مركبات من الكويكب بينو تكشف أسرار الحياة الأولى

اكتشافات جديدة من كويكب بينو

اكتشف باحثون مركبات عضوية ومعادن ضرورية للحياة في عينات غير مسبوقة تم جمعها من الكويكب بينو القريب من الأرض، مما يضيف دليلاً على فكرة أن الكويكبات من المحتمل أنها نقلت اللبنات الأساسية للحياة إلى كوكبنا في وقت مبكر من تاريخه.

كما توفر العينات أيضًا نافذة لفهم نوع العمليات الكيميائية والبيولوجية التي كانت جارية بالفعل عندما كانت الصخور الفضائية تدور بشكل فوضوي خلال الأيام الأولى للنظام الشمسي.

تحليل العينات ونتائجها

وقد أظهرت التحاليل الأولية لعينات الصخور والغبار التي تم إطلاقها خلال العام الماضي أن الكويكب كان يحتوي على الماء بالإضافة إلى الكربون والنيتروجين والمواد العضوية الأخرى، لكن التركيب الكيميائي للمواد العضوية لم يكن معروفاً إلى حد كبير.

والآن، كشف بحث جديد أن الكويكب يحتوي على العديد من اللبنات الكيميائية لبناء الحياة، مثل الأحماض الأمينية والمكونات الموجودة في الحمض النووي، كما قال الدكتور دانيال ب. جلافين، كبير العلماء في مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في غرينبيلت بولاية ماريلاند.

وقال غلافين، المؤلف الرئيسي لدراسة عن العينات نُشرت يوم الأربعاء في مجلة نيتشر أسترونومي: "هذا كله مثير للغاية لأنه يشير إلى أن كويكبات مثل بينو كانت تعمل ذات يوم كمصانع كيميائية عملاقة في الفضاء، ويمكن أن تكون قد أوصلت أيضًا المكونات الأولية للحياة إلى الأرض والأجسام الأخرى في نظامنا الشمسي".

أهمية المركبات العضوية والمعادن

وبالإضافة إلى ذلك، كشف مؤلفو ورقة بحثية منفصلة نُشرت يوم الأربعاء في مجلة نيتشر عن أملاح ومعادن مهمة للحياة، بما في ذلك بعض المعادن التي لم يسبق أن شوهدت في عينات الكويكبات من قبل، داخل صخور بينو - بالإضافة إلى تسليط الضوء على الدور الذي لعبته المياه القديمة على الكويكب.

وقالت نيكي فوكس، المديرة المساعدة لمديرية المهام العلمية في وكالة ناسا، إن نتائج البحثين، التي تمت مشاركتها يوم الأربعاء خلال مؤتمر صحفي عقدته ناسا، تمثل "اكتشافًا علميًا رائدًا".

بيولوجيا الكائنات الفضائية على كويكب بينو

وقال الدكتور تيم مكوي، المؤلف الرئيسي المشارك في دراسة "نيتشر" وأمين النيازك في متحف سميثسونيان الوطني للتاريخ الطبيعي: "هاتان الورقتان معاً تقولان أن بينو كان مكاناً أكثر إثارة للاهتمام والتعقيد مما كنا نعتقده حتى قبل ستة أشهر.

بينو هو صخرة فضائية غنية بالكربون تُعرف باسم كويكب كومة الأنقاض. يعتقد العلماء أن بينو كان في يوم من الأيام جزءًا من كويكب "أم" أكبر فقد بعض القطع بسبب الاصطدام. بعد ذلك، التحمت تلك القطع المنفجرة، مثل كومة من الركام الصخري الذي يتماسك معًا بشكل ضعيف بسبب الجاذبية.

جُمعت العينة من بينو في أكتوبر 2020 من قبل بعثة ناسا التي تسمى OSIRIS-REx، أو مستكشف الأصول والتفسير الطيفي وتحديد الموارد والأمن-المستكشف الريغوليثي، وهي بعثة تابعة لناسا. وكانت هذه هي المرة الأولى التي ترسل فيها الولايات المتحدة مركبة فضائية للهبوط لفترة وجيزة على كويكب وجمع المواد. بعد ذلك، أسقطت المركبة الفضائية OSIRIS-REx كبسولة عندما تأرجحت على الأرض في سبتمبر 2023، مما أدى إلى هبوطها بالمظلة في صحراء يوتا.

