Livets kosmiska betydelse

 

I en  nyligen publicerad artikel visar forskare vid den kemiska institutionen vid  University of Hawaii i Mānoa hur några av livets viktiga molekyler kan ha bildats i rymden vilket kan ha blivit början till utvecklingen av det liv som uppstod på jorden.

Molekylerna i fråga kallas kvävebärande aromatiska molekyler viktiga inom många områden inom kemi och biologi. De fungerar som byggstenar för ett brett spektrum av föreningar, inklusive läkemedel, färgämnen, plast och naturprodukter. Aromatiska molekyler finns också i viktiga biomolekyler som aminosyror, nukleinsyror (DNA och RNA) och vitaminer.

Med hjälp av molekylära strålar återskapade kemiteamet vid UH, under ledning av professor Ralf I. Kaiser, miljöerna i Oxens molekylmoln (ett tätt område av interstellär gas och stoft i stjärnbilden Oxen, där nya stjärnor aktivt bildas) och Saturnus måne Titans atmosfär (vilkens miljö liknar jordens tidiga förhållanden på grund och dess kväverika sammansättning och närvaro av metan). Titan är Saturnus största måne.

I kombination med beräkningar av elektronstrukturen i denna atmosfär av professor Alexander M. Mebel (Florida International University), tillsammans med interstellär (professor Xiaohu Li, Chinese Academy of Sciences) och atmosfärisk modellering (professor Jean-Christophe Loison, University of Bordeaux), kunde postdoktor Zhenghai Yang lokalisera grundläggande strukturella enheter av aromatiska (inte relaterade till lukt) molekyler, vilket erbjuder nya vägar för att förstå hur byggstenarna i DNA och RNA kan ha bildats i rymden. Vägar som därigenom omformat våra idéer om hur livets ingredienser uppstod i  galaxen.

"Studien tyder på att kvävebärande aromatiska molekyler som pyridin, pyridinyl och (iso)kinolin - kan ha syntetiserats i miljöer som de i atmosfären på Titan då denna atmosfär liknar den vi en gånga hade på jorden ", beskriver Kaiser. (Likheter av Titans atmosfär i dag och Jordens i dess första tid)

– Att förstå hur dessa molekyler bildas är avgörande för att lösa mysterierna kring livets uppkomst. Upptäckter som dessa kan få framtida konsekvenser, bland annat för praktiska tillämpningar inte bara inom bioteknik och syntetisk biologi, utan också inom förbrännings-vetenskap.

Bild flickr.com

Komplexa organiska molekyler upptäcktes i en avlägsen galax.

 

Astronomer har upptäckt de äldsta kända exemplen på komplexa organiska molekyler i universum, rapporteras i en ny studie.

Kemikalier av ungefär samma slag som de som finns i rök och sot på jorden finns i en galax som bildades när universum var cirka 10% av sin nuvarande ålder.

Dessa kolbaserade molekyler tekniskt betecknade som polycykliska aromatiska kolväten finns på jorden i olje- och kolavlagringar och även  i smog.

Molekylerna vi fann är inte enkla molekyler som vatten eller koldioxid, beskriver studiens huvudförfattare Justin Spilker, astronom vid Texas A &M University i College Station, till Space.com. Det är stora molekyler med dussintals till hundratals atomer.

 Komplexa organiska molekyler är inte ovanliga i rymden ofta finns de i små dammkorn. Astronomer är intresserade av dem då de kan hjälpa till att avslöja viktiga detaljer om aktivitet inom galaxer - till exempel påverkar de hastigheten av hur snabbt interstellär gas svalnar. Att upptäcka dessa molekyler i mycket avlägsna galaxer som bildades när universum var relativt ungt har varit utmanande då teleskop varit begränsade i sin känslighet och antalet våglängder de kunnat se.

Men nu med hjälp av NASA: s utomordentligt kraftfulla  James Webb Space Telescope (JWST), har Spilker och hans kollegor upptäckt dessa molekyler i en galax kallad SPT0418-47 som finns mer än 12 miljarder ljusår från jorden.

Det är anmärkningsvärt att universum kan innehålla så stora, komplexa molekyler så snabbt efter Big Bang, skriver Spilker.

