개요
2021년 하야부사2 우주 임무는 소행성 162173 류구의 한 조각을 지구로 성공적으로 전달했습니다. 이 조각은 4.5억 년 전 태양계 형성 후 남은 가장 오래되고 가장 깨끗한 물질 10g입니다. 지난 봄, 과학자들은 소행성의 화학적 구성이 단백질의 빌딩 블록인 XNUMX개의 아미노산을 포함하고 있음을 밝혔습니다. 이 발견은 지구상의 생명체가 생겨난 원시 수프가 소행성 조각에서 추출한 아미노산으로 맛을 낸 것일 수 있다는 증거에 추가되었습니다.
그러나이 아미노산은 어디에서 왔습니까? 우리 생태계를 흐르는 아미노산은 주로 식물에서 세포 대사의 산물입니다. 어떤 비 생물학적 메커니즘이 그들을 운석과 소행성에 넣을 수 있었습니까?
과학자들은 여러 가지 방법을 생각했고, 최근의 일 일본의 연구자들은 감마선을 사용하여 아미노산을 생성하는 중요한 새로운 메커니즘을 지적합니다. 그들의 발견은 운석이 지구상의 생명의 기원에 기여했을 가능성이 훨씬 더 높아 보입니다.
생명 화학의 필수적인 부분이라는 특징에도 불구하고, 아미노산은 충분한 에너지가 있는 경우 탄소, 산소 및 질소 화합물로부터 교묘하게 요리될 수 있는 간단한 분자입니다. XNUMX년 전 Stanley Miller와 Harold Urey의 유명한 실험은 메탄, 암모니아 및 수소(당시에는 지구의 초기 대기를 모방한 것으로 잘못 생각됨)의 기체 혼합물에서 전기 방전이 다음과 같은 혼합물을 만드는 데 필요한 전부라는 것을 증명했습니다. 아미노산을 포함하는 유기화합물. 이후의 실험실 작업은 아미노산이 해저의 열수 분출구 근처의 퇴적물에서도 잠재적으로 형성될 수 있다고 제안했습니다. 2018년 발견 가끔 발생하는 것을 확인했습니다.
원래의 아미노산이 우주에서 왔을 가능성은 1969년 이후 두 개의 큰 운석(오스트레일리아 서부의 머치슨 운석과 멕시코의 아옌데 운석)이 충돌 후 즉시 회수되면서 주목받기 시작했습니다. 둘 다 탄소질 콘드라이트(carbonaceous chondrites)로 과학자들은 태양계가 처음 형성된 후 더 작은 얼음 덩어리에서 부착된 것으로 생각하는 류구(Ryugu)와 유사한 희귀한 종류의 운석입니다. 과학자들은 아미노산이 오염물질이거나 영향의 부산물일 가능성을 배제할 수 없었지만 둘 다 작지만 상당한 양의 아미노산을 함유하고 있었습니다.
그럼에도 불구하고 우주 과학자들은 탄소질 콘드라이트를 형성하는 얼음 먼지 덩어리가 물, 암모니아, 알데히드 및 메탄올과 같은 작은 탄소 분자를 포함할 가능성이 높기 때문에 아미노산의 원소 구성 요소가 존재했을 것이라는 것을 알고 있었습니다. 그들은 반응을 촉진하기 위해 에너지원만 필요했습니다. 실험적 작업은 초신성에서 나오는 자외선 복사가 충분히 강할 수 있음을 시사했습니다. 분진체 사이의 충돌도 비슷한 효과를 내기에 충분할 정도로 가열되었을 수 있습니다.
"우리는 아미노산을 생물학적으로 만드는 많은 방법을 알고 있습니다."라고 말했습니다. 스콧 샌드포드, NASA의 Ames 연구 센터의 실험실 천체 물리학 자. "그리고 그것들이 모두 일어나지 않았다고 기대할 이유가 없습니다."
