Meteoriten-Entdeckung: Schlüsselbaustein für organische Moleküle

0

Wissenschaftler aus Japan und der NASA haben das Vorhandensein eines organischen Schlüsselmoleküls in Meteoriten bestätigt, das möglicherweise zum Aufbau anderer organischer Moleküle verwendet wurde, einschließlich einiger, die vom Leben genutzt werden.

Die Entdeckung bestätigt Theorien über die Bildung organischer Verbindungen in extraterrestrischen Umgebungen.
Die Chemie des Lebens basiert auf organischen Verbindungen, Molekülen, die Kohlenstoff und Wasserstoff enthalten, die auch Sauerstoff, Stickstoff und andere Elemente enthalten können.

Obwohl organische Moleküle häufig mit Leben in Verbindung gebracht werden, können sie auch durch nicht-biologische Prozesse entstehen und sind nicht unbedingt ein Indikator für Leben.

Ein anhaltendes Rätsel bezüglich des Ursprungs des Lebens ist, wie die Biologie aus nicht-biologischen chemischen Prozessen, der sogenannten präbiotischen Chemie, entstanden sein könnte. Organische Moleküle aus Meteoriten könnten eine der Quellen für organische Verbindungen sein, die zur Entstehung von Leben auf der Erde führten.
Associate Professor Yasuhiro Oba von der Hokkaido Universität, Japan, leitete ein internationales Forscherteam, das das Vorhandensein eines präbiotischen organischen Moleküls namens Hexamethylentetramin (HMT) in drei verschiedenen kohlenstoffreichen Meteoriten entdeckte.

Ihre Entdeckung bestätigt Modelle und Theorien, die HMT als ein wichtiges Molekül bei der Bildung von organischen Verbindungen in interstellaren Umgebungen vorschlagen.

“HMT ist ein Schlüsselstück eines Puzzles, das das gesamte Bild der chemischen Evolution im Weltraum zeichnet”, sagt Oba, Hauptautor eines Artikels über die Forschung, der im Dezember 2020 in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde. “Um die Bildung von meteoritischen organischen Molekülen wie Aminosäuren und Zuckern zu erklären, sind zwei leicht verdampfbare (flüchtige) Moleküle, Formaldehyd und Ammoniak, in Asteroiden, den Mutterkörpern vieler Meteoriten, notwendig. Da sie jedoch aufgrund ihrer hohen Flüchtigkeit leicht aus asteroiden Umgebungen verloren gehen, fragen sich die Wissenschaftler, wie genug zur Verfügung gestanden haben könnte, um die gefundenen meteoritischen organischen Moleküle aufzubauen. HMT verdampft nicht einmal bei Raumtemperatur, und es kann beide Moleküle bilden, wenn es mit flüssigem Wasser im Inneren von Asteroiden erhitzt wird.

Der Fund von HMT in Meteoriten bestätigt die Hypothese, dass es eine stabile Quelle für Ammoniak und Formaldehyd in Asteroiden ist.”
Früh in der Geschichte des Sonnensystems könnten viele Asteroiden durch Kollisionen oder den Zerfall radioaktiver Elemente aufgeheizt worden sein.

Wenn einige Asteroiden warm genug waren und flüssiges Wasser hatten, könnte HMT zerfallen sein, um Bausteine wie Formaldehyd und Ammoniak zu liefern, die wiederum reagierten, um andere wichtige biologische Moleküle zu bilden, die in Meteoriten gefunden wurden, einschließlich Aminosäuren. Einige Arten von Aminosäuren werden vom Leben verwendet, um Proteine zu bilden, die zum Aufbau von Strukturen wie Haaren und Nägeln verwendet werden oder um chemische Reaktionen zu beschleunigen oder zu regulieren.
“Diese Ergebnisse werfen ein Licht auf die verschiedenen Möglichkeiten, wie sich Aminosäuren in extraterrestrischen Umgebungen bilden können”, sagte Jason Dworkin, ein Co-Autor der Arbeit am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. “Dies kann weiter erforscht werden, wenn man die Proben von Japans Hayabusa2 und NASAs OSIRIS-REx Missionen vergleicht.

Diese Raumsonden sammelten Material von Asteroiden mit einer anscheinend unterschiedlichen Geschichte von flüssigem Wasser.

Wenn es eines Tages eine Mission gibt, die eine Probe von einem Kometenkern zurückbringt, können wir vielleicht sehen, ob es eine Verbindung zwischen HMT in Kometen und Asteroiden gibt.”

Während die Vielfalt der organischen Verbindungen in Meteoriten gut dokumentiert ist, bleiben viele Fragen über die Prozesse, durch die diese Verbindungen gebildet wurden.

Die wichtigsten Meteorite in diesem Forschungsbereich sind kohlenstoffhaltige Chondrite, steinige Meteorite, die hohe Anteile an Wasser und organischen Verbindungen enthalten.

Experimentelle Modelle haben gezeigt, dass eine Kombination aus Wasser, Ammoniak und Methanol, wenn sie photochemischen und thermischen Bedingungen unterworfen wird, die in extraterrestrischen Umgebungen üblich sind, eine Reihe von organischen Verbindungen hervorbringt, von denen die häufigste HMT ist.

Interstellares Eis ist reich an Methanol. Hypothetisch gesehen sollte HMT in wasserhaltigen extraterrestrischen Materialien häufig vorkommen, aber bis zu dieser Studie wurde es nicht nachgewiesen.
HMT zerfällt wahrscheinlich, wenn es Prozessen ausgesetzt wird, die bei der Analyse von organischen Verbindungen in Meteoriten üblich sind, und wurde daher in anderen Studien möglicherweise nicht entdeckt, obwohl es vorhanden war.

Die Wissenschaftler entwickelten eine Methode, die spezifisch HMT aus Meteoriten mit minimalem Zerfall extrahiert.

Diese Methode ermöglichte es ihnen, signifikante Mengen von HMT und HMT-Derivaten aus den Meteoriten Murchison, Murray und Tagish Lake zu isolieren.
Da es auf der Erde reichlich Leben gibt, mussten die Forscher sicher sein, dass das in den Meteoriten gefundene HMT tatsächlich extraterrestrisch ist und nicht nur von einer Kontamination durch irdisches Leben stammt. “Das Murchison-Fragment, das in dieser Studie verwendet wurde, stammte aus dem Chicago Field Museum, das viele Jahre lang in einem versiegelten Behälter aufbewahrt wurde, und ist das am wenigsten kontaminierte und ursprünglichste Stück Murchison, das wir je auf Aminosäuren untersucht haben, was uns mehr Vertrauen gibt, dass das HMT

Share.

Leave A Reply