Socker från rymden: Bennus recept för liv

'Det här förändrar allt', säger forskare: vad som hittades i provet

Analyser av Bennu-fragment har avslöjat en rik kemi. Forskarlag rapporterar om enkla och komplexa organiska molekyler, 14 av de 20 aminosyror som används i terrestra proteiner, alla fem kvävebaser som förekommer i DNA och RNA, ammoniumbärande föreningar samt salter som tyder på att forntida saltlösningar en gång strömmade genom stenen. Det nya tillkännagivandet lägger till ribos och glukos till listan och identifierar en uppsättning evaporitmineral – natriumrika karbonater, sulfater, klorider och fosfater – som pekar på episoder av flytande vatten och efterföljande uttorkning.

I praktiska termer beskriver forskare Bennu som en tidskapsel. Stenen bildades för mer än 4,5 miljarder år sedan och bevarar både organiskt material och mineralogi på ett sätt som meteoriter som faller till jorden inte kan, eftersom dessa meteoriter ofta förorenas eller förändras under inträdet i atmosfären och efter landningen. OSIRIS‑RExs kontrollerade provåterkomst och den noggranna kvävebaserade kurateringen har gjort det möjligt för forskare att upptäcka ömtåliga salter och flyktiga organiska ämnen som annars skulle ha gått förlorade.

Laboratorie-detektivarbete: hur forskare testar asteroidprover

Att testa asteroidmaterial kombinerar minutiös kuratering med en rad kompletterande instrument. Proverna öppnas inuti renrum som utesluter föroreningar från jorden och förvaras i kväveboxar. Forskare undersöker enskilda korn med hjälp av datortomografi (CT-scanning) för att kartlägga den inre strukturen, elektronmikroskopi för att urskilja mineraltexturer, röntgendiffraktion för att identifiera kristallina faser och masspektrometri – inklusive högupplöst gas- och vätskekromatografi kopplad till massanalysatorer – för att identifiera organiska molekyler och sockerarter.

Isotopmätningar och radiogena system, såsom lutetium‑hafnium eller andra isotopklockor som används på relaterade prover, ger forskarna information om tidpunkten för förändringar och källorna till grundämnena. Teamen genomför också kontrollerade experiment för att testa om upptäckta molekyler kan vara terrestra föroreningar; när aminosyror, ribos eller glukos har hittats undersöks deras isotopförhållanden (kvoten mellan tunga och lätta isotoper av kol, väte och kväve) för att bedöma ett utomjordiskt ursprung.

Eftersom vissa mineral är så lättlösliga betonar tidigare studier att dessa ömtåliga salter endast var synliga tack vare att proverna aldrig exponerades för omgivande luftfuktighet. Denna skyddade hanteringskedja är anledningen till att forskare nu kan se evaporitmineral som pekar på forntida, isolerade fickor av saltlösning inuti Bennus moderkropp.

'Det här förändrar allt', säger forskare: vad detta innebär för livets ursprung

Att hitta ribos, glukos, kvävebaser, fosfater och en rad aminosyror i en enda asteroid skiftar samtalet om hur jorden erhöll livets råmaterial. Det stärker teorin om att asteroider och kometer fungerade som leveransfordon för ett prebiotiskt inventarium – en biokemisk verktygslåda som anlände till en ung, sargad jord under fasen för det sena tunga bombardemanget och blandades med den begynnande planetära kemin.

Med detta sagt varnar experter för att dra förhastade slutsatser från kemi till biologi. Inga levande organismer har hittats i Bennu-proverna, och närvaron av ingredienser är inte detsamma som att ett recept har utförts. Flera forskare karaktäriserar Bennu som ett skafferi fullt av komponenter snarare än ett kök där en kaka har bakats: de rätta föreningarna kan finnas där, men den exakta sekvensen av fysiska och kemiska steg som producerar självförsörjande liv är fortfarande föremål för ytterligare begränsningar.

