Was Astronomen gefunden haben
Das nachgewiesene Molekül ist Erythrulose, ein Vier-Kohlenstoff-Zucker mit der Formel C4H8O4. Es ist eine Ketose, die gleiche breite Zuckerklasse wie Fructose, obwohl Erythrulose kleiner und chemisch unterschiedlich ist.
Erythrulose findet man auch auf der Erde in Himbeeren und einigen selbstverzehrenden Produkten. Seine bekannten Verwendungen sind nicht der bemerkenswerte Teil. Überraschung ist, dass Astronomen es in G+0.693-0.027, einer Molekülwolke im Galaktischen Zentrum, identifizierten, etwa 26.700 Lichtjahre von der Erde entfernt.
Die Wolke enthält kein bekanntes Leben und ist kalten Temperaturen, Strahlung und Schocks ausgesetzt. Sie ist jedoch ungewöhnlich reich an komplexen organischen Molekülen. Mehr als 180 molekulare Arten und Isotopenvarianten wurden in das Modell aufgenommen, mit dem das Erythrulosesignal von der überfüllten Chemie der Wolke getrennt wurde.
| Finden | Was die Beweise zeigen | Was es nicht zeigt |
|---|---|---|
| Erythrulose im Weltraum | Ein Vier-Kohlenstoff-Zucker existiert im interstellaren Medium. | Diese Biologie hat es produziert. |
| Mehrere Funkleitungen | Der erwartete molekulare Fingerabdruck erschien während der Befragung. | Ein sichtbares Bild der einzelnen Zuckermoleküle. |
| Staub-Körner-Chemie | Modelle können ihre Bildung aus einfacheren Verbindungen reproduzieren. | Wie sehr genau die frühe Erde erreicht hat. |
| Präbiotische Relevanz | Das Molekül kann Reaktionen im Zusammenhang mit der frühen Nukleinsäurechemie erzeugen. | Diese RNA, DNA oder Zellen bildeten sich in der Wolke. |
Warum dieser Zucker der erste wahre Zucker zwischen den Sternen ist
Astronomen haben zuvor im Weltraum zuckerbedingte Moleküle entdeckt. Glykolaldehyd wurde vor mehr als 20 Jahren in der Nähe des Galaktischen Zentrums gefunden und wurde oft als der einfachste Zucker bezeichnet.
Chemisch ist Glykolaldehyd eher ein Hydroxyaldehyd als ein echtes Saccharid. Erythrulose entspricht der strengeren Definition. Das Forscherteam beschreibt es als den ersten Zucker, der im interstellaren Medium und dem komplexesten Zucker, der noch außerhalb des Sonnensystems identifiziert wurde, nachgewiesen wurde.
Seine 14 Atome machen auch Erythrulose das größte nicht-zyklische Molekül, das bisher im interstellaren Raum identifiziert wurde, nach dem Papier. Es ist das erste, das dort mit vier Sauerstoffatomen nachgewiesen wird.
Wie Radioteleskope ein Zuckermolekül entdeckten
Astronomen haben kein Zuckerkorn fotografiert. Moleküle, die sich im Weltraum drehen, senden und absorbieren Radiowellen bei präzisen Frequenzen. Diese Frequenzen bilden einen Fingerabdruck, der im Labor gemessen und in Teleskopdaten gesucht werden kann.
Das Team nutzte das 40-Meter-Radioteleskop am Yebes-Observatorium und das 30-Meter-Teleskop IRAM in Spanien. Gemeinsam deckten die Beobachtungen mehr als 91 Gigahertz über mehrere Radiobänder ab.
Die Forscher identifizierten 12 Erythruloselinien, die 17 individuelle Übergänge darstellen. Sechs waren weitgehend frei von Verunreinigungen durch andere Moleküle. Das Papier berechnet eine Wahrscheinlichkeit von 0,2 Prozent, dass die sechs stärksten Matches zufällig ausgerichtet sind.
Die Erkennung hängt von Laborarbeiten ab, die vor der astronomischen Suche abgeschlossen wurden. Erythrulose ist bei Erhitzung zerbrechlich, was ihr Gasphasen-Rotationsspektrum schwer zu messen war. Ultraschnelle Laserverdampfung erzeugte den Referenzfingerabdruck, den Forscher schließlich mit der Galaktischen Zentrum-Befragung vergleichen konnten.
