Første ægte sukker opdaget i det interstellare rum

Det, der gør denne opdagelse betydningsfuld, er ikke kun molekylets identitet, men også dets overflod. Erythrulose ser ud til at være mindst otte gange mere udbredt end simplere tre-carbon sukkerarter (som glycolaldehyd) i samme område, hvilket gør det til den dominerende sukkerart, der er påvist i det interstellare rum .

Hvordan det blev opdaget

Holdet brugte to af de mest følsomme radioteleskoper i Spanien – Yebes 40-meter teleskopet og IRAM 30-meter teleskopet – til at udføre ultrasensitive, bredbåndede spektralundersøgelser af molekylærskyen G+0.693-0.027 .

Hvert molekyle har en unik rotationssignatur, en slags kemisk fingeraftryk, der viser sig som specifikke spektrallinjer, når det ses gennem et radioteleskop. Forskerne matchede de svage radiosignaler fra skyen mod laboratoriemålte spektre af erythrulose og bekræftede dets tilstedeværelse ud over enhver rimelig tvivl .

Søgningen var mulig takket være omhyggeligt laboratoriearbejde offentliggjort år tidligere. I 2021 havde forskere ved University of the Basque Country (UPV/EHU) allerede bestemt den hyperpræcise molekylære struktur af erythrulose og skabt det spektroskopiske køreplan, der var nødvendigt for en endegyldig påvisning i rummet .

Hvordan et sukker dannes i rummets kulde

Rummet mellem stjernerne er ufatteligt koldt og stort set tomt. Så hvordan samles et sukkermolekyle der?

Den førende model, understøttet af kvantekemiske simuleringer, foreslår, at erythrulose dannes på overfladen af islagte støvkorn . Energirige processer – drevet af kosmisk strålebombardement og ultraviolet stråling – sætter gang i kemiske reaktioner mellem simplere to-carbon aldehyder og alkoholer, der sidder fast på kornene . Når molekylerne først er dannet, frigives de til gasfasen gennem sputtering, en proces, der minder om sandblæsning forårsaget af chokbølger.

Skyen G+0.693-0.027 er særlig god til dette. Det er et område med igangværende sky-sky kollision, som skaber kraftige chok, der slår molekyler løs fra kornoverflader og ind i påviselige gasfase-mængder . Den samme sky har allerede givet mere end 20 førstegangsdetektioner af interstellare molekyler .

Hvorfor dette er vigtigt for livets oprindelse

Opdagelsen har umiddelbare implikationer for et af biologiens dybeste mysterier: Hvor kom de første genetiske molekyler fra?

Den mest udbredte hypotese for livets oprindelse involverer en "RNA-verden", hvor ribonukleinsyre (RNA) fungerede som både informationslager og katalysator, før DNA udviklede sig. Men RNA selv er ekstremt komplekst. Nogle forskere foreslår, at simplere genetiske systemer gik forud for RNA.

Erythrulose passer pænt ind i dette billede. Molekylet kan gennemgå en kemisk omdannelse til threose, det fire-carbon sukker, der danner rygraden i threose-nukleinsyre (TNA) – et potentielt præ-RNA genetisk materiale . Fordi erythrulose påvises i så høj overflod i den samme sky, der allerede har givet mange andre RNA-forløbere (herunder hydroxylamin, glycolamid og kulsyre), viser opdagelsen, at naturen kan producere byggestenene til alternative genetiske systemer uden nogen biologisk intervention .

Levering af livets ingredienser til den tidlige Jord

Fundet styrker også en længe debatteret hypotese om, hvordan Jorden fik sit præbiotiske lager. Komplekse organiske molekyler, herunder sukkerarter nødvendige for genetiske forløbere, ser ud til at have været til stede i det materiale, der dannede vores solsystem .

Under Det Sene Tunge Bombardement – en periode for omkring 4,1 til 3,8 milliarder år siden, hvor kometer, asteroider og meteoritter hamrede løs på de indre planeter – kunne disse molekyler være blevet leveret intakte til den tidlige Jord, hvilket gav et færdiglavet lager af præbiotiske ingredienser . Påvisningen af et ægte sukker i det interstellare rum gør denne leveringshypotese betydeligt mere plausibel.

Bundlinje

Påvisningen af erythrulose beviser ikke, at liv findes andre steder i universet. Men den beviser, at en af de vigtigste klasser af biologiske molekyler – ægte sukkerarter – kan dannes naturligt og i overflod i det interstellare rum. Den samme kemi, der finder sted i dag i molekylærskyen G+0.693-0.027, fandt sandsynligvis sted for 4,6 milliarder år siden i den sky, der gav fødsel til vores Sol og dens planeter. Sukkerarterne var der fra begyndelsen.