Podróż do kosmicznego wysypiska skał
Na pierwszy rzut oka planetoida Ryugu wygląda zupełnie niepozornie — ciemna, kanciasta bryła gruzu krążąca wokół Słońca. Jednak w maleńkich próbkach pobranej stamtąd skały badacze natrafili na coś, co przypomina brakujący element układanki dotyczącej powstania życia na Ziemi.
Ryugu mierzy zaledwie około 900 metrów średnicy i swoim kształtem oraz budową przypomina unoszącą się w przestrzeni stertę żwiru. Właśnie to czyni ją tak fascynującym obiektem badań — tego rodzaju ciała niebieskie uważane są za pradawne pozostałości z wczesnego okresu Układu Słonecznego, niemal niezmienione od ponad czterech miliardów lat.
Misja, która pokonała 300 milionów kilometrów
W 2014 roku Japonia wysłała sondę Hayabusa2, by zbadać tę prymitywną planetoidę z bliska. Cel był jasny: wylądować, pobrać próbki i dostarczyć je z powrotem na Ziemię. Po przebyciu dystansu wynoszącego około 300 milionów kilometrów sonda precyzyjnie osiadła na powierzchni niewielkiego ciała niebieskiego.
Urządzenie zebrało materiał z dwóch różnych miejsc na powierzchni. W 2020 roku powróciły dwie cenne kapsuły z próbkami — każda zawierała 5,4 grama regolit, czyli luźnych, ziarnistych cząstek. Dosłownie kilka łyżeczek ciemnego kosmicznego żwiru.
W zaledwie kilkunastu gramach skały może kryć się odpowiedź na pytanie, dlaczego w ogóle istniejemy.
Pięć „liter życia" odnalezionych w przestrzeni kosmicznej
Żeby zrozumieć, dlaczego te próbki są tak wyjątkowe, warto sięgnąć do podstaw biochemii. Informacja genetyczna organizmów żywych zapisana jest w DNA i RNA. Oba te kwasy zbudowane są z tak zwanych zasad azotowych, często nazywanych „literami życia":
- Adenina
- Cytozyna
- Guanina
- Tymina (w DNA)
- Uracyl (w RNA)
Dotychczas w meteorytach i międzygwiezdnym pyle udawało się wykryć pojedyncze lub kilka spośród tych zasad. Jednak kompletna „piątka" nigdy wcześniej nie została potwierdzona w jednym miejscu.
Właśnie to ogłosił zespół naukowców z japońskiego centrum badawczego JAMSTEC (Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology). W próbkach z Ryugu odnaleźli wszystkie pięć zasad azotowych — nie jako ślady ziemskich zanieczyszczeń, lecz jako składniki materiału, który od miliardów lat podróżuje przez przestrzeń kosmiczną.
Badacze uznali to za mocny dowód na to, że chemiczne składniki życia nie powstały wyłącznie na młodej Ziemi, lecz były powszechnie dostępne w całym Układzie Słonecznym — a być może i dalej.
Tymina przewraca dotychczasowy porządek chronologii życia
Szczególnie przełomowe jest odkrycie tyminy. Wcześniej inne zespoły badawcze wykrywały na Ryugu jedynie uracyl. Pasowało to do teorii mówiącej, że na wczesnej Ziemi najpierw pojawił się system oparty na RNA, a dopiero potem bardziej złożone DNA.
Wykrycie tyminy zmienia perspektywę. Okazuje się, że nie tylko proste, ale i bardziej złożone elementy budulcowe mogły powstawać już wewnątrz zimnych, ciemnych asteroid — na długo przed tym, zanim Ziemia stała się miejscem zdolnym do podtrzymania życia.
„Instrukcja montażu" DNA mogła powstać w cieniu starożytnych planetoid, a nie w oceanach młodej Ziemi.
Badanie sugeruje, że gdy pył i bryły lodu sklejały się w planetoidy, przez wiele milionów lat zachodziły na nich procesy chemiczne. Tworzyły się cząsteczki organiczne, które ulegały koncentracji i stawały się coraz bardziej złożone.
Ryugu nie jest jedynym dostawcą
Ryugu nie stoi w tej kwestii osamotniona. Również z planetoidy Bennu, która była próbkowana przez misję NASA OSIRIS-REx, naukowcy donoszą teraz o odkryciu kompletnego zestawu zasad azotowych. Obraz Układu Słonecznego jako miejsca, gdzie tego rodzaju cząsteczki są niemal standardowym wyposażeniem, nabiera coraz wyraźniejszych kształtów.
Jeśli kilka pradawnych ciał niebieskich zawiera te substancje w dużym stężeniu, istnieje duże prawdopodobieństwo, że w toku historii Ziemi trafiały one na naszą młodą, jeszcze nieprzyjazną życiu powierzchnię w ogromnych ilościach.