Wie Zucker sich in einer einfrierenden Molekülwolke bilden kann
Die Modelle legen nahe, dass sich Erythrulose auf mikroskopischen Körnern interstellaren Staubs bildet. Einfache Kohlenstoffverbindungen frieren auf die Körner ein, wo Strahlung und chemische Reaktionen sie zu größeren Molekülen umordnen.
Für Erythrulose sind wahrscheinlich Fragmente von Glykolaldehyd und Ethylenglykol. Beide sind bereits in G+0.693 reichlich vorhanden. Die Simulationen des Teams haben ergeben, dass sie sich bei Staubtemperaturen von etwa 20 bis 30 Kelvin oder etwa minus 253 bis minus 243 Grad Celsius effizient kombinieren lassen.
Die Wolke wird auch durch eine großflächige Kollision gestört. Niedriggeschwindigkeitsschocks können einige der gefrorenen Materialien von Staubkörnern abstoßen und in das Gas freisetzen, wo Radioteleskope ihre molekulare Signatur erkennen können.
Dies ist ein völlig nicht-biologischer Weg. Die Chemie zeigt, dass die Natur keine Zelle, kein Ozean oder kein warmer Planet braucht, um komplexe Zucker zu bauen.
Die Verbindung zu RNA und der Ursprung des Lebens
Zucker liefern strukturelle Rückgrate für Nukleinsäuren. Ribose ist Teil der RNA, während Desoxyribose die gleiche Rolle in der DNA spielt. Erythrulose ist nicht eines dieser Moleküle, aber es kann an Reaktionen teilnehmen, die verwandte Zucker produzieren.
Ketosezucker können in Aldosenformen umgewandelt werden, wenn Wasser vorhanden ist. Erythrulose kann in Throse und Erythrose isomerisieren. Throse ist besonders interessant, weil Laborforscher Throse Nukleinsäure oder TNA, ein einfacheres genetisches Polymer, als einen möglichen Schritt vor einer RNA-basierten Welt vorgeschlagen haben.
Die Entdeckung fügt daher eine plausible kosmische Quelle von Zuckerrohstoffen hinzu. Sie zeigt nicht, dass sich in der Wolke Nukleinsäuren bilden. Wasser, Konzentration, mineralische Oberflächen, Energiequellen und viele weitere Reaktionen wären noch erforderlich.
Könnte Interstellarzucker die Erde erreicht haben?
Zucker und verwandte organische Moleküle wurden in Meteoriten und in Material aus Asteroid Bennu durch Die Mission der NASA OSIRIS-REx. Diese Erkenntnisse zeigen, dass zerbrechliche vorbiotische Verbindungen zumindest einen Teil der Reise vom Weltraum zu einer planetarischen Oberfläche überleben können.
Das neue Papier schätzt, dass zwischen 0,5 Milliarden und 50 Milliarden Kilogramm Erythrulose unter den gewählten Annahmen auf die frühe Erde geliefert worden sein könnten. Das ist eine modellierte Reichweite, keine direkte Messung. Es hängt von unsicheren Schätzungen für die Menge des ankommenden organischen Materials und die Intensität der frühen Auswirkungen ab.
Das Ergebnis unterstützt eine chemische Version von panspermie, wo Weltraumgesteine liefern Zutaten statt lebende Organismen. Komplexe Chemie kann in der Wolke, die das Sonnensystem gebildet, in kleine Körper integriert und auf die junge Erde getragen worden sein.
Bedeutet das, daß das Leben woanders existiert?
Nein.Erythrulose bildete sich im Modell des Teams abiotisch, und es wurde kein Organismus, kein fossiler oder biologischer Prozess in G+0.693 nachgewiesen.
Die Entdeckung erweitert die bekannte Verbreitung der präbiotischen Chemie. Eine Schlüsselbestandteilfamilie beschränkt sich nicht auf die Erde, warme Planeten oder sogar das Sonnensystem. Ähnliche Wolken in der Galaxie können auch Zucker produzieren, bevor Sterne und Planeten sich bilden.