عمل فريق من الباحثين على استرجاع الكبسولة بعناية والتأكد من بقاء العينات الموجودة بداخلها نقية ومغلقة تماماً ضد أي غلاف جوي وبيئة أرضية يمكن أن تلوث الصخور والغبار خارج الأرض وربما تحرف أي تحليل لخصائصها.

وقد شعر العلماء بسعادة غامرة عندما أدركوا أن الكبسولة تحتوي على ضعف الكمية المتوقعة من المواد، والتي بلغت حوالي 120 جرامًا، أو ما يعادل وزن قطعة صابون تقريبًا. تم تقسيم العينات ومشاركتها مع الباحثين في جميع أنحاء العالم.

واكتشف جلافين وفريقه آلاف المركبات الجزيئية العضوية، بما في ذلك 33 حمضاً أمينياً، في عينات بينو التي درسوها. الأحماض الأمينية، أو الجزيئات التي تتحد لتكوين البروتينات، هي بعض اللبنات الأساسية للحياة.

قال جلافين إن الباحثين وجدوا 14 من الأحماض الأمينية العشرين التي تُستخدم في علم الأحياء لبناء البروتينات، و 19 حمضاً أمينياً غير بروتيني، وكثير منها نادر أو غير موجود في علم الأحياء المعروف.

كما اكتشف الفريق أيضًا الأدينين والجوانين والسيتوزين والثايمين واليوراسيل - جميع القواعد النووية البيولوجية الخمسة، أو المكونات التي تشكل الشفرة الوراثية في الحمض النووي الريبي.

"وقال جلافين: "لقد تم العثور على جميع هذه الجزيئات العضوية سابقاً في النيازك، ولكن على عكس النيازك، فإن عينات بينو نقية وكانت محمية من التسخين أثناء دخول الغلاف الجوي والتعرض للتلوث الأرضي. "لذلك لدينا ثقة أكبر بكثير الآن بأن هذه اللبنات الكيميائية لبناء الحياة هي في الواقع من خارج الأرض في الأصل وتشكلت في الفضاء، وليست ملوثات من الأرض."

{{MEDIA}}

وجد فريق جلافين أيضًا مركبات غنية بالنيتروجين والأمونيا في العينات، مما يشير إلى أن بينو كان جزءًا من كويكب أكبر تشكل قبل حوالي 4.5 مليار سنة في المناطق الباردة والبعيدة من النظام الشمسي. وقال جلافين إن الأمونيا ضرورية للعديد من العمليات البيولوجية.

يكون جليد الأمونيا أكثر استقرارًا كلما كان بعيدًا عن مصدر حراري، مثل الشمس. ويعتقد الباحثون أن الجليد المخصب بالأمونيا ذاب داخل الجسم الكويكب الأم الكبير، الذي يقدر قطره بأكثر من 62 ميلاً (100 كيلومتر)، مما خلق بيئة سائلة داخل الصخرة سمحت بتكوين جزيئات عضوية معقدة، مثل الأحماض الأمينية والقواعد النووية.

تاريخ نظامنا الشمسي من خلال النيازك

قال مكوي: "بعد أن درست النيازك لمدة 35 عاماً، تسجل هذه النيازك النصف مليار سنة الأولى من تاريخ نظامنا الشمسي التي تم محوها بواسطة الصفائح التكتونية والبراكين ودورة المياه هنا على الأرض". "اعتقدت أننا سنتعرف على التاريخ الجيولوجي المبكر لنظامنا الشمسي. ما وجدناه في نهاية المطاف هو الكثير من المعلومات حول التاريخ البيولوجي المبكر لنظامنا الشمسي، وهو أمر رائع."

وجد فريق مكوي، الذي يضم 66 باحثاً من أربع قارات، الملح والمعادن التي خلفها تبخر الماء على بينو، أو الكويكب الأم الأكبر حجماً. وتتضمن المعادن فوسفات الصوديوم والكربونات والكبريتات والكلوريدات والفلوريدات، وبعضها ضروري لتكوين الحياة.

{{MEDIA}}

تفاجأ الفريق بالعثور على معدن الترونا، المعروف أيضًا باسم كربونات الصوديوم أو رماد الصودا، والذي لم يسبق أن لوحظ بشكل مباشر في كويكب أو نيزك آخر. ويُستخدم هذا المعدن على الأرض في منتجات التنظيف وتصنيع الزجاج.

