Je paradoxní, že studium vesmíru, pro naše oči zcela neobydleného a zbaveného života, nám může poskytnout vodítka k evoluci biologie na naší planetě.
Díky soustavě ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) objevil tým astronomů pod vedením Abubakara Fadula z Astronomického ústavu Maxe Plancka (MPIA) v protoplanetárním disku protohvězdy V883 Orionis složité organické molekuly (včetně první předběžné detekce etylenglykolu a glykolonitrilu).
Tyto sloučeniny jsou považovány za prekurzory stavebních kamenů života. Srovnání různých kosmických prostředí ukazuje, že množství a složitost těchto molekul se zvyšuje od oblastí formování hvězd až po plně vyvinuté planetární systémy. To naznačuje, že zárodky života se shromažďují ve vesmíru a jsou široce rozšířené. Zjištění byla publikována v časopise Astrophysical Journal Letters.
Po stopách životodárných molekul
Astronomové již objevili složité organické molekuly (COM) na různých místech spojených se vznikem planet a hvězd. COM jsou molekuly s více než pěti atomy, z nichž alespoň jeden je uhlík. Mnohé z nich jsou považovány za stavební kameny života, například aminokyseliny a nukleové kyseliny nebo jejich prekurzory.
Objev 17 molekul oxidu dusnatého v protoplanetárním disku V883 Orionis, včetně ethylenglykolu a glykolonitrilu, poskytuje dlouho hledaný klíčový střípek ve vývoji těchto molekul mezi fázemi před a po vzniku hvězd a jejich planetotvorných disků. Glykolonitril je prekurzorem aminokyselin glycinu a alaninu a také nukleobáze adeninu.
„Naše zjištění ukazuje na přímku chemického obohacování a rostoucí složitosti mezi mezihvězdnými mračny a plně vyvinutými planetárními systémy ,“ říká Abubakar Fadul, vedoucí studie, ve svém prohlášení.
Přechod od chladné protohvězdy k mladé hvězdě obklopené diskem prachu a plynu je doprovázen bouřlivou fází srážek plynu, intenzivním zářením a rychlým výronem plynu. Tyto energetické procesy by mohly zničit většinu složitých chemických látek, které se vytvořily v předchozích fázích. Vědci proto předpokládali takzvaný scénář „restartu“, v němž by sevětšina chemických sloučenin nezbytných pro vývoj směrem k životu musela reprodukovat v okolních hvězdných discích při vzniku komet, planetek a planet.
Nyní se zdá, že opak je pravdou,“ dodává Kamber Schwarz, spoluautor studie. Naše výsledky naznačují, že protoplanetární disky zdědily složité molekuly z dřívějších stádií a že tvorba složitých molekul může pokračovat i během stádia protoplanetárního disku.
Hledání mimozemského života
Období mezi energetickou protohvězdnou fází a vznikem protoplanetárního disku by totiž samo o sobě bylo příliš krátké na to, aby se složité molekuly vytvořily v detekovatelném množství. V důsledku toho mohou být podmínky, které předurčují biologické procesy, spíše rozšířené než omezené na jednotlivé planetární systémy.
Astronomové nalezli nejjednodušší organické molekuly, jako je metanol, v hustých oblastech prachu a plynu před vznikem hvězd. Za příznivých podmínek mohou obsahovat i složité sloučeniny včetně etylenglykolu, jednoho z druhů objevených u V883 Orionis.
Nedávno jsme zjistili, že ethylenglykol může vznikat ozařováním ethanolaminu, molekuly nedávno objevené ve vesmíru,“ potvrzuje Tushar Suhasaria, spoluautor studie. Toto zjištění podporuje myšlenku, že etylenglykol by mohl vznikat v takovém prostředí, ale také v pozdějších fázích molekulární evoluce, kde převládá UV záření.
Vědci mají různé teorie
V asteroidech, meteoritech a kometách sluneční soustavy se vyskytují vyvinutější látky zásadní pro biologii, jako jsou aminokyseliny, cukry a nukleobáze tvořící DNA a RNA.
Chemické reakce, při nichž dochází k syntéze těchto COM, probíhají za chladných podmínek, nejlépe v zrnkách ledového prachu, která se pak srážejí a vytvářejí větší objekty. Skryté v těchto směsích hornin, prachu a ledu zůstávají často nepovšimnuty. Přístup k těmto molekulám je možný pouze vykopáním pomocí kosmických sond nebo vnějším ohřevem, který led odpaří.
Podobný proces zahřívání probíhá v systému V883 Orionis. Centrální hvězda stále roste a zároveň akretuje plyn z okolního disku, až nakonec zažehne termonukleární oheň ve svém jádře. Během těchto období růstu se padající plyn zahřívá a vytváří intenzivní záblesky záření.
„Tyto výbuchy jsou dostatečně silné na to, aby ohřály okolní disk na jinak chladné prostředí a uvolnily námi zjištěné chemické látky,“ uzavírá Fadul. Složité molekuly, jako je ethylenglykol a glykolonitril, vyzařují na rádiových frekvencích. ALMA je pro detekci těchto signálů ideální, a kdo ví, co dalšího bychom mohli objevit?