Sjetva iz svemira

Projekat je započeo 2014. godine, kada je Japanska svemirska agencija obznanila misiju Hayabusa2 na asteroid Ryugu. U sklopu te misije, njihova je svemirska letjelica, u bliskom munjevitom kontaktu, sa površine asteroida zgrabila nešto materijala, tačnije samo 5,4 grama netaknute asteroidne prašine, spremila ga u specijalni spremnik i uputila se nazad ka Zemlji. O toj naizgled jednostavnoj misiji, koja se odigrala na udaljenosti od 310 miliona kilometara od Zemlje, kakvu do tada nije obavila nijedna svemirska letjelica, danas priča cijeli naučni svijet. Dvije godine kasnije, u decembru 2020. godine, taj uzorak prašine sa asteroida Ryugua sletio je u posebnoj kapsuli na predviđeno mjesto u zapadnom dijelu pustinje Australije.

U međuvremenu, specijalne laboratorijske analize su pokazale da drevni asteroid, star 4,5 milijardi godina, možda nosi neke od najvažnijih sastojaka za život. Ne krijući svoju ushićenost, japanski znanstvenici su potvrdili da uzorci prašine prikupljeni sa asteroida Ryugu, sadrže svih pet nukleobaza, koje se koriste u DNK i RNK - adenin, gvanin, citozin, timin i uracil! Ovih pet organskih molekula, koje sadrže dušik, metaforično se među svemirskim stručnjacima opisuju kao kemijska slova života. Njihove kombinacije pomažu u skladištenju i prenošenju genetskih informacija o živim organizmima. Drugim riječima, one čuvaju biološke upute za rast, reprodukciju i evoluciju.

ZNAČAJ OTKRIĆA: Daljnjim istraživanjima ispostavilo se da sastav Ryugua nije usamljen u svemiru. Ne, nikako! NASA-ini uzorci asteroida Bennu također su otkrili svih pet nukleobaza, što bi moglo da znači da su sirovi sastojci života rasuti po ranom Sunčevom sistemu možda samo čekali da stignu na planetu Zamlju. Pojednostavljeno govoreći, to dokazuje da su asteroidi svojevrsni depoi molekula života i da na svojim kozmičkim lutalačkim stazama bukvalno vrše sjetvu života. A samo u našem Sunčevom sistemu astronomi su do sada zvanično otkrili i evidentirali više od 1,5 miliona asteroida. Međutim, procjenjuje se da je stvarni broj asteroida koji lutaju svemirom neuporedivo veći, te da ih ima na stotine miliona, pa čak i milijarde, ako računamo one manjih dimenzija.

Ova otkrića, naravno, još ne znače da su japanski svemirski stručnjaci pronašli život u svemiru. Ali oni pružaju važne dokaze da se kemijski sastojci potrebni za izgradnju genetskog materijala mogu prirodnim procesima formirati izvan naše planete. Drugim riječima, možda su sastojci, koji su na kraju pomogli da se život u ovom obliku pojavi na našoj planeti, već putovali kroz Sunčev sistem prije više milijardi godina. Priča o životu na Zemlji možda je, dakle, započela kemijskim procesima začetim među zvijezdama.

Dok su prethodne meteoritske studije otkrivale pojedinačne nukleobaze, organske spojeve koji sadrže dušik i čine osnovne građevne blokove nukleinskih kiselina - DNK i RNK, ovi netaknuti mikrofragmenti asteroida Ryugu, kodirani A0180, vratili su se direktno na Zemlju bez zemaljske kontaminacije. Oni nepobitno dokazuju da se svih pet kanonskih gradivnih blokova (canonical building blocks) mogu prirodno formirati u kozmosu i izdržati milijarde godina kozmičkog vremena.

To pruža ključne dokaze za hipotezu egzogeneze, koja sugeriše da su primitivni asteroidi bombardovali našu mladu planetu prije milijardu godina i njene okeane zasijali kemijskim sastojcima neophodnim za podsticanje biološke evolucije. S druge strane, to pokazuje da cijela genetska abeceda zemaljske biologije, rasprostranjene širom ranog Sunčevog sistema, dramatično povećava vjerovatnoću da se slična prebiotska kemija (kemija nastanka života) i potencijalno sam život, mogao pojaviti svuda u svemiru.