ويعتقد الباحثون أن جيوباً أو عروقاً من المياه كانت تتدفق تحت سطح الكويكب الأم بينو، الذي كان على الأرجح يشبه كرة كبيرة من الطين في الأيام الأولى للنظام الشمسي، كما قال ماكوي. وقد سمحت الشقوق والكسور في الكويكب بتبخر الماء إلى السطح، تاركاً وراءه محلولاً ملحيًا مركزًا، أو "حساء من العناصر".

هذا المحلول الملحي المركز، الذي يشبه القشور المالحة في قيعان البحيرات الجافة على الأرض، هو المكان الذي يمكن أن تختلط فيه الأملاح والمعادن وتخلق هياكل أكثر تعقيداً، مما يمهد الطريق لتكوين مركبات عضوية.

"قال ماكوي: "نحن نعلم الآن من بينو أن المكونات الأولية للحياة كانت تتحد بطرق مثيرة للاهتمام ومعقدة حقاً على جسم بينو الأم. "لقد اكتشفنا الخطوة التالية على طريق الحياة. ولكننا لا نعرف إلى أي مدى يمكن أن تسمح هذه البيئة بتقدم الأشياء على طول هذا المسار."

تثير المحاليل الملحية اهتمام علماء الكواكب لأنها يمكن أن تكون بيئات تدعم تكوّن الحياة. ومن المحتمل أيضاً أن تكون موجودة في عوالم أخرى في نظامنا الشمسي، بما في ذلك عوالم المحيطات مثل قمر زحل الجليدي إنسيلادوس - الذي يحتوي أيضاً على كربونات الصوديوم.

{{MEDIA}}

إمكانية الحياة على كويكب بينو

يشير وجود الماء والمعادن والأملاح والأحماض الأمينية إلى أنه كان من الممكن أن تتجمع لبنات بناء الحياة بطرق مثيرة للاهتمام على بينو، لكن جلافين قال إن هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد كيفية تشكل المركبات العضوية وتطورها على الصخرة الفضائية.

وقال مكوي إن العديد من المعادن تحتوي على أجزاء صغيرة من المياه المحصورة في هياكلها البلورية، لذلك قد يتمكن الباحثون من معرفة كيف تغيرت تركيبة المحلول الملحي مع مرور الوقت، مما قد يوفر وضوحاً حول ما حدث في الماء المتبخر.

أحد الألغاز التي قدمتها العينات هو مزيج من الأحماض الأمينية.

فالأحماض الأمينية لها يدان، مما يعني أنه يمكن أن تتشكل في نسختين متطابقتين، مثل زوج من الأيدي. على الأرض، تنتج الحياة الأحماض الأمينية ذات اليد اليسرى، لذلك توقع جلافين أن يرى ذلك في عينات بينو - لكنها تحتوي على مزيج متساوٍ من كليهما، مما يشير إلى أن الأحماض الأمينية بدأت على الأرض على الأرجح على شكلهما معاً. والآن، يتساءل غلافين وزملاؤه عن سبب "تحول الحياة على الأرض إلى اليسار" بدلاً من اليمين.

{{MEDIA}}

يشير مزيج المواد الموجودة في العينات إلى أن اللبنات الكيميائية لبناء الحياة كانت منتشرة في جميع أنحاء النظام الشمسي، مما يوفر دليلاً قوياً على أن الكويكبات التي قصفت الأرض في وقت مبكر ربما تكون قد نقلت الماء والمواد العضوية إلى سطحها، كما أشار غلافين.

لكن هذه النظرية تثير التساؤل حول ما إذا كان هذا القصف الذي أوصل الحياة قد حدث بنجاح على أي كوكب آخر في النظام الشمسي، كما قال ماكوي. وهناك أيضًا لغز لماذا لم تتشكل الحياة داخل بينو نفسه، بالنظر إلى أن معظم المكونات الأولية اللازمة كانت موجودة، كما قال جلافين.

وقال غلافين: "ربما كان السبب في ذلك هو أنه لم يكن هناك ما يكفي من الوقت للقيام بالكيمياء العضوية الأكثر تعقيدًا اللازمة للحياة قبل أن تتبخر السوائل المالحة في الجسم الأم". "ستكون البعثات المستقبلية إلى أجرام أخرى في نظامنا الشمسي حاسمة للبحث عن إجابات حول كيفية بدء الحياة على الأرض وبحثنا عن الحياة في أماكن أخرى."