W próbkach z asteroidy Bennu znaleziono składniki DNA i RNA

Na asteroidzie Bennu znajdują się wszystkie podstawowe chemiczne elementy budulcowe życia – wykazały pogłębione analizy materiału przywiezionego na Ziemię przez sondę OSIRIS-REx. Badania dostarczyły też informacji na temat ciała macierzystego Bennu, które było wodnym światem i zawierało solankę, gdzie związki organiczne mogły wchodzić w interakcje.

Sonda OSIRIS-REx  (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security-Regolith Explorer) dostarczyła na Ziemię kapsułę z próbkami zebranymi z asteroidy Bennu we wrześniu 2023 roku. Łącznie na Ziemię trafiło 121,6 grama materiału. Już pierwsze analizy wskazywały na to, że Bennu była niegdyś częścią wodnego świata.

W publikacjach, które ukazały się na łamach „Nature” (DOI: 10.1038/s41586-024-08495-6) i „Nature Astronomy” (DOI: 10.1038/s41550-024-02472-9) naukowcy podzielili się wynikami szczegółowych analiz skał i pyłu z Bennu. Znaleźli w próbkach wszystkie 5 nukleozasad, które tworzą DNA i RNA na Ziemi oraz 14 z 20 aminokwasów odgrywających dużą rolę w rozwoju życia.

Próbki z asteroidy Bennu

Bennu została odkryta w 1999 roku. Badacze określają ją jako planetoidę węglową klasy B. Jej masę oszacowali na około 85 milionów ton, a średnicę na około 500 metrów. Według naukowców, ma ponad 4 miliardy lat, czyli pochodzi z czasów, kiedy nasz Układ Słoneczny dopiero się tworzył.

Jest zaliczana do tzw. grupy Apolla – to grupa obiektów krążących po orbitach przecinających ziemską orbitę. Obecnie znamy 8316 planetoid należących do tej grupy. Według obliczeń, w latach 2169-2199 Bennu kilka razy mocno zbliży się do naszej planety. Istnieje nikłe prawdopodobieństwo, że kosmiczna skała uderzy w Ziemię.

Pod koniec 2020 roku należąca do NASA sonda OSIRIS-REx zebrała z asteroidy próbki, po czym udała się w powrotną drogą do domu. W okolice Ziemi dotarła w 2023 roku. Zrzuciła próbki i wyruszyła w nową podróż – do asteroidy Apophis, która za kilka lat zbliży się do Ziemi (więcej na ten temat w tekście: Sonda OSIRIS-REx przemianowana na OSIRIS-APEX. Nowa misja do kolejnej asteroidy).

Celem pierwotnej misji OSIRIS-REx było pobranie co najmniej 60 gramów materiału, ale po otwarciu próbnika okazało się, że jest go dwukrotnie więcej. Część próbek rozesłano do laboratoriów na całym świecie, celem ich dokładnego zbadania. Wstępne analizy wykazały obecność wody zamkniętej w minerałach ilastych, takich jak glina. Uczeni znaleźli także węgiel, azot, siarkę i fosfor.

Nowe analizy ujawniły cząsteczki, które na naszej planecie są kluczowe dla życia. Dostarczyły też informacji na temat ciała macierzystego Bennu, które było wodnym światem i zawierało solankę, w której związki te mogły wchodzić w interakcje i łączyć się. Podobne solanki prawdopodobnie znajdują się też na innych obiektach w Układzie Słonecznym, w tym na planecie karłowatej Ceres i księżycu Saturna – Enceladusie.

Cegiełki życia

Badania pokazały, że ciało macierzyste Bennu najwyraźniej zawierało sporo wody. Solanka, która powstała przez odparowanie jej części, zawierała szereg związków organicznych, w tym 14 z 20 aminokwasów występujących w organizmach lądowych, a także wszystkie pięć zasad azotowych nukleotydów, z których składa się nasze DNA i RNA.

DNA i RNA zawiera instrukcje budowy i działania każdej żywej istoty na Ziemi. Składa się z elementów informacyjnych, zwanych zasadami nukleinowymi. Występuje pięć podstawowych zasad: dwie purynowe – adenina i guanina i trzy pirymidynowe – cytozyna, tymina i uracyl. Naukowcy analizujący meteoryty oraz materiał z asteroid znaleźli już wcześniej wszystkie zasady azotowe budujące DNA i RNA.