I još nešto, budući da su asteroidi, poput Ryugua, sačuvali svoj unutrašnji materijal uglavnom nepromijenjen još iz vremena nastanka planeta, oni nude direktan uvid u praiskonsku kemiju kozmosa. Dok su znanstvenici prethodno identifikovali pojedinačne nukleobaze poput uracila u ovim uzorcima, kompletna detekcija potvrđuje da svaki veći genetski gradivni blok može da se potpuno prirodno formira izvan žive planetarne sredine.

ŠTA SE DOGODILO: Prvo saznanje govori da je asteroid Ryugu izuzetno bogat ugljičnim i organskim materijalima i da se prvobitno formirao na periferiji Sunčevog sistema. Mnoge kemikalije koje se nalaze unutar Ryugua imaju vodu, što znači da je asteroid nekada imao mnogo vodenog leda u svom sastavu. Da se Ryugu formirao preblizu Suncu, led bi ispario, ne ostavljajući vodu da se nađe u raznim zanimljivim hemijskim kombinacijama.

Dok su astronomi svijeta dugo sumnjali da se asteroidi, poput Ryugua, formiraju daleko od Sunca, do sada nije bilo načina da se to dokaže, jer svaki asteroidni materijal koji bismo proučavali morao je prvo pasti kroz našu atmosferu brzinom od desetine hiljada milja na sat. Ovaj proces toliko mijenja asteroide da je teško reći kakav je asteroid prvobitno bio. Ali sa Ryuguom, konačno smo se dokopali čistog uzorka.

Sve to znači da su se Ryugu i drugi asteroidi bogati ugljikom formirali od vrtložnog diska materijala koji je okruživao Sunce prije nego što je pokrenuo reakcije fuzije i postao zvijezda. U stvari, Ryugu vjerovatno prethodi formiranju samih planeta. Ali ubrzo nakon što se formirao, dobio je gravitacijski udarac od Jupitera ili Saturna, koji ga je poslao u asteroidni pojas, gdje je ostao milijardama godina, kao neka vrsta vremenske kapsule, koja nam omogućava uvid kakav je Sunčev sistem bio prije nego što je postao naš Sunčev sistem.

“Otkrili smo da je Ryugu sačuvao netaknut zapis o aktivnosti vode, dokaz da su se tekućine kretale kroz njegove stijene znatno kasnije nego što smo očekivali” - izjavio je vanredni profesor Tsuyoshi Iizuka sa Odsjeka za Zemlju i planetarne znanosti na Univerzitetu u Tokiju. “Ovo mijenja način na koji razmišljamo o dugoročnoj sudbini vode u asteroidima. Voda nije bila iscrpljena tako brzo kao što smo mislili.”

KAO U NAUČNOJ FANTASTICI: Jedna od najvažnijih implikacija je da su asteroidi bogati ugljikom možda sadržavali i isporučivali mnogo više vode na Zemlju nego što se ranije mislilo. Čini se da je Ryugu zadržao led više od milijardu godina, što znači da su slična tijela koja udaraju u mladu Zemlju mogla nositi dva do tri puta više vode nego što to čine standardni modeli, što je značajno uticalo na našu planetu.

“To naravno sugeriše da su gradivni blokovi naše planete bili daleko vlažniji nego što smo računali” - zaključuje profesor Tsuyoshi Iizuka. – “Ovo nam ukazuje da preispitamo početne uslove našeg planetarnog vodenog sistema i tako da saznamo kako i kada je naša Zemlja zasijana molekulama života!”

Istražujući ovo revolucionarno kozmičko otkriće, po svemu slično onim iz naučnofantastičnih filmova i romana, japanski istraživači su identifikovali štapićastu i filamentoznu organsku tvar, nalik mikroorganizmima pronađenim na Zemlji, što nameće značajna pitanja o našim trenutnim mjerama planetarne zaštite.

Ovo otkriće posebno zabrinjava u okvirima budućih istraživačkih svemirskih misija. Proučavanje vanzemaljskog života zavisi od naše sposobnosti da spriječimo kontaminaciju iz kopnenih izvora. Trenutno posjedujemo još vrijednih svemirskih uzoraka na Zemlji, poput onih koje je prikupila prva američke misija, NASA-in Osiris-REX, koja je pokupila uzorak materijala asteroida Bennu. Očuvanje tih uzoraka u netaknutom stanju je ključno za izdvajanje maksimalne znanstvene vrijednosti.

