Астероидът Бену продължава да предоставя нови улики за най-важните въпроси на учените относно формирането на ранната Слънчева система и произхода на живота. Като част от продължаващото изследване на девствени проби, доставени на Земята от космическия апарат OSIRIS-REx на НАСА, три нови статии, публикувани във вторник от списанията Nature Geosciences и Nature Astronomy, представят забележителни открития: захари, съществени за биологията, вещество, подобно на дъвка, което не е виждано преди в астроматериали, и неочаквано голямо количество прах, произведен от експлозии на свръхнови.

Захари, съществени за живота

Учени, ръководени от Йошихиро Фурукава от университета Тохоку в Япония, открили захари, съществени за биологията на Земята, в пробите от Бену, като описаха откритията си в списание Nature Geoscience. Открити са петвъглеродната захар рибоза и, за първи път в извънземна проба, шествъглеродната глюкоза. Въпреки че тези захари не са доказателство за живот, тяхното откриване, заедно с предишни открития на аминокиселини, нуклеобази и карбоксилни киселини в пробите от Бену, показва, че градивните елементи на биологичните молекули са били широко разпространени в Слънчевата система.

За живота на Земята захарите дезоксирибоза и рибоза са ключови градивни елементи на ДНК и РНК. ДНК е основният носител на генетична информация в клетките. РНК изпълнява множество функции и животът, какъвто го познаваме, не би могъл да съществува без нея. Рибозата в РНК се използва в захарно-фосфатния „гръбнак“ на молекулата, който свързва верига от носещи информация нуклеобази.

„Всичките пет нуклеобази, използвани за изграждане на ДНК и РНК, заедно с фосфатите, вече са открити в пробите от Бену, донесени на Земята от OSIRIS-REx“, каза Фурукава. „Новото откриване на рибоза означава, че всички компоненти за формиране на молекулата РНК са налични в Бену.“

Откривирането на рибоза в астероидни проби не е пълна изненада. Рибоза вече е била намерена в два метеорита, открити на Земята. Важното при пробите от Бену е, че изследователите не са открили дезоксирибоза. Ако Бену е показателен, това означава, че рибозата може да е била по-разпространена от дезоксирибозата в средите на ранната Слънчева система.

Изследователите смятат, че наличието на рибоза и липсата на дезоксирибоза подкрепя хипотезата за „света на РНК“, където първите форми на живот са разчитали на РНК като основна молекула за съхранение на информация и за задвижване на химични реакции, необходими за оцеляване. „Днешният живот се основава на сложна система, организирана главно от три вида функционални биополимери: ДНК, РНК и протеини“, обяснява Фурукава. „Обаче ранният живот може да е бил по-опростен. РНК е водещият кандидат за първия функционален биополимер, защото може да съхранява генетична информация и да катализира много биологични реакции.“

Пробите от Бену съдържаха и една от най-разпространените форми на „храна“ (или енергия), използвана от живота на Земята – захарта глюкоза, което е първото доказателство, че важен енергиен източник за живота, какъвто го познаваме, също е бил присъстващ в ранната Слънчева система.

Мистериозна, древна „дъвка“

Втора статия в списание Nature Astronomy, ръководена от Скот Сандфорд от Изследователския център Еймс на НАСА в Силиконовата долина на Калифорния и Зак Гейнсфорт от Калифорнийския университет в Бъркли, разкрива подобно на дъвка вещество в пробите от Бену, което никога не е виждано преди в космически скали – нещо, което може да е помогнало да се постави основата на Земята за появата на съставките на живота. Изненадващото вещество вероятно се е формирало в ранните дни на Слънчевата система, когато младият родителски астероид на Бену се е затоплял.

Някога мека и гъвкава, но оттогава втвърдена, тази древна „космическа дъвка“ се състои от полимерни материали, изключително богати на азот и кислород. Такива сложни молекули биха могли да осигурят някои от химичните прекурсори, които са помогнали за задействане на живота на Земята, и намирането им в девствените проби от Бену е важно за учените, изучаващи как е започнал животът и дали той съществува извън нашата планета.

Наследственият астероид на Бену се е формирал от материали в слънчевата мъглявина – въртящия се облак от газ и прах, който е породил Слънчевата система – и е съдържал разнообразие от минерали и ледове. Когато астероидът започнал да се затопля поради естествена радиация, се образувало съединение, наречено карбамат, чрез процес, включващ амоняк и въглероден диоксид. Карбаматът е разтворим във вода, но е оцелял достатъчно дълго, за да се полимеризира, реагирайки със себе си и други молекули, за да образува по-големи и по-сложни вериги, неподатливи на вода. Това предполага, че се е формирал преди родителското тяло да се затопли достатъчно, за да стане водна среда.

