Forskare har länge vetat att vissa ingredienser behövs för att stödja livet, särskilt vatten och viktiga organiska kemikalier som kol. På senare år har båda ingredienserna har hittats på gigantiska asteroider och andra himlakroppar.

Men, tills nu, ingen studie hade gett avgörande bevis, baserat på utomjordiska prover, för att visa hur och när organiskt material gjordes på stenarna som gravitationen slungar runt vårt solsystem.

Tillsammans med en grupp internationella forskare, mitt team har analyserat några av de små partiklarna som tagits från en sådan sten:en asteroid som heter 25143 Itokawa. Vår studie fann att organiskt material - de råa ingredienserna för livet - hade producerats på ytan av Itokawa, samt levereras dit via meteorit- och rymddammsnedslag.

Det är första gången ett forskarlag har visat att organiska ämnen skapades in situ på asteroider, och att detta organiska innehåll kan ha utvecklats när annat organiskt material träffade asteroidens yta med tiden. Med denna kunskap, vi kan spekulera om utvecklingen av jordens ytkemi under de miljarder år som föregick den första livsgnistan på vår planet.

Provinsamling

Varje dag, mellan 50 och 150 meteoriter som väger över 10 gram träffar jordens yta. Dessa små stenar kan bära kemiska ledtrådar om vårt solsystem, men så fort de kommer in i vår atmosfär – och särskilt efter att de har träffat jorden – blir de förorenade, förvränga och radera ledtrådarna de kom med.

Det är därför rymduppdrag har satt sig för att samla in prover direkt från asteroider såväl som från en komet, månen och Mars:för att inspektera utomjordiska partiklar som inte har besudlats av markbundna föroreningar.

Ett sådant uppdrag lanserades av Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) redan 2003. Hayabusa-uppdraget, på väg till den jordnära asteroiden Itokawa, försökte fånga, lagra och returnera partiklar som forskare kunde inspektera för tecken på de ingredienser som behövs för att stödja livet.

Itokawa valdes ut för uppdraget eftersom dess omloppsbana skulle föra den närmare jorden precis när rymdfarkosten Hayabusa snappade upp den 2005 – en bedrift som den lyckades trots två år av orolig rymdfärd som följs av solflammor och tekniska svårigheter.

Efter sex veckors fjärrobservation 20 kilometer ovanför Itokawa, Hayabusa dök ner till asteroidens yta, utföra två landningsögonblickar medan de färdas i över 25 kilometer per sekund genom rymden. Dessa touchdown nosedives liknade hur en falk dyker för att fånga sitt byte. "Hayabusa" är det japanska ordet för falk, även om dess byte på detta uppdrag var asteroiddamm.

Damm till damm

Last säkert stuvad, Hayabusa återvände till jorden 2010 med tusentals värdefulla, oförsmutsade dammpartiklar. Senast 2012, dessa partiklar hade noggrant distribuerats till forskare över hela världen. Många var bara 50 mikrometer i diameter, ungefär halva diametern av ett människohår.

Att analysera partiklarna var ett känsligt arbete. Vi kunde bara plocka upp dem med spetsen av en nål:partikeln fastnar på nålen endast genom statisk elektricitet, och en liten fläkt av luft kan lätt blåsa bort partikeln för alltid. Vi behövde också försäkra oss om att inga partiklar var nedsmutsade av markbunden kontaminering när vi studerade dem.

Än så länge, organiska analyser har utförts på färre än tio Itokawa-partiklar. Dessa studier har hittat vatten och organiskt material. Ändå var författarna i alla fall osäkra på det definitiva ursprunget för det organiska materialet och vattenspår de hittade:båda var tekniskt omöjliga att skilja från det som finns i terrestra bergarter.

Utomjordisk visshet

Vår partikel var annorlunda. Smeknamnet "Amazon" eftersom dess form liknade Sydamerikas, vår partikel innehöll också organiskt material - men den här gången, dess isotopiska signaturer klassade den som otvetydigt utomjordisk.

Vi hittade också bevis som tyder på att Amazons organiska material kom från två källor:endogent (producerat in situ på Itokawa) och exogent (producerat på annat håll och levererat till Itokawas yta).

Det är för att vi fann primitiv, ouppvärmda organiska ämnen i Amazon såväl som grafiterade organiska ämnen, som måste ha värmts till 600°C. Båda organiska ämnen förekom bara 10 mikrometer från varandra.

Det var intressant att upptäcka att Itokawa hade upplevt så höga temperaturer tidigare. Det betydde att Itokawa måste ha tillhört en mycket större asteroid med minst 40 kilometer i diameter innan den drabbades katastrofalt och splittrades i fragment, varav några kom tillbaka för att bilda Itokawa.

Det uppvärmda organiska materialet måste ha kommit från det mycket heta inre av en tidigare stor asteroid, medan det ouppvärmda materialet måste ha lagt sig på Itokawa senare, från kolhaltiga meteoriter, eller från rymddamm. Samma sak hände med Itokawas vatten:det gick förlorat under sin uppvärmningsperiod, och det rehydrerades från exogent vatten efter att uppvärmningen hade avtagit.

Forntida jord

Våra resultat visar tydligt att Itokawa, och förmodligen många andra asteroider i vårt solsystem, kan utveckla vatten och organiskt material på olika sätt, och under olika förhållanden, över eoner av himmelsk tid.

Utrustad med denna nya kunskap, vi kan spekulera om jordens egen utveckling under tiden innan livet utvecklades. Om himmelska stenar kan utvecklas och till och med dela sitt organiska material under miljarder år, som vi har sett med Itokawa, kanske jordens speciella plats i vårt kosmos, bär intelligent liv där andra planeter inte gör det, är resultatet av liknande himmelska interaktioner.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.