Potraga za životnim tragovima na asteroidima unutar našeg Sunčevog sistema, kažu svemirski stručnjaci, po mnogo čemu je fundamentalna za istraživanje hipoteze panspermije, koja sugeriše da bi život, ili ključna jedinjenja neophodna za njegov razvoj, kao što su aminokiseline, mogla preživjeti međuplanetarna putovanja, što ukazuje da bi život mogao nastati na jednoj planeti i proširiti se na drugu. Jednako tako i uzastopni udari asteroida mogli bi olakšati međuplanetarni prijenos života, što se možda u prošlosti i događalo u našem Sunčevom sistemu.

Što ako dio odgovora na jedno od najvećih pitanja čovječanstva, kako je nastao život na Zemlji, ne leži na našoj planeti nego stotinama milijuna kilometara daleko, na drevnom komadu svemirske stijene što putuju svemirom? Znanstvenici su u uzorcima prikupljenim s asteroida Ryugu pronašli važan trag koji upućuje upravo na takvu mogućnost.

Rezultati pokazuju da su ključni kemijski sastojci života možda bili široko rasprostranjeni Sunčevim sistemom mnogo prije nego što su se na Zemlji pojavila prva živa bića. To ne znači da je na Ryuguu postojao život, niti da su znanstvenici pronašli izvanzemaljsku DNK. No, otkriće potencira hipotezu da Zemlja možda nije morala sama proizvesti sve kemijske sastojke potrebne za nastanak života. Dio njih mogao je stići iz svemirskih njedara.

SLOVA GENETSKE ABECEDE: Dušične baze znanstvenici često nazivaju slovima genetske abecede. Kao što se riječi i rečenice grade kombiniranjem slova, tako se i genetske informacije svih poznatih živih organizama zapisuju različitim rasporedom nukleotida (temeljne organske molekule i građevne jedinice). DNK koristi četiri baze: adenin (A), timin (T), citozin (C) i gvanin (G). RNK umjesto timina koristi uracil (U). Te baze čine dijelove nukleotida, građevnih jedinica koje uz dušičnu bazu sadržavaju još šećer i fosfatnu skupinu. Sposobnost pohranjivanja i prenošenja genetskih informacija jedan je od temeljnih preduvjeta života. Bez takvih molekula ne bi bilo nasljeđivanja osobina, razmnožavanja i evolucije kakvu poznajemo.

Upravo zato otkrivanje svih pet baza na asteroidu ima toliku težinu. Njihova prisutnost pokazuje da kemijski procesi potrebni za stvaranje tih spojeva nisu ograničeni na okoliš kakav postoji na Zemlji. Štaviše, mogli su se odvijati na svemirskim tijelima, koja nikada nisu imala uslove za nastanak složenih živih organizama. Nukleobaze same po sebi nisu živi organizmi, niti se automatski povezuju u genetske molekule. Za nastanak života potrebni su brojni dodatni kemijski procesi, čiji tačan slijed učenjaci još pokušavaju da rekonstruišu.

Jedna od aktuelnih teoorija o porijeklu života sugeriše da su prije nekoliko milijardi godina asteroidi, meteoriti i komete na našu mladu planetu donosili vodu i različite organske molekule. U to vrijeme Sunčev sistem je bio mnogo dinamičnije i opasnije mjesto nego danas. Sudari među nebeskim tijelima bili su česti, a površina Zemlje neprestano je bila bombardovana komadima svemirskih stijena. U takvim uslovima asteroidi su mogli djelovati kao svojevrsni svemirski sijači kemijskih sastojaka. Učenjaci pretpostavljaju da su neke od molekula, nakon pada na Zemlju, mogle učestvovati u kemijskim procesima koji su doveli do nastanka prvih sistema sposobnih za samoodržavanje i razmnožavanje.

Drugim riječima, ovo istraživanje pruža potporu znatno opreznijoj pretpostavci: neki od kemijskih sastojaka potrebnih za život mogli su nastati izvan Zemlje i potom stići na naš planet. Kako je objasnio voditelj istraživanja Toshiki Koga, otkrivanje svih pet baza ne znači da je na Ryuguu postojao život. Ono pokazuje da primitivni asteroidi mogu stvarati i očuvati molekule važne za kemiju nastanka života. Otkrića na Ryuguu i drugim asteroidima, dakle, kazuju o tome kakve su organske molekule mogle nastajati u uvjetima koji su prethodili pojavi života.