Kometen die met tienduizenden mijlen per uur door de atmosfeer van de vroege aarde schreeuwden, bevatten waarschijnlijk meetbare hoeveelheden eiwitvormende aminozuren. Bij impact, deze aminozuren assembleerden zichzelf tot aanzienlijk grotere stikstofbevattende aromatische structuren die waarschijnlijke bestanddelen zijn van polymere biomaterialen.

Dat is de conclusie van een nieuwe studie door onderzoekers van het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), die het idee hebben onderzocht dat de extreem hoge drukken en temperaturen die worden veroorzaakt door schokimpact, ervoor kunnen zorgen dat kleine biomoleculen condenseren tot grotere levensvormende verbindingen. Het onderzoek verschijnt in het tijdschrift Chemische Wetenschappen en zal worden gemarkeerd op de achterkant van een aankomend nummer.

Glycine is het eenvoudigste eiwitvormende aminozuur en is aangetroffen in kometenstofmonsters en andere astrofysische ijzige materialen. Echter, de rol die buitenaardse glycine speelde bij het ontstaan ​​van leven is grotendeels onbekend, deels omdat er weinig bekend is over de overlevingskansen en reactiviteit tijdens een botsing met een planetair oppervlak.

Om deze vraag te beantwoorden, het LLNL-team gebruikte kwantumsimulaties om water-glycinemengsels te modelleren bij impactomstandigheden die 480 bereikten, 000 atmosfeer druk en meer dan 4, 000 graden Fahrenheit (bij benadering van waarschijnlijke drukken en temperaturen van een planetaire impact). De intense hitte en druk zorgden ervoor dat de glycinemoleculen condenseerden tot koolstofrijke clusters die de neiging hadden een diamantachtige, driedimensionale geometrie.

Bij uitzetten en afkoelen tot omgevingscondities, deze clusters werden chemisch herschikt terwijl ze zich ontvouwden tot een aantal grote, vlakke moleculen. Veel van deze moleculen waren stikstofhoudende polycyclische aromatische koolwaterstoffen (NPAH's), die groter en chemisch complexer kunnen zijn dan die gevormd in andere prebiotische synthesescenario's. Een aantal van de voorspelde producten had verschillende functionele groepen en ingebedde gebonden regio's die lijken op ketens van aminozuren (ook wel oligopeptiden genoemd). Er werd voorspeld dat ze ook andere kleine organische moleculen met prebiotische relevantie zouden vormen, inclusief bekende stofwisselingsproducten, zoals guanidine, ureum en carbaminezuur.

"NPAH's zijn belangrijke prebiotische voorlopers bij de synthese van nucleobasen en kunnen belangrijke aerosoltussenproducten vormen in de atmosfeer van Titan (de grootste maan van Saturnus), " zei LLNL-wetenschapper Matthew Kroonblawd, hoofdauteur van de studie. "De herstelproducten die door ons onderzoek zijn voorspeld, hadden een eerste stap kunnen zijn in het creëren van biologisch relevante materialen met een verhoogde complexiteit, zoals polypeptiden en nucleïnezuren bij blootstelling aan de barre omstandigheden die waarschijnlijk aanwezig zijn op de oude aarde en andere rotsachtige planeten en manen."

"We gebruikten een benadering van kwantummoleculaire dynamica met hoge doorvoer om de dominante chemische trends van eenvoudige levensvormende voorlopers zoals aminozuren vast te stellen bij het beïnvloeden van astrofysische ijzige mengsels, " zei LLNL-wetenschapper Nir Goldman, een co-auteur van de studie. "Ons werk presenteert een nieuwe synthetische route voor grote moleculen zoals NPAH's en benadrukt het belang van zowel het thermodynamische pad als de lokale chemische zelfassemblage bij het vormen van prebiotische soorten tijdens shocksynthese."

"Naast de bredere wetenschappelijke impact van dit onderzoek, ons werk benadrukt ook het belang van het genereren van statistisch zinvolle gegevens bij het bestuderen van dergelijke gecompliceerde verschijnselen, " zei LLNL-wetenschapper Rebecca Lindsey, ook een co-auteur van de studie.