Med tanke på det extrema avståndet och då ljuset kan ses från SPT0418-47  vilket är 1,5 miljarder år efter Big Bang är det ett genombrott.

Upptäckten gjordes med hjälp av en varp i rumtidens väv, känt som  gravitationslins .

De nya resultaten visar att det inte är särskilt svårt för galaxer att producera riktigt komplexa molekyler genom all denna  kemi som pågår i rymden och då redan så kort efter BigBang.

Forskare hade tidigare trott att dessa komplexa organiska molekyler var kopplade till stjärnbildning. Men de nya uppgifterna avslöjade att detta kanske inte alltid är så - Spilker och hans kollegor hittade många regioner med dessa molekyler där ingen stjärnbildning pågick och andra platser med stjärnbildning men där ingen av dessa molekyler fanns.

Det innebär att ännu förstår man inte vad ovan beror på? Kan det vara så att stjärnbildning och dessa molekyler inte har ett samband och vice versa? Men varför finns de då på vissa platser och inte på andra och redan i universums barndom? Svaret får vi vänta på.

Bild  https://www.space.com/ Astronomer upptäckte med hjälp av James Webb Space Telescope bevis på komplexa organiska molekyler som liknar rök eller smog i den avlägsna galaxen som visas här. Galaxen, mer än 12 miljarder ljusår bort, råkar stämma nästan perfekt med en andra galax bara 3 miljarder ljusår bort från vårt perspektiv från jorden. I denna Webb-bild med falsk färg visas förgrundsgalaxen i blått, medan bakgrundsgalaxen är röd. De organiska molekylerna är markerade med orange. (Bildkredit: J. Spilker / S. Doyle, NASA, ESA, CSA)

Asteroiden Ryugu innehåller organiska molekyler

 

Ryugu är en jordnära asteroid som upptäcktes den 10 maj 1999. Den 27 juni 2018 gick den japanska rymdsonden Hayabusa 2 in i omloppsbana runt asteroiden. I februari 2019  släppte   Hayabusa 2  ner två sonder till asteroidens yta vilka samlade in stenprover som transporterades till jorden.

NASA och ett internationellt teams första analys av ett prov från asteroidens yta ger nu stöd för tanken att organiskt material från rymden bidrog till kemiska komponenter som var nödvändiga för livet att uppstå på jorden.

Organiska molekyler är byggstenar i alla kända former av liv på jorden och består av en mängd olika föreningar av kol i kombination med väte, syre, kväve, svavel och andra atomer. Organiska molekyler kan  komma till genom kemiska reaktioner som inte involverar liv vilket stöder hypotesen att kemiska reaktioner i asteroider kan producera några av livets ingredienser.

Vetenskapen om prebiotisk kemi innebär att upptäcka de föreningar och reaktioner som kan ha gett upphov till livet på jorden och bland de prebiotiska organiska ämnen som man funnit i provet från Ryugu var flera typer av aminosyror. Vissa aminosyror används ofta av de livsformer som vi har på jorden som en komponent för att bygga proteiner. Proteiner är viktiga för liv eftersom de används för att konstruera enzymer som påskyndar eller reglerar kemiska reaktioner och för att skapa strukturer från mikroskopiska till stora enzymer som till hår och muskler.

Provet från Ryugu innehöll även många typer av organiska ämnen som bildas i närvaro av flytande vatten, inklusive alifatiska aminer, karboxylsyror, polycykliska aromatiska kolväten och kvävehaltiga heterocykliska föreningar. Vilket visar att vatten finns på asteroiden.

Närvaron av prebiotiska molekyler på asteroidytan trots dess hårda miljö av inkommande solvärme och ultraviolett bestrålning liksom kosmisk strålbestrålning under högvakuumförhållande tyder på att de översta ytkornen på Ryugu har potential att skydda organiska molekyler, säger Hiroshi Naraoka från Kyushu University, Fukuoka, Japan.

 Dessa molekyler kan transporteras genom hela solsystemet och kan spridas som interplanetära dammpartiklar efter att ha kastats ut från asteroidens översta lager av nedslag eller andra orsaker.

Analysen är den första organiska analysen av Ryugu-provet och proverna från asteroiden kommer att fortgå i flera år.

