Ошибались все: выжить в пламени звёзд смогли лишь две молекулы — и они стали началом всего

Аминокислоты — базовые кирпичики жизни — могли попасть на Землю не из её недр, а из глубин космоса, заключённые в мельчайшие частицы межзвёздной пыли. Исследование, опубликованное в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, даёт новое объяснение того, как эти молекулы не только выжили в экстремальных условиях космоса, но и стали частью зарождающейся биосферы.

Как космическая пыль принесла жизнь

Работа, выполненная под руководством главного научного сотрудника I11 Стивена Томпсона и научного сотрудника I11 Сары Дэй, рассматривает, каким образом аминокислоты вроде глицина и аланина могли перенестись на Землю, "упакованные" в микрочастицы силиката магния — основного вещества межзвёздной пыли.

Учёные синтезировали такие частицы и нанесли на них четыре вида аминокислот: глицин, аланин, глутаминовую и аспарагиновую кислоты. Далее образцы подвергли нагреванию, чтобы воспроизвести условия, которые частицы могли испытывать при движении по ранней Солнечной системе.

Результаты показали, что лишь глицин и аланин способны надёжно прикрепляться к поверхности силиката. При этом аланин сохранял устойчивость даже при температурах выше точки плавления, а глицин исчезал при более низких температурах, не разрушаясь, а, вероятно, отсоединяясь от поверхности.

"Такие различия указывают, что поверхность пылевых частиц могла избирательно удерживать только определённые аминокислоты", — говорится в исследовании.

Поверхность пыли как фильтр

Чтобы подтвердить гипотезу, команда создала две партии аморфного силиката: одну подвергла термической обработке, чтобы удалить водород с поверхности. Это позволило сравнить, как различные типы поверхностей влияют на температуру, при которой аминокислоты покидают частицы.

Так был предложен механизм, который исследователи назвали "астроминералогическим отбором". Он предполагает, что в космосе происходила естественная фильтрация молекул: к частицам пыли могли прилипать лишь те аминокислоты, чьи свойства позволяли им пережить нагрев и механическое воздействие.

Почему это важно для понимания происхождения жизни? Потому что этот процесс мог объяснить, почему именно некоторые типы молекул — например, L-аланин, а не его зеркальный изомер D-аланин — преобладали в первичном "строительном наборе" биосферы.

Лед, пыль и "снежная линия"

В межзвёздных облаках аминокислоты формируются в составе ледяных мантий, покрывающих частицы космической пыли. Когда такие пылинки пересекают границу так называемой "снеговой линии", лёд сублимируется, высвобождая молекулы и открывая поверхность силикатов для химических реакций.

Если аминокислоты при этом успевают прикрепиться к пыли, они могут быть перенесены в более тёплые области Солнечной системы, включая протопланетарную зону Земли.

Можно ли считать это доказательством внеземного происхождения жизни? Нет, но это убедительный аргумент в пользу того, что "строительный материал" биологии имеет космическое происхождение. Земля могла лишь стать подходящей площадкой, где этот материал собрался и активировался.

Следы древнего космоса на Земле

Согласно исследованию, аминокислоты, закреплённые на пылевых частицах, могли попасть на Землю между 4,4 и 3,4 миллиарда лет назад - во время формирования коры и океанов, вскоре после окончания поздней тяжёлой бомбардировки.

Доказательства такого сценария уже имеются. Анализы антарктических микрометеоритов и образцов комет Wild 2 и 67P/Чурюмова-Герасименко выявили значительное содержание органических соединений, включая аминокислоты.

Учёные полагают, что именно поток микрометеоритов, а не крупные астероидные удары, стал основным источником органического углерода на ранней Земле.

Тонкий баланс разрушения и выживания

При движении через атмосферу микрометеориты нагревались, но их малая масса позволяла аминокислотам сохраняться на внутренней поверхности.

Какой могла быть ошибка в ранних гипотезах? Ранее считалось, что при входе в атмосферу все органические молекулы должны полностью сгорать. Однако исследования показали: при диаметре частиц менее миллиметра внешняя оболочка нагревается, а внутренняя часть остаётся холодной — там и сохраняются молекулы жизни.

Такое понимание меняет представление о "стерильности" космоса. Межзвёздная пыль оказывается не просто носителем вещества, а участником сложного химического отбора, от которого зависело, какие соединения в итоге дошли до планет.

На стыке наук и эпох

Работа команды Томпсона и Дэй подчёркивает значение междисциплинарного подхода. Для анализа структуры частиц и поведения аминокислот использовались инфракрасная спектроскопия и синхротронная рентгеновская порошковая дифракция - методы, доступные лишь на крупных исследовательских платформах вроде центра Diamond.

Можно ли применить эти выводы к другим планетам? Да, поскольку условия образования и миграции пыли универсальны. Исследования ледяных спутников Юпитера и Сатурна, например, могут показать аналогичные механизмы переноса органики.

Если этот механизм подтверждён, он указывает на то, что жизнь может возникать не как редкое чудо, а как закономерный результат химической эволюции вещества во Вселенной.

Как учёные работают с подобными образцами

Экспериментальная модель включала несколько шагов, которые в будущем станут стандартом для астробиохимии:

1. Создание лабораторных аналогов космической пыли. Частицы аморфного силиката магния имитируют структуру пыли, встречающейся в протопланетных дисках.
2. Нанесение и фиксация аминокислот. На этих частицах проверяется устойчивость различных соединений к радиации и температуре.
3. Имитация нагрева и движения. Сценарии варьируются от столкновений до нагрева при входе в атмосферу.
4. Спектроскопический анализ. Он позволяет понять, какие связи разрушаются, а какие остаются стабильными.

Эта последовательность шагов открывает путь к точной реконструкции химических процессов, происходивших миллиарды лет назад.

Космическая химия и земная биология

Одна из главных идей исследования — преемственность химических процессов от межзвёздных облаков до земных океанов. Те же реакции, которые шли в ледяных оболочках пыли, могли продолжиться в воде и породить первые цепочки белков.

А что если аналогичный процесс идёт прямо сейчас в других звёздных системах? Тогда жизнь может быть гораздо более распространённым явлением, чем принято считать. Планеты, где температура и химический состав позволяют закрепиться аминокислотам, потенциально становятся "инкубаторами" биохимии.

Эта перспектива заставляет по-новому взглянуть на задачи миссий вроде OSIRIS-REx и Hayabusa2, возвращающих образцы астероидов: каждая пылинка может хранить следы тех же молекулярных механизмов, которые когда-то "запустили" жизнь на Земле.

Что это меняет в поиске жизни

Главный вывод — важно искать не сами организмы, а условия устойчивости органических молекул. Пыль, лёд и минералы оказываются ключевыми носителями химической памяти Вселенной.

Исследование Monthly Notices of the Royal Astronomical Society показывает, что такие микроскопические процессы могли сыграть решающую роль в истории нашей планеты. И если механизмы отбора и фиксации молекул универсальны, то вопрос о существовании жизни вне Земли превращается из философского в сугубо технический.