초신성 잔해 N 63A. 이미지 크레디트 : 허블 확대하려면 클릭
지구의 생명은 별의 죽음으로 가능해졌습니다. 탄소와 산소와 같은 원자는 수소 연료의 최종 공급이 모두 소모 된 후 마지막 몇 개의 죽어가는 별에서 배출되었습니다.
이 별들이 어떻게 생명을 형성하게되었는지는 여전히 미스터리이지만 과학자들은 특정 원자 조합이 필요하다는 것을 알고 있습니다. 하나의 산소 원자에 연결된 두 개의 수소 원자 인 물은 지구의 생명체 개발에 매우 중요하므로 NASA 임무는 다른 곳에서 생명체를 찾기 위해 다른 세계의 물을 검색합니다. 지구상의 모든 생명체가 탄소 기반이기 때문에 주로 탄소 원자로 만들어진 유기 분자도 중요하다고 생각됩니다.
생명의 기원에 대한 가장 대중적인 이론에 따르면 필요한 화학은 해저의 수열 통풍구 또는 햇볕이 잘 드는 얕은 수영장에서 발생했다고합니다. 그러나 지난 몇 년간의 발견은 생명의 기본 재료가 차가운 공간의 깊이에서 형성되는 것으로 나타났습니다.
죽어가는 별이 탄소를 배출 한 후, 일부 탄소 원자는 수소와 결합하여 다 환식 방향족 탄화수소 (PAH)를 형성합니다. PAH (번트 토스트의 구운 부분과 유사한 일종의 탄소 수트)는 우주에서 가장 풍부한 유기 화합물이며, 탄소 성 연골 운석의 주요 성분입니다. PAH는 살아있는 세포에서 발견되지는 않지만 세포 에너지 과정에 관여하는 분자 인 퀴논으로 전환 될 수 있습니다. 예를 들어, 퀴논은 광합성에 필수적인 역할을 수행하여 식물이 화학 에너지로 빛을 전환하도록 돕습니다.
PAH의 변형은 얼음과 먼지의 성간 구름에서 발생합니다. 공간을 떠 다니는 PAH 그을음은 결국 이러한 "고밀도 분자 구름"으로 응축됩니다. 이 구름의 물질은 우주의 가혹한 복사를 차단하지만 전부는 아닙니다. 필터링하는 방사선은 구름의 PAH 및 기타 물질을 수정합니다.
구름의 적외선 및 무선 망원경 관찰은 PAH, 지방산, 단당, 희미한 양의 아미노산 글리신 및 물, 일산화탄소, 암모니아, 포름 알데히드 및 시안화 수소를 포함한 100 가지 이상의 다른 분자를 감지했습니다.
NASA의 Ames Research Center에있는 Astrochemistry Laboratory의 Max Bernstein과 Scott Sandford가 이끄는 연구팀은 구름에서 화학적으로 어떤 일이 일어나고 있는지 확인하기 위해 직접 샘플링 한 적이 없습니다. 구름 상태.
한 실험에서, PAH / 물 혼합물을 염에 증기 침착시킨 다음 자외선 (UV)으로 충격을가한다. 이를 통해 연구원들은 기본 PAH 골격이 어떻게 퀴논으로 변하는 지 관찰 할 수 있습니다. 물, 암모니아, 시안화 수소 및 메탄올 (포름 알데히드의 전구체 화학 물질)의 냉동 혼합물을 조사하면 생활 시스템에서 가장 풍부한 아미노산 인 글리신, 알라닌 및 세린 아미노산이 생성됩니다.
과학자들은 원시 유기 세포와 같은 구조 또는 소포를 만들었습니다.
우주에서 UV가 유일한 유형의 방사선이 아니기 때문에, 연구원들은 Van de Graaff 생성기를 사용하여 우주 광선과 유사한 에너지를 갖는 메가 전자 볼트 (MeV) 양성자로 PAH에 충격을가했습니다. PAH에 대한 MeV 결과는 UV 충격과 동일하지는 않았지만 유사했습니다. 아미노산에 대한 MeV 연구는 아직 수행되지 않았습니다.