이제 화학자들이 이끄는 일본 요코하마 국립 대학의 연구원 팀 케부카와 요코 와 고바야시 켄세이 감마선이 콘드라이트에서 아미노산을 생산할 수도 있음을 보여주었습니다. 그들의 새로운 작업에서 그들은 콘드라이트(대부분 알루미늄-26)의 방사성 원소에서 나오는 감마선이 탄소, 질소 및 산소 화합물을 아미노산으로 전환할 수 있음을 보여주었습니다.
물론 감마선은 유기 화합물을 만들 수 있는 만큼 쉽게 파괴할 수 있습니다. 그러나 일본 팀의 실험에서 "방사성 동위원소에 의한 아미노산 생산의 강화는 분해보다 더 효과적"이라고 Kebukawa는 말했습니다. 그래서 감마선은 그들이 파괴하는 것보다 더 많은 아미노산을 생산했습니다. 그들의 실험에서 관찰된 생산 속도로부터 연구원들은 감마선이 탄소질 콘드라이트 소행성의 아미노산 농도를 짧게는 1,000년에서 많게는 100,000년 동안 머치슨 운석에서 볼 수 있는 수준으로 올릴 수 있었다는 것을 매우 대략적으로 계산했습니다. .
감마선은 자외선과 달리 소행성이나 운석 내부 깊숙이 침투할 수 있기 때문에 이 메커니즘은 생명의 기원 시나리오와 더 관련이 있을 수 있습니다. "그것은 아미노산이 만들어질 수 있는 완전히 새로운 환경을 열어줍니다."라고 Sandford는 말했습니다. 운석이 충분히 크면 “외부가 떨어져 나가더라도 운석의 가운데 부분은 대기 진입에서 살아남을 수 있다”고 그는 설명했다. "그래서 당신은 [아미노산]을 만들 뿐만 아니라 행성에 도달하는 길에서 만들고 있는 것입니다."
개요
새로운 메커니즘의 한 가지 요구 사항은 반응을 지원하기 위해 소량의 액체 물이 존재해야 한다는 것입니다. 이는 상당한 한계처럼 보일 수 있습니다. "사람들이 우주 환경에는 액체 상태의 물이 거의 존재하지 않는다고 생각한다는 것을 쉽게 상상할 수 있습니다."라고 Kebukawa는 말했습니다. 그러나 탄소질 콘드라이트 운석은 물이 있을 때만 형성되는 수화된 규산염 및 탄산염과 같은 광물로 가득 차 있으며 콘드라이트의 일부 광물 알갱이 내부에 소량의 물이 갇혀 있는 것도 발견되었다고 그녀는 설명했습니다.
그러한 광물학적 증거로부터 바실리사 비노그라도프프랑스 Aix-Marseille 대학의 천체화학자인 , 과학자들은 어린 소행성이 상당한 양의 액체 상태의 물을 가지고 있다는 것을 알고 있습니다. "문제의 아미노산이 형성될 수 있는 이 신체의 수성 변화 단계는 약 백만 년의 기간이었습니다."라고 그녀는 말했습니다. 운석에서.
Sandford는 그와 다른 연구자들이 수행한 실험에서 원시 성간 분자 구름에 있는 것과 같은 얼음 혼합물에 대한 조사는 당과 핵염기를 포함하여 생명체와 관련된 수천 가지 화합물을 생성할 수 있다고 지적합니다. 혼합. 따라서 우주는 아미노산을 만들기 위해 유선으로 연결되어 있는 것 같습니다.”
비노그라도프는 그 견해에 동조하며 운석에 존재할 수 있는 유기 화합물의 다양성이 이제 방대한 것으로 알려져 있다고 말했습니다. "질문은 다음과 같이 바뀌었습니다. 이 분자가 지구상의 생명체에 중요한 것으로 입증된 이유는 무엇입니까?" 그녀가 말했다. 예를 들어, 육상 생물이 생산할 수 있는 아미노산 중 20개만 사용하는 이유는 무엇입니까? 자연스럽게 똑같이 풍부하게 형성됩니까? 그것들은 미래의 생명의 초기 기원에 대한 화학 연구를 지배하는 미스터리일 수 있습니다.
