Wetenschappers hebben de reactie nagebootst waarmee koolstofisotopen hun weg vonden naar verschillende organische verbindingen, het idee dat organische verbindingen, zoals aminozuren, werden gevormd door isotopisch verrijkte substraten. Hun ontdekking suggereert dat de bouwstenen van het leven in meteorieten werden afgeleid van algemeen beschikbare substraten in het vroege zonnestelsel.

Hun bevindingen werden online gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang op 28 april, 2021.

Koolstofhoudende meteorieten bevatten de bouwstenen van het leven, inclusief aminozuren, suikers, en nucleobasen. Deze meteorieten zijn potentiële leveranciers van deze moleculen aan de prebiotische aarde.

De kleine organische moleculen die in meteorieten worden gevonden, zijn over het algemeen verrijkt met een zware koolstofisotoop ( ¹³ C). Echter, de meest voorkomende organische stof in meteorieten is uitgeput in ¹³ C. Een dergelijk verschil heeft wetenschappers al lang in verwarring gebracht. Men heeft gedacht dat de kleine moleculen vandaan kwamen ¹³ C-verrijkte stoffen gevonden in het extreem koude buitenste zonnestelsel en/of de zonnenevel.

Echter, een team van onderzoekers van Tohoku University en Hokkaido University heeft een nieuwe hypothese gepresenteerd. Ze stellen dat de reacties van het formose-type, de vorming van suiker uit formaldehyde, grote verschillen creëren in de ¹³ C-concentratie tussen kleine en grote organische moleculen.

De reactie van het formose-type in het laboratorium nabootsen, de onderzoekers ontdekten dat de koolstofisotoopcomponenten van meteorietorganische stoffen worden gecreëerd door de formose-type reactie, zelfs in een hete waterige oplossing.

Hun bevindingen suggereren dat de organische verbindingen werden gevormd zonder het gebruik van isotopisch verrijkte substraten uit het buitenste zonnestelsel; liever, hun vorming kan hebben plaatsgevonden met behulp van substraten die gewoonlijk aanwezig zijn in het vroege zonnestelsel.

"De discrepantie in koolstofisotopensamenstelling tussen de kleine organische verbindingen en grote onoplosbare organische stoffen is een van de meest mysterieuze kenmerken van organische meteorietverbindingen, " zei Yoshihiro Furukawa van de Tohoku University, hoofdauteur van de studie. "Echter, het gedrag van ¹³ C in deze reactie lost de puzzel volledig op."

"Hoewel de verbindingen 4,6 miljard jaar geleden werden gesynthetiseerd, de isotoopsamenstellingen vertellen ons het proces van synthetische reactie, " voegde co-auteur Yoshito Chikaraishi toe, van de Hokkaido-universiteit.

Vooruit kijken, de onderzoeksgroep is van plan om de impact van de formose-type reactie op stikstof- en koolstofisotoopkarakteristieken in een aantal organische meteorieten en carbonaten te onderzoeken.