Iskede kometer, der styrtede ned på Jorden for millioner af år siden kunne have produceret liv, der bygger organiske forbindelser.
Den tidlige jord var ikke meget gæstfri, når det kom til at springe startlivet. Faktisk viser ny forskning, at livet på Jorden måske er kommet ud af denne verden.
Lawrence Livermore-videnskabsmand Nir Goldman og University of Ontario Institute of Technology kollega Isaac Tamblyn (en tidligere LLNL postdoc) fandt, at iskolde kometer, der styrtede ned på Jorden for milliarder af år siden kunne have produceret livsopbygning af organiske forbindelser, herunder byggestenene til proteiner og nucleobases-par af DNA og RNA.
Syntese af prebiotiske kulbrinter i påvirkningen af enkle iskolde blandinger på den tidlige jord.
Kometer indeholder en række enkle molekyler, såsom vand, ammoniak, methanol og kuldioxid, og en påvirkningshændelse med en planetarisk overflade ville give en rigelig forsyning med energi til at drive kemiske reaktioner.
”Fluxen af organisk stof til Jorden via kometer og asteroider i perioder med kraftigt bombardement kan have været så højt som 10 billioner kilogram pr. År, hvilket har leveret op til flere størrelsesordener større masse organiske organiske stoffer end hvad der sandsynligvis eksisterede på planeten, ”Sagde Goldman.
Goldmans tidligere arbejde er baseret på beregningsintensive modeller, der i fortiden kun kunne fange 10-30 picosekunder af en kometpåvirkningsbegivenhed. Dog nye simuleringer, der blev udviklet på LLNLs supercomputere Rzcereal og Aztec, brugte Goldman meget mere beregningseffektive modeller og var i stand til at fange hundredevis af picosekunder af påvirkningerne - meget tættere på kemisk ligevægt.
"Som et resultat observerer vi nu meget forskellige og en bredere vifte af kulbrinte-kemiske produkter, der ved påvirkning kunne have skabt organisk materiale, der til sidst førte til liv," sagde Goldman.
Kometer kan variere i størrelse fra 1,6 kilometer op til 56 kilometer. Kometer, der passerer jordens atmosfære, opvarmes eksternt, men forbliver cool internt. Ved påvirkning med planetoverfladen genereres en chokbølge på grund af den pludselige komprimering. Stødbølger kan skabe pludselige, intense tryk og temperaturer, som kan påvirke kemiske reaktioner i en komet, før det interagerer med det omgivende planetariske miljø. En skråt kollision, hvor en udenjordisk iskrop påvirker en planetarisk atmosfære med et blikende slag, kan generere termodynamiske forhold, der er befordrende for organisk syntese. Disse processer kan resultere i, at betydelige koncentrationer af organiske arter leveres til Jorden.
Holdet fandt, at moderat stødtryk og temperaturer (ca. 360.000 atmosfære af tryk og 4.600 grader Fahrenheit) i en kulsyre-rig isblanding producerede et antal nitrogenholdige heterocyklusser, der dissocierer og danner funktionaliserede aromatiske kulbrinter ved ekspansion og afkøling. Disse menes at være prebiotiske forstadier til DNA- og RNA-basepar.
I modsætning hertil resulterede højere chokforhold (ca. 480.000 til 600.000 atmosfæres tryk og 6.200-8.180 grader Fahrenheit) i syntese af methan og formaldehyd samt nogle langkædede carbonmolekyler. Det er kendt, at disse forbindelser fungerer som forløbere for aminosyrer og kompleks organisk syntese. Alle chokkomprimeringssimuleringer ved disse betingelser har frembragt betydelige mængder af nye, enkle carbon-nitrogenbundne forbindelser ved ekspansion og afkøling, som er kendte prebiotiske forstadier.
"Økonomiske påvirkninger kan resultere i syntese af prebiotiske molekyler uden behov for andre 'specielle' betingelser, såsom tilstedeværelsen af katalysatorer, UV-stråling eller særlige allerede eksisterende forhold på en planet," sagde Goldman. "Disse data er kritiske for at forstå betydningen af påvirkningsbegivenheder i dannelsen af livsopbyggende forbindelser både på den tidlige jord og på andre planeter og for at lede fremtidig eksperimentering i disse områder."
via Lawrence Livemore National Laboratory