Kometer som skriker genom atmosfären på den tidiga jorden i tiotusentals miles i timmen innehöll sannolikt mätbara mängder proteinbildande aminosyror. Vid påverkan, dessa aminosyror sammanmonteras till betydligt större kvävehaltiga aromatiska strukturer som sannolikt är beståndsdelar i polymera biomaterial.

Det är slutsatsen av en ny studie av Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) forskare som undersökte tanken att de extremt höga tryck och temperaturer som orsakas av chockpåverkan kan få små biomolekyler att kondensera till större livsbyggande föreningar. Forskningen visas i tidskriften Kemisk vetenskap och kommer att markeras på baksidan av ett kommande nummer.

Glycin är den enklaste proteinbildande aminosyran och har upptäckts i kometdammprov och andra astrofysiska isiga material. Dock, den roll som utomjordisk glycin spelade i livets ursprung är i stort sett okänd, delvis för att lite är känt om dess överlevnad och reaktivitet under påverkan med en planetyta.

För att ta upp denna fråga, LLNL-teamet använde kvantsimuleringar för att modellera vatten-glycinblandningar vid slagförhållanden som når 480, 000 tryckatmosfärer och mer än 4, 000 grader Fahrenheit (approximativt troliga tryck och temperaturer för en planetpåverkan). Den intensiva värmen och trycket fick glycinmolekylerna att kondensera till kolrika kluster som tenderade att uppvisa en diamantliknande, tredimensionell geometri.

Vid expansion och kylning till omgivande förhållanden, dessa kluster omordnade kemiskt när de utvecklades till ett antal stora, plana molekyler. Många av dessa molekyler var kvävehaltiga polycykliska aromatiska kolväten (NPAH), som kan vara större och mer kemiskt komplexa än de som bildas i andra prebiotiska syntescenarier. Ett antal av de förutsagda produkterna hade olika funktionella grupper och inbäddade bundna regioner besläktade med kedjor av aminosyror (även kallade oligo-peptider). Andra små organiska molekyler med prebiotisk relevans förutsades också bildas, inklusive kända metaboliska produkter, såsom guanidin, karbamid och karbaminsyra.

"NPAH är viktiga prebiotiska prekursorer vid syntesen av nukleobaser och kan utgöra betydande aerosolmellanprodukter i atmosfären på Titan (Saturnus största måne), "sa LLNL -forskaren Matthew Kroonblawd, huvudförfattare till studien. "De återvinningsprodukter som vår studie förutsäger kunde ha varit ett första steg för att skapa biologiskt relevanta material med ökad komplexitet, såsom polypeptider och nukleinsyror vid exponering för de hårda förhållanden som sannolikt förekommer på forntida jord och andra steniga planeter och månar. "

"Vi använde ett kvantmolekylärt dynamiskt tillvägagångssätt med hög genomströmning för att fastställa de dominerande kemiska trenderna hos enkla livsbyggande prekursorer som aminosyror för att påverka astrofysiska isiga blandningar, "sa LLNL -forskaren Nir Goldman, medförfattare till studien. "Vårt arbete presenterar en ny syntetisk väg för stora molekyler som NPAH och belyser vikten av både den termodynamiska vägen och den lokala kemiska självmonteringen för att bilda prebiotiska arter under chocksyntes."

"Utöver den bredare vetenskapliga effekten av denna forskning, vårt arbete betonar också vikten av att generera statistiskt meningsfulla data när man studerar så komplicerade fenomen, "sa LLNL -forskaren Rebecca Lindsey, också medförfattare till studien.