Pengantar
Pada tahun 2021, misi luar angkasa Hayabusa2 berhasil mengirimkan sepotong asteroid 162173 Ryugu ke Bumi — lima gram materi tertua dan paling murni yang tersisa dari pembentukan tata surya 4.5 miliar tahun lalu. Musim semi lalu, para ilmuwan mengungkapkan bahwa komposisi kimiawi asteroid mencakup 10 asam amino, penyusun protein. Penemuan tersebut menambah bukti bahwa sup purba yang darinya kehidupan di Bumi muncul mungkin telah dibumbui dengan asam amino dari potongan-potongan asteroid.
Tapi dari mana asam amino ini berasal? Asam amino yang mengalir melalui ekosistem kita adalah produk metabolisme sel, kebanyakan pada tanaman. Mekanisme nonbiologis apa yang bisa menempatkan mereka di meteorit dan asteroid?
Para ilmuwan telah memikirkan beberapa cara, dan kerja terbaru oleh para peneliti di Jepang menunjukkan hal baru yang signifikan: mekanisme yang menggunakan sinar gamma untuk memalsukan asam amino. Penemuan mereka membuat meteorit semakin mungkin berkontribusi pada asal usul kehidupan di Bumi.
Terlepas dari cap mereka sebagai bagian penting dari kimia kehidupan, asam amino adalah molekul sederhana yang dapat dimasak dengan mudah dari senyawa karbon, oksigen, dan nitrogen jika ada energi yang cukup. Tujuh puluh tahun yang lalu, eksperimen terkenal oleh Stanley Miller dan Harold Urey membuktikan bahwa pelepasan listrik dalam campuran gas metana, amonia, dan hidrogen (yang pada saat itu secara keliru dianggap meniru atmosfer awal Bumi) adalah semua yang diperlukan untuk membuat campuran dari senyawa organik yang mengandung asam amino. Pekerjaan laboratorium selanjutnya menunjukkan bahwa asam amino juga berpotensi terbentuk di sedimen dekat lubang hidrotermal di dasar laut, dan a penemuan di tahun 2018 menegaskan bahwa hal ini kadang-kadang terjadi.
Kemungkinan bahwa asam amino asli mungkin berasal dari luar angkasa mulai muncul setelah tahun 1969, ketika dua meteorit besar — meteorit Murchison di Australia barat dan meteorit Allende di Meksiko — ditemukan segera setelah benturan. Keduanya adalah chondrites karbon, kelas meteorit langka yang menyerupai Ryugu yang menurut para ilmuwan bertambah dari benda es yang lebih kecil setelah tata surya pertama kali terbentuk. Keduanya juga mengandung asam amino dalam jumlah kecil namun signifikan, meskipun para ilmuwan tidak dapat mengesampingkan kemungkinan bahwa asam amino tersebut merupakan kontaminan atau produk sampingan dari dampaknya.
Namun, para ilmuwan luar angkasa tahu bahwa benda debu es yang membentuk kondrit karbon kemungkinan besar mengandung air, amonia, dan molekul karbon kecil seperti aldehida dan metanol, sehingga konstituen unsur asam amino pasti ada. Mereka hanya membutuhkan sumber energi untuk memfasilitasi reaksi. Pekerjaan eksperimental menunjukkan bahwa radiasi ultraviolet dari supernova mungkin cukup kuat untuk melakukannya. Tabrakan antara badan debu juga bisa memanaskannya cukup untuk menghasilkan efek serupa.
“Kami tahu banyak cara membuat asam amino secara biologis,” kata Scott Sandford, seorang ahli astrofisika laboratorium di Pusat Penelitian Ames NASA. "Dan tidak ada alasan untuk berharap bahwa itu semua tidak terjadi."
Kini tim peneliti di Universitas Nasional Yokohama di Jepang dipimpin oleh para ahli kimia Yoko Kebukawa dan Kensei Kobayashi telah menunjukkan bahwa sinar gamma juga bisa menghasilkan asam amino di chondrites. Dalam pekerjaan baru mereka, mereka menunjukkan bahwa sinar gamma dari unsur radioaktif di kondrit – kemungkinan besar aluminium-26 – dapat mengubah senyawa karbon, nitrogen, dan oksigen menjadi asam amino.