Andere mögliche Alien-Lebenssignale sitzen weiter entlang der gleichen Beweisspur. K2-18 b haben Fragen zu atmosphärischen Biosignaturen aufgeworfen, während Ausdauer entdeckt hat Komplexer organischer Kohlenstoff im alten MarsgesteinBeide sind faszinierende chemische Hinweise, aber beides bestätigt auch die Biologie.
A Technologiesignatur Es ist eine andere Art von Beweis: ein messbares Signal oder Muster, das auf Technologie und nicht auf Chemie allein hinweist. Erythrulose ist nicht eins. Es zeigt, dass sich einige der Rohstoffe des Lebens im Raum bilden können, ohne dass das Leben vorhanden ist.
Das macht die Ausgangsstoffe für das Leben weniger lokal ungewöhnlich. Es sagt nichts darüber aus, wie oft diese Inhaltsstoffe selbst replizierende Chemie, Zellen oder intelligente Organismen werden.
Was Wissenschaftler als nächstes suchen werden
Das unmittelbare Ziel ist mehr Zucker. Erythrulose erscheint mindestens achtmal häufiger als die kleineren Drei-Kohlenstoff-Zucker, die die Untersuchung nicht erkennen konnte. Forscher müssen jetzt lernen, ob dieses Muster einzigartig auf G+0.693 oder in anderen Molekülwolken verbreitet ist.
Erythrulose ist chiral, d.h. ihre Struktur kann in Spiegelbildformen existieren. Das Leben auf der Erde begünstigt stark eine molekulare Hand. Die aktuelle Radiodetektion identifiziert das Molekül, stellt aber nicht fest, dass eine Spiegelform dominiert, so dass jede Verbindung zur biologischen Handlichkeit offen bleibt.
Künftige Untersuchungen können andere Wolken durchsuchen, die Überflussmessungen verfeinern und nach verwandten Verbindungen suchen. Zurückgeführte Asteroidenproben und Meteoriten liefern den lokalen Vergleich, während Objekte wie interstellarer Komet 3I/ATLAS zeigen, wie Chemie aus einem anderen Sternensystem kurz in unsers eindringen kann.
Häufig gestellte Fragen
Was für Zucker wurde im Weltraum gefunden?
Astronomen entdeckten Erythrulose, eine vierkarbone Ketose mit der Formel C4H8O4. Es ist das erste Molekül, das der strengen chemischen Definition eines Zuckers entspricht, der im interstellaren Medium gefunden wird.
Wo wurde Erythrulose gefunden?
Es wurde in der Molekülwolke G+0.693-0.027 nahe dem Zentrum der Milchstraße, etwa 26.700 Lichtjahre von der Erde entfernt, nachgewiesen.
Ist Erythrulose ein Beweis für das Leben in Fremde?
Nein.Die Forschung zeigt, dass sich Erythrulose durch nichtbiologische Chemie an kalten interstellaren Staubkörnern bilden kann.
Wie wurde der Zucker ermittelt?
Die Radioteleskope Yebes 40 Meter und IRAM 30 Meter messen eine Reihe von Spektrallinien, die mit dem Laborfingerabdruck von Erythrulose übereinstimmen.
Quelle
- Naturastronomie: Erkennung eines Vier-Kohlenstoff-Zuckers im interstellaren Raum
- Centro de Astrobiologia: Erkennung des ersten Zuckers im interstellaren Medium
- Natur: Erstes wahres Zuckermolekül im Weltraum gefunden
- Associated Press: Astronomen finden Hinweise auf Zucker im interstellaren Raum
- NASA: Das Galaktische Zentrum im Infrarotlicht
Urteil
Der erste wahre Zucker, der zwischen den Sternen gefunden wird, ist kein Zeichen von Alien-Leben. Es ist ein Beweis dafür, dass interstellare Chemie mehr molekulares Werkzeug des Lebens aufbauen kann, als Astronomen es direkt vorher beobachtet hatten.
Erythrulose bildeten sich in einer kalten Wolke ohne Biologie. Wenn ähnliche Zucker in Kometen und Asteroiden überlebten, könnte die junge Erde einen Teil ihrer präbiotischen Chemie aus dem Raum zwischen Sternen erhalten haben.
