar, asteroitlerdeki sulu değişimle kolayca yok edildiği bilinen, daha yüksek miktarda organik madde ve güneş öncesi silikat tanelerini barındırıyor" dedi. "Bennu örneklerinde korunmaları bir sürprizdi ve bazı materyallerin ana vücutta değişimden kaçtığını gösteriyor. Çalışmamız, ebeveynin oluşurken biriktirdiği güneş öncesi materyallerin çeşitliliğini ortaya koyuyor."

NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi, OSIRIS-REx için genel görev yönetimi, sistem mühendisliği ve güvenlik ve görev güvencesi sağladı. Tucson'daki Arizona Üniversitesi'nden Dante Lauretta baş araştırmacıdır. Üniversite, bilim ekibine ve misyonun bilimsel gözlem planlamasına ve veri işlemesine liderlik eder. Littleton, Colorado'daki Lockheed Martin Space, uzay aracını inşa etti ve uçuş operasyonlarını sağladı. Goddard ve KinetX Aerospace, OSIRIS-REx uzay aracının navigasyonundan sorumluydu. OSIRIS-REx'in küratörlüğü NASA'nın Houston'daki Johnson Uzay Merkezi'nde gerçekleşiyor. Bu görevdeki uluslararası ortaklıklar arasında CSA'nın (Kanada Uzay Ajansı) OSIRIS-REx Lazer Altimetre cihazı ve JAXA'nın (Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı) Hayabusa2 misyonuyla asteroit örnek bilimi işbirliği yer alıyor. OSIRIS-REx, NASA'nın Alabama, Huntsville'deki Marshall Uzay Uçuş Merkezi tarafından, ajansın Washington'daki Bilim Misyon Müdürlüğü için yönetilen, NASA'nın Yeni Sınırlar Programındaki üçüncü görevdir.

OSIRIS-REx misyonu hakkında daha fazla bilgi için şu adresi ziyaret edin:

https://www.nasa.gov/osiris-rex

Karen Fox / Molly Wasser
Genel merkez, Washington
202-285-5155 / 240-419-1732
[email protected] / [email protected]