W próbkach z Bennu naukowcy znaleźli również duże ilości amoniaku i bogate w azot związki organiczne. Amoniak jest ważny dla biologii, ponieważ może reagować z formaldehydem, który również został wykryty w próbkach. W wyniku takich reakcji, przy odpowiednich warunkach, mogą powstać złożone cząsteczki, takie jak aminokwasy. Kiedy aminokwasy łączą się w długie łańcuchy, tworzą białka, które na Ziemi zasilają niemal każdą funkcję biologiczną.

Naukowcy odkryli również ksantynę, hipoksantynę i kwas nikotynowy (witaminę B3). Zidentyfikowali także ślady 11 minerałów bogatych w węgiel, siarkę, fosfor, fluor i sód, które powstają, gdy woda zawierająca rozpuszczone sole odparowuje przez długi czas, pozostawiając sole w postaci stałych kryształów. Minerały przypominają te znajdywane w wyschniętych, słonych jeziorach na Ziemi, ale różnią się nieco składem. Próbki z Bennu są bogate w fosfor, ale mało w nich boru, a w ziemskich jeziorach jest odwrotnie.

Odkrycie wszystkich kluczowych elementów budulcowych życia na Ziemi w meteorytach i próbkach pozaziemskich sugeruje, że kosmiczne skały mogły dostarczyć na naszą planetę odpowiednie związki, przyczyniając się do powstania życia.

Ciało macierzyste Bennu

Pierwotne ciało, z którego pochodzi Bennu, nie było najprawdopodobniej pokryte oceanami, jak Ziemia. – To był z pewnością wilgotny świat – powiedział Tim McCoy ze Smithsonian National Museum of Natural History, współautor badania w „Nature”, który brał udział we wstępnych analizach próbek Bennu. Według niego ciało macierzyste Bennu było raczej „błotnistym światem”, ale istniały tam warunki niezbędne do rozwoju życia.

Według jednej z teorii, życie na Ziemi mogło powstać w tzw. pierwotnej zupie związków organicznych na młodej Ziemi. Solanka na macierzystym ciele Bennu przypominała właśnie taką pierwotną zupę.

Bennu obecnie krąży wokół Słońca w odległości zbliżonej do odległości, w której orbituje Ziemia, ale ciało macierzyste asteroidy musiało powstać znacznie dalej. Gdzie dokładnie? Badacze sugerują, że na rubieżach Układu Słonecznego. – Brakuje pewnych cech, które są powszechne w meteorytach, takich jak chondry lub bogate w wapń i glin inkluzje – wskazała Sheri Singerling z Uniwersytetu Goethego we Frankfurcie, współautorka badania opublikowanego w „Nature”. Takie struktury powstają w wysokich temperaturach w pobliżu Słońca. – To, a także izotopy i substancje organiczne znalezione w próbkach z Bennu wskazują, że ciało macierzyste powstało gdzieś w zewnętrznym Układzie Słonecznym – dodała.

Również McCoy przyznał, że ciało macierzyste musiało powstać tam, gdzie lód był stabilny. Według niego prawdopodobnie gdzieś w okolicy orbity Jowisza lub dalej. Na to wskazuje też obecność lotnego amoniaku w próbkach.

W 2020 roku japońska sonda Hayabusa2 dostarczyła na Ziemię prawie 5,5 grama materiału z asteroidy Ryugu. Próbki z obu tych misji są do siebie zadziwiająco podobne i najbardziej przypominają materiał znaleziony w meteorytach zwanych chondrytami CI. Tego typu meteoryty są rzadkie, częściowo dlatego, że są delikatne i zazwyczaj nie wytrzymują podróży przez ziemską atmosferę. Jednak Bennu zawiera więcej węgla, azotu i amoniaku niż większość meteorytów, a także więcej niż Ryugu. Ma również większy i bardziej zróżnicowany zbiór minerałów solnych.

Odkrycia dokonane podczas analiz próbek z Bennu sugerują, że podstawowe elementy budulcowe życia istniały w naszym systemie planetarnym praktycznie od samego początku, a warunki niezbędne do powstania i rozwoju życia były szeroko rozpowszechnione w całym wczesnym Układzie Słonecznym, zwiększając prawdopodobieństwo, że życie mogło powstać na innych planetach i księżycach.

Analizy próbek z Bennu są w toku i potrwają zapewne jeszcze wiele lat. Z pewnością dostarczą jeszcze wielu ciekawych informacji.

Źródło: NASA, Nature, Live Science, Scientific American, Hokkaido University, fot. NASA/James Tralie