חוקרים ניתחו איזוטופים יציבים של פחמן ושל חנקן בדגימות מהאסטרואיד בֶּנּוּ . איזוטופים הם אטומים של אותו יסוד, עם מספר שונה של נויטרונים. היחסים ביניהם משמשים כמו “טביעת אצבע” כימית. הם יכולים לרמוז אם מולקולה נוצרה במים נוזליים, בקרח, או בתנאים אחרים.
במשך שנים חיפשו מדענים תשובה לשאלה פשוטה לכאורה: היכן נוצרו מולקולות אורגניות בסיסיות לפני שהחיים התחילו בכדור הארץ?
אחת המועמדות המובילות היא משפחת חומצות האמינו, אבני הבניין של חלבונים. כעת, ניתוח חדש של דגימות אסטרואיד שהוחזרו לכדור הארץ מאפשר להציץ ישירות בכימיה של ראשית מערכת השמש, ולא להסתפק ברמזים עקיפים ממטאוריטים שנחתו כאן מזמן.
הדגימות נאספו מאסטרואיד סמוך־ארץ בשם בֶּנּוּ (Bennu) . הן הגיעו לכדור הארץ ב־2023, ונבדקו באמצעות שיטות מדידה רגישות במיוחד. היתרון בדגימות כאלה הוא שהן נשמרות טוב יותר בהשוואה למטאוריטים, משום שהן נאספות ונאטמות בתנאים מבוקרים יותר. כך אפשר להפחית סיכוי שזיהום או שינוי סביבתי על פני כדור הארץ ישפיע על התוצאות.
מה מצאו בדגימה, ומה היה “חריג” במיוחד?
המחקר התמקד לא רק בשאלה אילו חומצות אמינו קיימות, אלא גם בשאלה כיצד הן נוצרו? כדי למצוא תשובה, החוקרים ניתחו איזוטופים יציבים של פחמן ושל חנקן. איזוטופים הם אטומים של אותו יסוד, עם מספר שונה של נויטרונים. היחסים ביניהם משמשים כמו “טביעת אצבע” כימית. הם יכולים לרמוז אם מולקולה נוצרה במים נוזליים, בקרח, או בתנאים אחרים.
בין היתר נמדדו חתימות איזוטופיות של גליצין, חומצת האמינו הפשוטה ביותר. זו מדידה מאתגרת במיוחד כאשר הכמויות זעירות. כאן נעשה צעד נוסף. החוקרים לא הסתפקו במדידה “ממוצעת” של המולקולה, אלא בדקו גם דפוסים בתוך אותה מולקולה, כלומר כיצד איזוטופי הפחמן מתחלקים בין חלקים שונים שלה. ההשוואה למטאוריט מוכר בשם מרצ’יסון הראתה חתימות שונות. המשמעות היא שהגליצין בדגימות והגליצין במטאוריט לא בהכרח נוצרו באותו מסלול כימי.
חלק מהנתונים הצביעו על העשרה גבוהה מאוד של חנקן “כבד” בחומצות אמינו מסוימות. העשרה כזו עשויה להתאים לתגובות שמתרחשות בסביבה קרה מאוד, שבה קרח, קרינה ותהליכים קיצוניים ממלאים תפקיד מרכזי. החוקרים הציעו שלפחות חלק מהחומר האורגני נוצר בתנאים של כפור בראשית מערכת השמש, ולא רק בתנאים חמימים בהם המים נוזליים כפי שמוצג לעיתים.
למה זה חשוב, ומה עדיין לא ברור?
אם אבני הבניין של החיים יכולות להיווצר גם בקור קיצוני, זה מרחיב מאוד את “מפת האפשרויות” במערכת השמש ומחוצה לה. זה אומר שלא חייבת להתקיים סביבה עם מים נוזליים יציבים כדי לקבל כימיה קדם־ביולוגית עשירה. תרחיש כזה מתאים לכך שחומרים אורגניים יכלו להיווצר רחוק מהשמש, להישמר בקרח, ורק בהמשך להגיע לאזורים פנימיים יותר, כולל לכדור הארץ הצעיר.
עם זאת, המחקר מדגיש גם את המורכבות. בחלק מהמולקולות נמצאו הבדלים איזוטופיים בין שתי תמונות־מראה כימיות, דבר שאינו מובן מאליו. כלומר, אפילו כאשר מדובר באותה נוסחה כימית, מבנה “ימני” ו”שמאלי” יכול לשאת חתימות שונות. זו תעלומה שמרמזת על היסטוריה כימית עשירה, ואולי על שילוב של יותר ממסלול היווצרות אחד.
בשורה התחתונה, הדגימות מספקות עדות ישירה לכך שהכימיה של ראשית מערכת השמש הייתה מגוונת יותר מכפי שנהוג לחשוב. ייתכן שחומצות אמינו נוצרו בשילוב של תהליכים: חלקם במים, חלקם בקרח, וחלקם במעבר בין השניים. במחקר המשך יורחבו המדידות למולקולות נוספות ויבוצע ניסיון לשחזר במעבדה מסלולים אפשריים בתנאי קור וקרינה הדומים לאלה של “הסביבה הראשונית” שמעבר לקו השלג.
עוד בנושא באתר הידען:
