İspanya Astrobiyoloji Merkezi'nden (CAB) Izaskun Jiménez-Serra liderliğindeki uluslararası bir gökbilimci ekibi, benzeri görülmemiş bir keşfi duyurdu: Yıldızlararası ortamda ilk kez gerçek bir şeker olan ve insanlara ahududu ile bronzlaştırıcı kozmetik ürünlerinin bir bileşeni olarak bilinen dört karbonlu bir ketoza, yani eritüloz keşfedildi. Keşif, "Nature Astronomy" dergisinde yayımlandı ve arXiv.org'daki 2606.03313 numaralı ön baskıda mevcuttur.
Gökbilimciler, Güneş'ten yaklaşık 26,7 bin ışık yılı uzaklıktaki Galaksimizin Merkez Moleküler Bölgesi'nde bulunan G+0.693-0.027 moleküler bulutuna iki radyo teleskopu - İspanya'daki Yebes Gözlemevi'nin 40 metrelik teleskobu ve IRAM'ın (uluslararası gözlemevi) 30 metrelik teleskobu - yöneltti. Gözlemler Mart 2021 ile Nisan 2024 tarihleri arasında yapıldı ve 7 mm, 3 mm ve 2 mm bantlarında 91 GHz'in üzerinde bir alanı kapsadı. Ekip, Bask Üniversitesi'nde ölçülen eritülozun laboratuvar spektrumuyla tam olarak eşleşen 12 spektral çizgi tespit etti. Keşfin güvenilirliği, düşük rastlantısal olasılıkla (%0,2) doğrulandı.
Bu komik bir bilgi gibi görünse de, önemli mi? Evet, önemli. Şekerler yaşam için gerekli olan temel biyomoleküllerdir. Enerji kaynağı olarak hizmet ederler, DNA ve RNA'nın bileşenleridirler ve metabolik süreçlere katılırlar. Basit şekerlerin erken Dünya'ya nasıl ulaştığı sorusu, yaşamın kökenine dair araştırmaların merkezinde yer almaya devam ediyor.
Daha önce riboz, glukoz ve diğer monosakkaritler meteorlar ve asteroitlerde (Bennu asteroitinin toprağı dahil) keşfedilmişti, bu da olası bir dış kökenine işaret ediyordu. Ancak yıldızlararası ortamda şimdiye kadar hiçbir gerçek şeker bulunamamıştı. Bilinen tek akraba bileşik, gerçek sakkaritlerden ziyade hidroksialdehitler olarak sınıflandırılan en basit dioz olan glikolaldehitti.
Kozmosta karmaşık moleküllerin oluşumuna ilişkin klasik model, adım adım büyümeyi varsayar: önce bir karbon atomlu bir molekül, sonra iki, sonra üç - ve bu böyle devam eder. Ancak eritüloz ile işler farklıydı. Araştırmacılar, Jiménez-Serra dahil, şaşırtıcı bir açıklama önerdi: eritüloz, kademeli olarak değil, iki iki karbonlu fragmanın - glikolaldehit ve etilen glikol moleküllerinin - doğrudan buzlu uzay tozu parçacıklarının yüzeyinde birleşmesiyle oluşur. Bu moleküller çarpışır, kozmik radyasyonun etkisi altında yapışır ve dört karbonlu bir ketoza doğar.
Kuantum kimyasal hesaplamalar ve bilgisayar astrokimyasal modellemesi, bu mekanizmanın Galaksi merkezindeki buzlu toz parçacıkları için tipik olan yaklaşık 20-30 K (bu yaklaşık -250 Santigrat dereceye denk gelir) sıcaklıklarda çalıştığını doğruladı - keşfin yapıldığı bölge burasıdır.
Eritüloz, G+0.693-0.027 bulutunda hiç tespit edilemeyen üç karbonlu şekerler gliseraldehit ve dihidroksiaseton'dan en az 8-17 kat daha yaygın çıktı. Birkaç benzersiz özelliğe sahiptir:
- Yıldızlararası ortamda keşfedilen ilk şeker
- Yıldızlararası uzayda ikinci kiral molekül (sol ve sağ el gibi asimetrik bir yapıya sahip)
- Yıldızlararası ortamda tanımlanan en büyük 14 atomlu asiklik (halkasız) molekül.
Keşif, yaşamın nasıl ortaya çıkabileceğine dair anlayışımızı altüst ediyor. Eritüloz gibi ketozlar, sulu bir ortamda kolayca aldozlara - özellikle de erken Dünya'daki yaşamın ilk genetik materyali olduğu birçok bilim insanı tarafından kabul edilen RNA'nın olası öncüsü olarak kabul edilen treoz gibi basit pentozlara (beş karbonlu şekerler) - dönüşür.
Araştırmacılar şu senaryoyu öne sürüyor: şekerler protoplaneter bulutsumuzda (Güneş ve gezegenlerin oluştuğu gaz ve toz bulutu) oluştu, ardından küçük cisimlerin - kuyruklu yıldızlar ve asteroitlerin - bileşimine girdi ve meteor bombardımanı sonucunda genç Dünya'ya taşındı. Hesaplamalara göre, geç dönem ağır bombardıman sırasında (yaklaşık 4,1-3,8 milyar yıl önce) gezegenimizin yüzeyine 0,5 ila 50 milyon ton arasında bu şeker düşmüş olabilir. Bu devasa miktarda organik madde, yaşamın ilk moleküllerinin ortaya çıktığı kimyasal banyolar olan prebiyotik çorbaların oluşumuna katkıda bulunmuş olabilir.
Eritülozun keşfi, astokimya ve astrobiyolojide yeni bir cephe açıyor. Bilim insanları artık yıldızlararası bulutlarda ve protoplaneter disklerde diğer şekerleri - özellikle de günümüz DNA ve RNA'sının temelini oluşturan riboz ve deoksiribozu - hedefli bir şekilde arayacaklar. Bu çalışma, kozmosta anahtar biyomoleküllerin oluşum süreçlerinin ne kadar evrensel olduğunu gösterebilir.
Keşif ayrıca, karmaşık prebiyotik moleküllerin sadece kozmosta doğmadığını, aynı zamanda soğuk, seyrek gaz ortamında, kozmik ışın bombardımanı altında aşırı koşullarda hayatta kaldıklarını da doğruluyor. Bu, bu tür moleküllerin galaksimizde ve ötesinde yaygın olabileceği anlamına gelir. Bu da, evrendeki ne kadar dünyada Dünya benzeri yaşamın ortaya çıkabileceğine dair anlayışımızı büyük ölçüde genişletiyor.
