Før der var liv, som vi kender det, var der molekyler. Men værten af trin, der fører op til denne overgang, er stadig et af videnskabens elskede mysterier.
Ny forskning antyder, at livets byggeklodser - prebiotiske molekyler - kan dannes i planeternes atmosfære, hvor støvet giver en sikker platform at danne på og forskellige reaktioner med det omgivende plasma giver nok energi, der er nødvendig for at skabe liv.
”Hvis livsdannelsen er som et puslespil - et meget stort og kompliceret puslespil - kan jeg forestille mig prebiotiske molekyler som nogle af de individuelle puslespil,” sagde St. Andrews-professor Dr. Craig Stark. ”At sammensætte stykkerne danner du mere komplicerede biologiske strukturer, der skaber et klarere, mere genkendeligt billede. Og når alle brikkerne er på plads, er det resulterende billede livet. ”
Vi tror i øjeblikket, at der dannes prebiotiske molekyler på de små iskerner i det interstellare rum. Selvom dette kan synes at være i modstrid med den let accepterede tro på, at liv i rummet er umuligt, giver overfladen af kornet faktisk et dejligt gæstfri miljø, som livet kan dannes, da det beskytter molekyler mod skadelig rumstråling.
"Molekyler dannes på støvoverfladen fra adsorption af atomer og molekyler fra den omgivende gas," fortalte Stark til Space Magazine. "Hvis de relevante ingredienser til fremstilling af en bestemt molekylær forbindelse er tilgængelige, og betingelserne er rigtige, er du i forretning."
Ved "betingelser" antyder Stark den anden ingrediens, der er nødvendig: energi. De enkle molekyler, der befolker galaksen, er relativt stabile; uden en utrolig mængde energi danner de ikke nye obligationer. Man har troet, at der netop kan opstå liv i lynnedslag og vulkanudbrud.
Så Stark og hans kolleger vendte øjnene mod eksoplaneterne, hvor støv er nedsænket i et plasma fuld af positive ioner og negative elektroner. Her kan de elektrostatiske interaktioner mellem støvpartikler og plasma give den høje energi, der er nødvendig for at danne prebiotiske forbindelser.
I et plasma opsamler støvkornet hurtigt de frie elektroner og bliver negativt ladet. Dette skyldes, at elektroner er lettere og derfor hurtigere end positive ioner. Når støvkornet er negativt ladet, tiltrækker det en strøm af positive ioner, som vil accelerere mod støvpartiklen og kollidere med mere energi, end de ville gøre i et neutralt miljø.
For at teste dette undersøgte forfatterne et eksempel på en atmosfære, som gjorde det muligt for dem at undersøge de forskellige processer, der kan omdanne den ioniserede gas til et plasma såvel som at bestemme, om plasmaet ville føre til energiske nok reaktioner.
”Som et bevis på princippet så vi på sekvensen af kemiske reaktioner, der fører til dannelse af den enkleste aminosyre glycin,” sagde Stark. Aminosyrer er gode eksempler på prebiotiske molekyler, fordi de er nødvendige til dannelse af proteiner, peptider og enzymer.
Deres modeller viste, at "plasmaionerne faktisk kan accelereres til tilstrækkelige energier, der overskrider aktiveringsenergierne til dannelse af formaldehyd, ammoniak, brintcyanid og i sidste ende aminosyreglycin," fortalte Stark til Space Magazine. ”Dette har muligvis ikke været muligt, hvis plasmaet var fraværende.”
Forfatterne demonstrerede, at der med beskedne plasmatemperaturer er tilstrækkelig energi til at danne det prebiotiske molekyle glycin. Højere temperaturer kan også muliggøre mere komplekse reaktioner og derfor mere komplicerede prebiotiske molekyler.
Stark og hans kolleger demonstrerede en levedygtig vej til dannelsen af et prebiotisk molekyle og derfor liv under tilsyneladende almindelige betingelser. Mens livets oprindelse kan forblive en af videnskabens elskede mysterier, fortsætter vi med at få en bedre forståelse, et puslespil ad gangen.
Papiret er accepteret til offentliggørelse i tidsskriftet Astrobiology og kan downloades her.