Tentu saja, sinar gamma dapat menghancurkan senyawa organik semudah membuatnya. Namun dalam percobaan tim Jepang, “peningkatan produksi asam amino oleh radioisotop lebih efektif daripada dekomposisi,” kata Kebukawa, sehingga sinar gamma menghasilkan lebih banyak asam amino daripada menghancurkannya. Dari tingkat produksi yang diamati dalam percobaan mereka, para peneliti menghitung dengan sangat kasar bahwa sinar gamma dapat meningkatkan konsentrasi asam amino di asteroid chondrite yang mengandung karbon ke tingkat yang terlihat di meteorit Murchison hanya dalam waktu 1,000 tahun atau sebanyak 100,000 tahun. .
Karena sinar gamma, tidak seperti sinar ultraviolet, dapat menembus jauh ke dalam interior asteroid atau meteorit, mekanisme ini dapat memiliki relevansi ekstra dengan skenario asal usul kehidupan. “Ini membuka lingkungan baru di mana asam amino dapat dibuat,” kata Sandford. Jika meteorit cukup besar, "bagian tengahnya dapat bertahan dari masuknya atmosfer bahkan jika bagian luarnya menghilang," jelasnya. "Jadi Anda tidak hanya membuat [asam amino] tetapi Anda membuatnya di jalur menuju planet."
Pengantar
Salah satu syarat dari mekanisme baru ini adalah sejumlah kecil air cair harus ada untuk mendukung reaksi. Itu mungkin tampak seperti batasan yang signifikan - “Saya dapat dengan mudah membayangkan bahwa orang berpikir air cair hampir tidak ada di lingkungan luar angkasa,” kata Kebukawa. Tapi meteorit kondrit karbon penuh dengan mineral seperti silikat terhidrasi dan karbonat yang hanya terbentuk dengan adanya air, jelasnya, dan sejumlah kecil air bahkan ditemukan terperangkap di dalam beberapa butir mineral di kondrit.
Dari bukti mineralogi tersebut, kata Vassilissa Vinogradoff, seorang ahli astrokimia di Universitas Aix-Marseille di Prancis, para ilmuwan mengetahui bahwa asteroid muda mengandung air cair dalam jumlah yang signifikan. “Fase perubahan berair dari tubuh-tubuh ini, yaitu ketika asam amino yang dimaksud memiliki kesempatan untuk terbentuk, adalah periode sekitar satu juta tahun,” katanya – lebih dari cukup lama untuk menghasilkan jumlah asam amino yang diamati. dalam meteorit.
Sandford mencatat bahwa dalam percobaan yang dia dan peneliti lain lakukan, iradiasi campuran es seperti yang ada di awan molekul antarbintang purba dapat menimbulkan ribuan senyawa yang relevan dengan kehidupan, termasuk gula dan nukleobasa, “dan asam amino hampir selalu ada di alam semesta. mencampur. Jadi alam semesta tampaknya terprogram untuk membuat asam amino.”
Vinogradoff menggemakan pandangan itu dan mengatakan bahwa keragaman senyawa organik yang dapat hadir dalam meteorit sekarang diketahui sangat luas. “Pertanyaannya lebih mengarah pada: Mengapa molekul-molekul ini terbukti penting bagi kehidupan di Bumi?” dia berkata. Mengapa, misalnya, kehidupan terestrial hanya menggunakan 20 dari jumlah asam amino yang dapat diproduksi - dan mengapa hampir secara eksklusif menggunakan struktur "tangan kiri" dari molekul-molekul tersebut ketika bayangan cermin struktur "tangan kanan" secara alami terbentuk dalam kelimpahan yang sama? Itu mungkin misteri yang mendominasi studi kimia tentang asal usul kehidupan paling awal di masa depan.