Upptäckten omformulerar dock hur forskare ser på tillgången och mångfalden av prebiotiska molekyler i det tidiga solsystemet. Om salthaltiga mikromiljöer inuti primitiva asteroider kunde koncentrera salter, fosfater och organiskt material, skulle de ha varit lovande inkubatorer för komplex kemi långt innan jorden stabiliserades till beboeliga förhållanden.

Hur detta hänger samman med andra provåterkomster

Dessa Bennu-resultat hakar i fynd från Japans Hayabusa2-prover från asteroiden Ryugu, som avslöjade bevis på att flytande vatten en gång strömmade genom den stenen och lämnade isotopsignaturer som krävde sen vätskerörelse. Sammantaget visar Bennu och Ryugu att vatten-sten-kemi och organisk syntes inte var unika för ett enskilt objekt: flera primitiva kroppar bevarade våt omvandling och komplexa organiska ämnen, även om var och en uppvisar olika termiska historier och exponeringsåldrar vid sina ytor.

Implikationer för panspermi och anspråkets gränser

Frågor om panspermi – idén om att livet eller dess byggstenar transporteras mellan världar – blir mer aktuella när en enskild asteroid bär på en så bred uppsättning prebiotiska föreningar. Fynden från Bennu gör det troligt att jorden tog emot en kemiskt rik last från rymden. De ökar också möjligheten att andra världar tog emot liknande leveranser, vilket påverkar sannolikhetsberäkningarna för livets uppkomst i andra planetsystem.

Men även med ett skafferi av molekyler är steget till självreproducerande kemi som producerar liv inte trivialt. Laboratorieexperiment visar att många reaktioner som producerar biologiska polymerer kräver specifika energitillskott, katalysatorer och miljöer. Bennus kemi indikerar lovande platser – salta, ammoniakrika mikropölar – där sådana reaktioner skulle kunna ske, men det visar inte att de faktiskt ledde till liv på den asteroiden.

Varför forskare sparar prover för framtiden

Endast en bråkdel av Bennu-materialet har analyserats hittills. Teamen reserverar medvetet delar av samlingen för framtida forskare och metoder som ännu inte existerar. Detta förvaltarskap speglar en medvetenhet om att analystekniken förbättras snabbt; isotop-, molekylär- och bildtekniker som är tillgängliga om ett decennium kan besvara frågor som nuvarande instrumentering inte kan.

Vad vanliga läsare bör ta med sig

Rubriken är betydelsefull: en utomjordisk sten innehåller många av de molekyler livet använder på jorden, inklusive sockerstommen i RNA. Det stärker modeller där asteroider bidrog med nödvändig prebiotisk kemi till den tidiga jorden och tyder på att ingredienserna för liv är vitt spridda i solsystemet. Det betyder dock inte att livet uppstod i rymden eller att vi har upptäckt utomjordiska organismer. Snarare förtydligar Bennus prover de råmaterial och miljöer som fanns tillgängliga under solsystemets formativa år och ger laboratorieforskare nytt, oförorenat material för att testa hur kemi kan ta steget mot biologi.

Upptäckten har omedelbara konsekvenser för var vi letar härnäst: uppdrag till kometer, fler provåterkomster från olika asteroider och fortsatt analys av material från Ryugu och Bennu kommer alla att vässa modellerna för planetär kemisk evolution. För tillfället har asteroiden gett ett tydligare svar på frågan "Vilka livsbyggande ingredienser hittades i asteroidprovet?" – och det svaret är ett rikt och oväntat komplett inventarium.

Källor

• Nature (forskningsartiklar om analyser av asteroiden Bennu)
• NASA (OSIRIS‑REx-missionen och provkuratering)
• Tohoku University (pressmaterial och uttalanden från huvudutredare)
• Smithsonian Institution (kommentarer kring provanalys och kuratering)
• Natural History Museum, London (kuratering och laboratoriestudier)