Молекулы пребиотиков могут формироваться в атмосферах экзопланет

Новое исследование предполагает, что пребиотические молекулы могут образовываться в атмосферах планет: платформой для их формирования служит атмосферная пыль, а различные реакции, происходящие в окружающей плазме, дают достаточное количество энергии для зарождения жизни.

“Если формирование жизни – это паззл, то молекулы пребиотиков можно считать отдельными его кусочками. Соединяя эти части паззла, можно создавать более сложные биологические структуры, и получить более ясную и узнаваемую картину. А когда все части стоят на своем месте, в результате получается целостная картина жизни”, - говорит профессор Крейг Старк (Craig Stark).

В настоящее время принято считать, что пребиотические молекулы формируются на крохотных частицах пыли в межзвездном пространстве. Несмотря на то, что кажется, это противоречит главному общепринятому утверждению, - о том, что жизнь в космосе невозможна, - ученые считают, что на частицах пыли окружение вполне благоприятно для зарождения жизни, так как они защищают молекулы от вредного космического излучения.

“Молекулы образуются на поверхности пыли благодаря адсорбции атомов и молекул из окружающего газа”, - говорит Старк. “Если доступны ингредиенты, подходящие для создания определенной молекулы, и условия благоприятны, - все получается”.

Под «условиями» Старк намекает на второй необходимый ингредиент: энергию. Простые молекулы, которые населяют галактику, относительно стабильны; без достаточного количества энергии они не станут формировать новые связи.

Поэтому Старк и его коллеги обратились к атмосферам экзопланет, где пыль погружена в плазму, полную положительно заряженных ионов и отрицательных электронов. Здесь электростатические взаимодействия частиц пыли с плазмой могут давать достаточное количество энергии, необходимой для формирования пребиотических компонентов.

В плазме частица пыли быстро поглотит свободные электроны и станет негативно заряженной. Это происходит потому, что электроны легче, и, следовательно, быстрее позитивных ионов. Когда частица пыли негативно заряжена, она привлечет к себе поток позитивных ионов, которые будут ускоряться на пути к частице пыли, следовательно, столкновение будет происходить с большей силой, чем это случилось бы в нейтральном окружении. Чтобы проверить эту гипотезу, авторы создали модель атмосферы, которая позволила им изучить различные процессы, которые могут превращать ионизированный газ в плазму, так же, как определить, может ли плазма спровоцировать достаточно энергетическую реакцию.

“Для доказательства мы наблюдали за последовательными химическими реакциями, которые привели к формированию простейшей аминокислоты – глицина”, - говорит Старк. Аминокислоты – великолепный пример пребиотических молекул, так как они необходимы для формирования белков, пептидов и энзимов.

Их модели показали, что “ионы плазмы действительно могут разгоняться и вырабатывать достаточно энергии для образования формальдегида, аммиака, цианводорода и, наконец, аминокислоты глицина. Это было бы невозможно, если бы отсутствовала плазма, - говорит Старк.

Авторы продемонстрировали, что при достаточно скромном температурном режиме в плазме вырабатывается достаточное количество энергии для формирования глицина.Более высокие температуры так же могут провоцировать более сложные реакции, и, таким образом, в результате будут вырабатываться более сложные пребиотические молекулы.

Эта работа будет опубликована в журнале Astrobiology.