Første ekte sukker oppdaget i det interstellare rommet

Det som gjør dette funnet betydningsfullt, er ikke bare molekylets identitet, men også mengden. Erytrulose ser ut til å være minst åtte ganger mer utbredt enn enklere tre-karbon-sukkerarter (som glykolaldehyd) i samme område, noe som gjør det til det dominerende sukkermolekylet som er påvist i det interstellare rommet .

Slik ble det oppdaget

Teamet brukte to av de mest sensitive radioteleskopene i Spania – Yebes 40-meter-teleskopet og IRAM 30-meter-teleskopet – for å gjennomføre ultrasensitive bredbåndsspektralundersøkelser av molekylskyen G+0.693-0.027 .

Hvert molekyl har en unik rotasjonssignatur, en slags kjemisk fingeravtrykk som vises som spesifikke spektrallinjer når det observeres med et radioteleskop. Forskerne sammenlignet de svake radiosignalene fra skyen med laboratoriespektre av erytrulose, og bekreftet dermed tilstedeværelsen uten rimelig tvil .

Søket var mulig takket være møysommelig laboratoriearbeid publisert år tidligere. I 2021 hadde forskere ved Universitetet i Baskerland (UPV/EHU) allerede bestemt den hyperpresise molekylstrukturen til erytrulose, og skapt det spektroskopiske veikartet som trengtes for en definitiv påvisning i rommet .

Hvordan et sukker dannes i rommets kulde

Rommet mellom stjerner er ufattelig kaldt og stort sett tomt. Så hvordan kan et sukkermolekyl oppstå der?

Den ledende modellen, støttet av kvantekjemiske simuleringer, antyder at erytrulose dannes på overflaten av isete støvkorn . Energirike prosesser – drevet av kosmisk stråling og ultrafiolett stråling – setter i gang kjemiske reaksjoner mellom enklere to-karbon-aldehyder og alkoholer som sitter fast på kornene . Når molekylene er dannet, frigjøres de til gassfasen gjennom en prosess som kalles sputtering, som kan sammenlignes med sandblåsing forårsaket av sjokkbølger.

Skyen G+0.693-0.027 er spesielt godt egnet for dette. Det er et område med pågående kollisjon mellom skyer, som genererer kraftige sjokkbølger som slår molekyler løs fra kornoverflater og inn i påvisbare gassmengder . Den samme skyen har allerede gitt mer enn 20 førstegangspåvisninger av interstellare molekyler .

Hvorfor dette er viktig for livets opprinnelse

Oppdagelsen har umiddelbare implikasjoner for et av biologiens dypeste mysterier: Hvor kom de første genetiske molekylene fra?

Den mest aksepterte hypotesen for livets opprinnelse involverer en "RNA-verden", hvor ribonukleinsyre (RNA) fungerte som både informasjonslager og katalysator før DNA utviklet seg. Men RNA i seg selv er ekstremt komplekst. Noen forskere foreslår at enklere genetiske systemer gikk forut for RNA.

Erytrulose passer perfekt inn i dette bildet. Molekylet kan gjennomgå en kjemisk omdanning til treose, et fire-karbon-sukker som danner ryggraden i treosenukleinsyre (TNA) – et potensielt pre-RNA genetisk materiale . Fordi erytrulose er påvist i så høye konsentrasjoner i den samme skyen som allerede har gitt mange andre RNA-forløpere (inkludert hydroksylamin, glykolamid og karbonsyre), viser oppdagelsen at naturen kan produsere byggesteinene for alternative genetiske systemer uten noen biologisk innblanding .

Levering av livets ingredienser til den unge jorden

Funnet styrker også en lenge debattert hypotese om hvordan jorden fikk sitt prebiotiske inventar. Komplekse organiske molekyler, inkludert sukkerarter som trengs for genetiske forløpere, ser ut til å ha vært til stede allerede i materialet som dannet solsystemet vårt .

Under det sene tunge bombardementet – en periode for omtrent 4,1 til 3,8 milliarder år siden da kometer, asteroider og meteoritter hamret løs på de indre planetene – kunne disse molekylene ha blitt levert intakt til den unge jorden, og dermed gitt en ferdiglaget forsyning av prebiotiske ingredienser . Påvisningen av et ekte sukker i det interstellare rommet gjør denne leveringshypotesen betydelig mer sannsynlig.

Oppsummering

Påvisningen av erytrulose beviser ikke at liv finnes andre steder i universet. Men den beviser at en av de viktigste klassene av biologiske molekyler – ekte sukkerarter – kan dannes naturlig og i rikelige mengder i det interstellare rommet. Den samme kjemien som skjer i molekylskyen G+0.693-0.027 i dag, skjedde sannsynligvis for 4,6 milliarder år siden i skyen som ga opphav til solen og planetene våre. Sukkeret var der fra starten.