Vi kommer att göra en direkt jämförelse av prov från Ryugu och prov från asteroiden Bennu när NASA: s OSIRIS-REx-uppdrag returnerar det till jorden under 2023 säger Dworkin och tillägger att OSIRIS-REx förväntas returnera mycket mer provmassa från Bennu än Hayabusa 2 tog hem från Ryugu och det kommer att ge ytterligare en viktig möjlighet till att leta efter spår av organiska byggstenar till liv i en kolrik asteroid.

Naraoka nämnd ovan är huvudförfattare till en artikel om denna forskningsanalys som publicerades online den 23 februari i Science.

Bild vikipedia på Ryugu.

Från spiralgalaxen IRAS17020+4544 blåser en vind bestående av molekyler

På universitet i Amherst, Massachusetts, USA har ett internationellt team av astrofysiker använt det stora Millimeterteleskopet (LMT) beläget i centrala Mexiko och upptäckt ett oväntat och kraftfullt utflöde av molekylär gas (moln av dessa slag innehåller till störst del vätgas) från en avlägsen aktiv galax som liknar Vintergatan.


Galaxen IRAS17020+4544 finns 800 miljoner ljusår från jorden. Anna Lia Longinotti på INAOE som ledde forskningen säger att resultatet av undersökningen visar att molnet kommer från en oväntad plats i denna galax.


Två andra galaxer har även undersökts men dessa är mer damm och gashöljda till skillnad från galaxen ovan.


 IRAS17020+4544 är lik vår Vintergatan som spiralgalax.


Upptäckten av utsläpp av molekylär vind från IRAS17020+4544 centrum öppnar vägen för att undersöka möjligheten att undersöka aktiva galaxkärnor vilka producerar vindar av detta slag kanske med skilda egenskaper.

För ca två år sedan kom upptäckten från Europeiska rymdorganisationens satellit XMM-Newton en rapport om förekomsten av ultrasnabba utflöden av joniserad het gas från IRAS17020 + 4544. Utflödena då och nu tros ha sitt ursprung från och kring det supermassiva svarta hålet som finns i galaxens centrum (kvasar). 


Aktiviteten i galaxen är relaterad till den energi som frigörs av anhopningen av processer som äger rum nära det svarta hålet.  Gasen (den joniserade heta gasen)  är belägen på ett avstånd av mellan 2 000 – 20 000 ljusår från det centrala svarta hålet i galaxen varifrån den kommer.


Den molekylära gasen finns mycket närma det svarta hålet i galaxens centrum.  Longinotti säger ” I den här galaxen har vi bevis på en vind som utsänder gas till en annan plats i galaxen. Feedback-processer kallas det vilket kan vara resultat av stor utmatning av samlad gas och energi som har skett i galaxens centrum sedan den tid stjärnbildningen här var stor. 


Gasen fångas upp längre in i galaxen och här blir den till hjälp för bildning av nya stjärnor. 


En molekylär vind som utflödar i en hastighet av mellan 700 och 1000 km/s. Ett överskott av gas från centrum av galaxen vilken kanske (som jag ser det) dras mot områden där det är brist på denna för nya stjärnbildningar) Överskott av gas som dras mot områden med underskott av gas av väte i första hand. Kanske även ut från galaxer med överkott till galaxer med underskott. Framtida forskning får ge mer information inom området.


Bild från radioteleskopanläggningen i Mexiko nämnd ovan och satellit XMM-Newton vilken upptäckte fenomenet först.

1987 upptäcktes en supernova vilken har gett oss nya rön om molekylers bildande

1987 och på ett avstånd från oss av 160000 ljusår i vintergatan fann vi en supernova vilken sedan fick namnet supernova-1987a.

Upptäckten i det dammoln vilket omger denna har gett nya rön i molekylvärlden. Här har upptäckts bland annat svavelkolmonoxid och formylium.

Tidigare har ansett att en supernovaexplosion skulle förstöra eventuella molekyler i dess närområde. Men nu har det istället verkat som om molekyler bildas efter att supernovaexplosionen svalnat något i sitt dammoln.

Att dessa moln kan bli nästa generation av stjärnor med medföljande material för planeter och solsystembyggen är även vad som bör kunna ske här.

En slags återfödelse däruppe av material och möjligheter.

Bilden försöker illustrera en stjärnas liv död och återfödelse.