이 실험은 UV와 다른 형태의 방사선이 짙은 구름의 저온과 압력에서 화학 결합을 분해하는 데 필요한 에너지를 제공한다고 제안합니다. 원자는 여전히 얼음에 잠겨 있기 때문에 분자는 날아 가지 않고 오히려 더 복잡한 구조로 재결합합니다.
Jason Dworkin이 이끄는 다른 실험에서, 물, 메탄올, 암모니아 및 일산화탄소의 냉동 혼합물에 자외선을 조사했습니다. 이 조합은 물에 침지 될 때 기포를 형성하는 유기 물질을 산출 하였다. 이 거품은 생명의 화학을 둘러싸고 집중 시켜서 외부 세계와 분리시키는 세포막을 연상시킵니다.
이 실험에서 생성 된 기포는 10 내지 40 마이크로 미터, 또는 대략 적혈구 크기였다. 놀랍게도, UV 광에 노출 될 때 기포는 형광을 내거나 빛을 발한다. 이러한 방식으로 UV를 흡수하고이를 가시광으로 변환하면 원시 세포에 에너지를 제공 할 수있다. 그러한 기포가 생명의 기원에서 역할을한다면, 형광은 광합성의 선구자 일 수있다.
형광은 또한 자외선 차단제로 작용하여 UV 방사선에 의한 손상을 확산시킬 수 있습니다. 이러한 보호 기능은 태양의 가장 파괴적인 UV 광선을 차단하는 오존층이 광합성 생명이 산소를 생성하기 시작하기 전까지 형성되지 않았기 때문에 초기 지구에서의 생명에 필수적이었습니다.
우주 구름에서 생명의 씨앗까지
우주의 밀도가 높은 분자 구름은 결국 중력 적으로 붕괴되어 새로운 별을 형성합니다. 남은 먼지 중 일부는 나중에 소행성과 혜성을 형성하기 위해 함께 모이고, 이들 소행성은 행성 덩어리를 형성하기 위해 함께 모입니다. 지구상에서 생명은 기본 재료가 무엇이든 생겨났습니다.
살아있는 세포를 만드는 데 필요한 큰 분자는 다음과 같습니다.
* 단백질
* 탄수화물 (설탕)
* 지질 (지방)
* 핵산
운석은 아미노산 (단백질의 빌딩 블록), 당, 지방산 (지질의 빌딩 블록) 및 핵산 염기를 포함하는 것으로 밝혀졌습니다. 예를 들어 Murchison 운석에는 지방산 사슬, 다양한 종류의 설탕, 5 개의 핵산 염기 및 70 개 이상의 다양한 아미노산이 포함되어 있습니다 (인생은 20 개의 아미노산을 사용하며 그 중 6 개는 Murchison 운석에 있습니다).
이러한 탄소 질 운석은 일반적으로 조성이 균일하기 때문에 태양과 태양계가 태어난 초기 먼지 구름을 나타내는 것으로 생각됩니다. 따라서 생명에 필요한 거의 모든 것이 처음부터 가능해 보였으며 운석과 혜성은 시간이 지남에 따라이 물질을 행성에 새로 전달합니다.
이것이 사실이고, 분자 먼지 구름이 은하 전체에서 화학적으로 유사하다면, 생명의 성분이 널리 퍼져 있어야합니다.
생명을위한 성분의 비 생물 적 생산의 단점은 생명체가 특정 환경에 존재한다는 지표 인“바이오 마커”로 사용될 수 없다는 것입니다.
