Eisige Kometen, die vor Millionen von Jahren auf die Erde stürzten, könnten lebenserhaltende organische Verbindungen hervorgebracht haben.
Early Earth war nicht sehr gastfreundlich, als es darum ging, das Leben zu beginnen. Tatsächlich zeigen neue Forschungen, dass das Leben auf der Erde möglicherweise nicht von dieser Welt stammt.
Der Wissenschaftler Nir Goldman vom Lawrence Livermore und der Kollege Isaac Tamblyn vom University of Ontario Institute of Technology (ehemaliger Postdoc des LLNL) stellten fest, dass eisige Kometen, die vor Milliarden von Jahren auf die Erde stürzten, lebenserhaltende organische Verbindungen hervorgebracht haben könnten, einschließlich der Bausteine aus Proteinen und Nukleobasenpaaren von DNA und RNA.
Synthese von präbiotischen Kohlenwasserstoffen bei Einflüssen einfacher Eisgemische auf die frühe Erde.
Kometen enthalten eine Vielzahl einfacher Moleküle wie Wasser, Ammoniak, Methanol und Kohlendioxid, und ein Aufprallereignis auf eine Planetenoberfläche würde reichlich Energie liefern, um chemische Reaktionen voranzutreiben.
"Der Fluss organischer Materie über Kometen und Asteroiden zur Erde während Perioden heftigen Bombardements könnte bis zu 10 Billionen Kilogramm pro Jahr betragen haben und eine um mehrere Größenordnungen größere Masse organischer Stoffe liefern, als es auf dem Planeten wahrscheinlich vorher existierte." Sagte Goldman.
Goldman frühere Arbeit basiert auf rechenintensive Modelle, die in der Vergangenheit nur 10-30 Pikosekunden eines Kometen Impaktereignis erfassen könnte. Jedoch neue Simulationen entwickelt auf LLNL Supercomputer Rzcereal und Aztec, verwendet Goldman viel rechentechnisch effizienter Modelle und war zu capture Hunderte von Pikosekunden der Auswirkungen der Lage - viel näher an das chemische Gleichgewicht.
"Infolgedessen beobachten wir jetzt eine sehr unterschiedliche und breitere Palette chemischer Kohlenwasserstoffprodukte, die beim Aufprall organisches Material erzeugt haben könnten, das schließlich zum Leben geführt hat", sagte Goldman.
Kometen können zwischen 1,6 und 56 Kilometer groß sein. Kometen, die durch die Erdatmosphäre strömen, werden von außen erwärmt, bleiben jedoch von innen kühl. Beim Aufprall auf die Planetenoberfläche wird aufgrund der plötzlichen Kompression eine Stoßwelle erzeugt. Stoßwellen können plötzliche, intensive Drücke und Temperaturen erzeugen, die chemische Reaktionen innerhalb eines Kometen beeinflussen können, bevor er mit der Umgebung des Planeten interagiert. Eine Schrägkollision, bei der ein außerirdischer Eiskörper mit einem kurzen Schlag auf eine Planetenatmosphäre auftrifft, könnte thermodynamische Bedingungen erzeugen, die der organischen Synthese förderlich sind. Diese Prozesse könnten dazu führen, dass erhebliche Konzentrationen organischer Spezies auf die Erde gelangen.
Das Team stellte fest, dass moderate Schockdrücke und -temperaturen (etwa 360.000 Atmosphären Druck und 4.600 Grad Fahrenheit) in einem kohlendioxidreichen Eisgemisch eine Reihe von stickstoffhaltigen Heterocyclen erzeugten, die sich beim Ausdehnen und Abkühlen unter Bildung funktionalisierter aromatischer Kohlenwasserstoffe spalten. Es wird angenommen, dass dies präbiotische Vorläufer für DNA- und RNA-Basenpaare sind.
Im Gegensatz dazu führten höhere Schockbedingungen (etwa 480.000 bis 600.000 Atmosphären Druck und 6.200 bis 8.180 Grad Fahrenheit) zur Synthese von Methan und Formaldehyd sowie einiger langkettiger Kohlenstoffmoleküle. Es ist bekannt, dass diese Verbindungen als Vorläufer für Aminosäuren und komplexe organische Synthesen fungieren. Alle Schockkompressionssimulationen unter diesen Bedingungen haben beim Expandieren und Abkühlen signifikante Mengen neuer, einfacher Kohlenstoff-Stickstoff-gebundener Verbindungen hervorgebracht, die als präbiotische Vorläufer bekannt sind.
"Kometeneinschläge könnten zur Synthese von präbiotischen Molekülen führen, ohne dass andere" spezielle "Bedingungen wie die Anwesenheit von Katalysatoren, UV-Strahlung oder spezielle Bedingungen auf einem Planeten erforderlich wären", sagte Goldman. "Diese Daten sind von entscheidender Bedeutung für das Verständnis der Rolle von Aufprallereignissen bei der Bildung von Verbindungen, die Leben aufbauen, sowohl auf der frühen Erde als auch auf anderen Planeten und für zukünftige Experimente in diesen Bereichen."
Über Lawrence Livemore National Laboratory