Kosmyczna dostawa dla pierwotnej Ziemi
Na tej podstawie zyskuje na znaczeniu dyskutowana od lat teoria, zgodnie z którą asteroidy i komety dostarczyły Ziemi swoistej „chemicznej skrzynki z narzędziami".
Japońscy naukowcy rysują obraz czegoś na kształt kosmicznego serwisu kurierskiego: przez miliardy lat asteroidy uderzały w Ziemię, częściowo odparowywały i mieszały swój materiał z oceanami, glebami oraz skałami pierwotnej planety. Wraz z każdym uderzeniem na powierzchnię trafiały nowe cząsteczki — w tym właśnie elementy budulcowe DNA i RNA.
Z dzisiejszej perspektywy nasz rodowód mógłby wyglądać następująco:
- We wczesnym Układzie Słonecznym formują się bogate w lód i węgiel planetoidy.
- W ich wnętrzu, pod wpływem promieniowania i reakcji chemicznych, powstają cząsteczki organiczne.
- Planetoidy takie jak Ryugu i Bennu transportują te cząsteczki przez przestrzeń kosmiczną przez miliardy lat.
- Zderzenia z Ziemią dostarczają substancji do oceanów i warstw skalnych.
- Na Ziemi z tych składników rozwijają się pierwsze samopowielające się systemy — początki życia.
Nowe badanie dokładnie potwierdza ten scenariusz. Składniki nie były rzadkie ani przypadkowe — były najwyraźniej dostępne w obfitości. Ziemia musiała je tylko „zebrać".
Co to mówi nam o życiu we Wszechświecie
Jeśli elementy budulcowe DNA i RNA tak łatwo powstają na planetoidach, nasuwa się prowokacyjne pytanie: czy naprawdę jesteśmy kosmicznym wyjątkiem? A może życie jest stosunkowo częstym „produktem ubocznym" powstawania układów planetarnych?
Astrobiolodzy wyciągają z nowych wyników kilka istotnych wniosków:
- Wiele planet ze stałą powierzchnią mogło otrzymać podobne dostawy kosmicznych elementów budulcowych.
- Próg między „martwą chemią" a pierwszymi prymitywnymi formami życia może być niższy, niż dotąd sądzono.
- Kluczowe okazałyby się wówczas przede wszystkim stabilne warunki utrzymywane przez dłuższy czas — na przykład obecność ciekłej wody i względnie spokojne środowisko.
Badanie opublikowane w czasopiśmie Nature Astronomy dostarcza tym samym pośrednich argumentów na rzecz poszukiwania życia poza Ziemią. Jeśli nawet niepozorna skalista bryłka jak Ryugu jest pełna związków zawierających zasady azotowe, wiele wskazuje na to, że podobne procesy zachodzą również w innych układach planetarnych.
Jak naukowcy w ogóle wykrywają takie ślady
Szczególnie trudnym zagadnieniem w tego rodzaju badaniach jest pytanie: czy znaleziony materiał rzeczywiście pochodzi z kosmosu, czy może dostał się do próbek po drodze? Hayabusa2 była z tego powodu zaprojektowana z myślą o rygorystycznym zapobieganiu zanieczyszczeniom. Kapsuły z próbkami pozostały hermetycznie zamknięte aż do momentu otwarcia w specjalnie wyposażonych laboratoriach.
Tam zastosowano niezwykle czułe metody analityczne — między innymi wysokosprawną chromatografię cieczową sprzężoną ze spektrometrią mas. Techniki te pozwalają identyfikować cząsteczki organiczne w śladowych ilościach, łącznie z ich chemiczną „sygnaturą".
Kluczowy argument: rozkład izotopów — czyli wariantów atomów takich jak węgiel — wyraźnie różni się od typowego materiału ziemskiego. Właśnie te sygnały posłużyły badaczom do udowodnienia, że odkryte zasady azotowe są autentycznym składnikiem pierwotnego materiału asteroidalnego.
Dlaczego kilka gramów skały może zmienić nasze postrzeganie siebie
Ostatecznie sprawa Ryugu nie dotyczy tylko chemii i próbek geologicznych — to pytanie o to, czym właściwie jesteśmy. Czy nasz kod genetyczny jest wyłącznie dziełem ziemskich przypadków? Czy też nosimy w każdej swojej komórce cząstkę kosmosu — dosłownie i w przenośni?
Najnowsze wyniki sugerują, że nasza historia zaczyna się znacznie wcześniej, niż myśleliśmy — w miejscach pozbawionych światła, oceanu i atmosfery. W małych, niepozornych bryłach, które od miliardów lat dryfują przez ciemność i raz po raz zderzają się z planetami.
Kto odtąd spogląda w nocne niebo, widzi nie tylko gwiazdy, galaktyki i odległe światy. W gruzach między nimi — w niepozornych kupkach żwiru takich jak Ryugu — mogą kryć się chemiczne początki niezliczonych historii życia, których nasza jest zaledwie jedną z wielu.