„С това странно вещество гледаме, съвсем възможно, една от най-ранните промени на материалите, които са настъпили в тази скала“, каза Сандфорд. „На този примитивен астероид, който се е формирал в ранните дни на Слънчевата система, гледаме събития близо до началото на началото.“

Използвайки инфрачервен микроскоп, екипът на Сандфорд избра необичайни, богати на въглерод зърна, съдържащи изобилие от азот и кислород. След това започнаха това, което Сандфорд нарича „коваческа работа на молекулярно ниво“, използвайки Молекулярната леярна в Националната лаборатория Лорънс Бъркли в Бъркли, Калифорния. Прилагайки ултратънки слоеве платина, те укрепиха частица, заварили върху нея волфрамова игла, за да повдигнат миниатюрното зърно, и изстъргали фрагмента, използвайки фокусиран лъч от заредени частици.

Когато частицата стана хиляда пъти по-тънка от човешки косъм, те анализираха състава й чрез електронна микроскопия в Молекулярната леярна и рентгенова спектроскопия в Усъвършенствания светлинен източник на лаборатория Бъркли. Високата пространствена резолюция и чувствителните рентгенови лъчи на ALS позволиха безпрецедентен химичен анализ.

„Знаехме, че имаме нещо забележително в момента, в който изображенията започнаха да се появяват на монитора“, каза Гейнсфорт. „Беше като нищо, което някога сме виждали, и в продължение на месеци бяхме погълнати от данни и теории, докато се опитвахме да разберем какво точно е то и как би могло да се появи.“

Екипът проведе поредица от експерименти, за да изследва характеристиките на материала. Докато детайлите се появяваха, доказателствата сочеха, че странното вещество е било отложено на слоеве върху зърна от лед и минерали, присъстващи в астероида.

То също беше гъвкаво – пластичен материал, подобен на използвана дъвка или дори мека пластмаса. Всъщност по време на работата си с пробите изследователите забелязаха, че странният материал е гъвкав и се вдлъбнава при прилагане на натиск. Веществото беше полупрозрачно, а излагането на радиация го правеше крехко, като градински стол, оставен твърде много сезони на слънце.

„Гледайки химичния му състав, виждаме същите видове химични групи, които се срещат в полиуретана на Земята“, каза Сандфорд, „което прави този материал от Бену нещо подобно на ‘космическа пластмаса’.“

Древното астероидно вещество обаче не е просто полиуретан, който е подреден полимер. Този има по-„случайни, разнородни връзки и състав от елементи, който се различава от частица до частица“, каза Сандфорд. Но сравнението подчертава изненадващата природа на органичния материал, открит в астероидните проби на НАСА, и изследователският екип цели да изучава повече от него.

Преследвайки улики за това, което се е случило отдавна, дълбоко в недрата на астероид, учените могат по-добре да разберат младата Слънчева система – разкривайки прекурсорите и съставките на живота, които тя вече е съдържала, и колко далеч тези суровини може да са били разпръснати, благодарение на астероиди като Бену.

Изобилен прах от свръхнови

Друга статия в списание Nature Astronomy, ръководена от Ан Нгуен от космическия център Джонсън на НАСА в Хюстън, анализира предслънчеви зърна – прах от звезди, предшестващи нашата Слънчева система – намерени в два различни типа скали в пробите от Бену, за да научат повече за това къде се е формирало родителското му тяло и как е било променено от геоложки процеси. Смята се, че предслънчевият прах е бил общо добре смесен при формирането на нашата Слънчева система. Пробите имаха шест пъти повече прах от свръхнови, отколкото всеки друг изучаван астроматериал, което предполага, че родителското тяло на астероида се е формирало в регион на протопланетния диск, обогатен с прах от умиращи звезди.

Изследването също разкрива, че въпреки че родителският астероид на Бену е претърпял обширна промяна от течности, все още има джобове с по-малко променени материали в пробите, които предлагат прозрения за произхода му.

„Тези фрагменти запазват по-голямо изобилие от органична материя и предслънчеви силикатни зърна, за които е известно, че лесно се унищожават от водна промяна в астероидите“, каза Нгуен. „Тяхното запазване в пробите от Бену беше изненада и илюстрира, че някои материали са избягнали промяната в родителското тяло. Нашето изследване разкрива разнообразието от предслънчеви материали, които родителят е акумулирал, докато се е формирал.“

Космическият полетен център Годард на НАСА осигури цялостното управление на мисията, системно инженерство и гаранции за безопасност и мисия за OSIRIS-REx. Данте Лорета от университета в Аризона, Туксън, е главният изследовател. Университетът ръководи научния екип и планирането на научните наблюдения и обработката на данните на мисията. Lockheed Martin Space в Литълтън, Колорадо, изгради космическия апарат и осигури полетните операции. Годард и KinetX Aerospace отговаряха за навигацията на космическия апарат OSIRIS-REx. Кураторството за OSIRIS-REx се извършва в космическия център Джонсън на НАСА в Хюстън. Международните партньорства по тази мисия включват инструмента OSIRIS-REx Laser Altimeter от CSA (Канадската космическа агенция) и научно сътрудничество за астероидни проби с мисията Hayabusa2 на JAXA (Японската агенция за аерокосмически изследвания). OSIRIS-REx е третата мисия в програмата New Frontiers на НАСА, управлявана от космическия полетен център Маршал на НАСА в Хънтсвил, Алабама, за Дирекцията за научни мисии на агенцията във Вашингтон.