맥스 번스타인 (Max Bernstein)은 생명의 증거를 제공하지 않은 바이오 마커의 예로 앨런 힐스 운석 84001을 지적합니다. 1996 년 NASA의 존슨 우주 센터 (Johnson Space Center)의 데이브 맥케이 (Dave McKay)와 그의 동료들은이 화성 운석 내에 네 가지 바이오 마커가 있다고 발표했다. ALH84001은 PAH, 생물학적 화학을 암시하는 광물 분포, 박테리아에 의해 생성 된 것과 유사한 마그네타이트 결정, 및 박테리아 유사 형태를 함유하는 탄소 소구를 가졌다. 각자 혼자서 생명의 증거로 생각되지는 않았지만, 그 4 명은 함께 매력적으로 보였다.
McKay 발표 후, 후속 연구에 따르면 이러한 소위 바이오 마커 각각이 비 생물 수단으로도 생산 될 수 있음을 발견했습니다. 그러므로 대부분의 과학자들은 운석에 화석화 된 외계 생명체가 포함되어 있지 않다고 믿고 있습니다.
번스타인은“결과를 얻 자마자 사람들이 그 방식대로 행동 해 나갔습니다. "우리가 화성 또는 유로파에서 바이오 마커를 만들 때 실수를하지 않을 가능성은 McKay 등이 논문을 발표 한 이후에 그 사람들이 이미했던 것과 같은 일을한다면 훨씬 더 나을 것입니다."
번스타인 (Bernstein)은 다른 행성의 조건을 시뮬레이션함으로써 과학자들은 화학적으로 지질 학적으로 무슨 일이 일어나고 있는지 알아낼 수 있다고 말했다. 그리고 행성을 방문 할 때 현실이 예측과 얼마나 밀접하게 일치하는지 볼 수 있습니다. 지구상에서 우리가 찾을 것으로 예상되지 않은 것이 있다면 그것은 삶의 과정이 그림을 바꾸 었음을 나타내는 것일 수 있습니다.
번스타인은“화성이나 유로파에있는 것은 전달 된 자료이다. “또한, 당신은 어떤 조건이 존재하든 이후에 무엇이든 형성했습니다. 그래서 (생명을 찾으려면) 거기에있는 분자를보고 시간이 지남에 따라 일어날 수있는 화학을 명심해야합니다.”
번스타인 (Bernstein)은 키랄성 (chirality) 또는 분자의 "손 잡음 (handedness)"이 다른 세계의 바이오 마커 일 수 있다고 생각합니다. 생물학적 분자는 종종 화학적으로 동일하지만 "왼손잡이"와 거울상, "오른 손잡이"와 같은 두 가지 형태로 나타납니다. 분자의 손잡이는 원자가 어떻게 결합 하는가에 달려 있습니다. 손은 자연 전체에 골고루 분산되어 있지만 대부분의 경우 지구상의 살아있는 시스템에는 왼손잡이 아미노산과 오른 손잡이가 있습니다. 번스타인은 다른 행성의 분자가 다른 방식으로 손을 선호한다면 외계 생명체를 나타내는 것일 수 있다고 말했다.
번스타인은“화성 또는 유로파에 갔는데 설탕이나 아미노산이 키랄성을 갖는 것과 같은 편견을 본다면 사람들은 단순히 그것이 오염 된 것으로 의심 할 것”이라고 말했다. "하지만 오른쪽으로 편향된 아미노산을 보았거나 왼쪽으로 편향된 설탕을 보았을 경우 (즉, 우리의 형태가 아닌) 정말 설득력이있을 것입니다."
그러나 번스타인은 운석에서 발견되는 키랄 형태는 지구에서 보이는 것을 반영한다고 지적합니다. 운석에는 왼쪽 아미노산과 오른쪽 설탕이 포함되어 있습니다. 운석이 지구의 생명체를 나타내는 주형이라면 태양계의 다른 곳에서도 같은 편견이있을 수 있습니다. 따라서 생명 증명을 위해 키랄성 이상의 것이 필요할 수 있습니다. 번스타인은“연계 된 아미노산 몇 개와 같은”분자 사슬을 찾는 것이“운석에서 우리는 단일 분자를 보는 경향이 있기 때문에”생명의 증거가 될 수 있다고 말했다.
원본 출처 : NASA Astrobiology
