Анализ грунта, доставленного с астероида Бенну в рамках миссии NASA OSIRIS-REx, показал, что аминокислоты могут формироваться в космосе не только в горячих недрах небесных тел, но и в условиях глубокого холода. Сравнив образцы с Бенну и метеорита Мурчисон, ученые выяснили, что простейшая аминокислота — глицин — имеет разную химическую историю: если в метеорите она синтезировалась в теплой жидкой воде, то на Бенну возникла в первичных льдах еще до формирования Солнечной системы.

Происхождение органики в космосе

Астероиды и кометы богаты органическими соединениями, включая аминокислоты. Главная загадка — механизм их появления. Считается, что органика синтезируется внутри астероидов, когда лед тает и вступает в реакцию с породой. В настоящее время аналогичная реакция (синтез Штреккера) используется для промышленного получения аминокислот.

Ранее подобные гипотезы проверялись на метеоритах, упавших на Землю, например, на Мурчисоне (Австралия, 1969 год). За десятки лет хранения такие образцы могли загрязниться земной атмосферой или бактериями. Образцы с Бенну, доставленные в герметичной капсуле, впервые позволили изучить химические процессы ранней Солнечной системы без земных примесей.

Уникальный изотопный анализ

Авторы исследования, опубликованного в журнале PNAS, провели сверхточный изотопный анализ. Вместо простого взвешивания молекул они применили метод внутримолекулярной изотопии, буквально разбирая молекулы глицина на части и измеряя содержание тяжелого углерода (^13C) отдельно в «хвосте» (карбоксильной группе) и в основании молекулы. Распределение изотопов между разными частями одной молекулы указывает на тип химической реакции, в которой вещество образовалось.

В продукте реакции Штреккера наблюдается дисбаланс изотопов: «хвост» молекулы обогащен ^13C, а в «голове» его мало. В глицине из метеорита Мурчисон соотношение изотопов между двумя частями молекулы характерно для синтеза в теплой жидкой воде, как в реакции Штреккера. В образцах с астероида Бенну атомы углерода внутри глицина оказались изотопно схожими, что указывает на образование молекул путем радикальных реакций в космическом льду под воздействием радиации.

Дополнительный анализ азота подтвердил эту версию: аминокислоты Бенну насыщены тяжелым азотом (^15N), что характерно для объектов, сформировавшихся на холодных окраинах Солнечной системы или даже в межзвездной среде.

Неожиданные открытия и новые вопросы

Ученые столкнулись с неожиданной загадкой: зеркальные копии одной и той же аминокислоты (L- и D-глутаминовая кислота), которые в неживой природе должны быть идентичны, на Бенну имели разный изотопный состав. Это открытие ставит под сомнение старые методы поиска жизни, основанные на хиральности (симметрии) молекул.

Значение для понимания происхождения жизни

Исследование доказывает, что ранняя Земля получала органические молекулы сразу из двух источников. Часть органики поступала в готовом виде из гидротермальных источников на астероидах, а часть — из первичного облака, породившего Солнце. Это подтверждает, что химия, необходимая для возникновения жизни, — стандартный процесс во Вселенной, способный происходить в самых разных условиях.