Bildung von Aminosäuren und Carbonsäuren in schwach reduzierenden Planetenatmosphären durch solarenergetische Teilchen der jungen Sonne

Das Leben begann höchstwahrscheinlich im Hadäischen Zeitalter; Allerdings sind die Umweltbedingungen, die zur Komplexität seiner Chemie beigetragen haben, kaum bekannt.

Um den Beginn der Abiogenese zu verstehen, ist ein besseres Verständnis verschiedener Umweltbedingungen, einschließlich globaler (heliosphärischer) und lokaler (atmosphärischer, oberflächennaher und ozeanischer) Bedingungen sowie der inneren dynamischen Bedingungen der frühen Erde erforderlich. Hier untersuchen wir die Beiträge der galaktischen kosmischen Strahlung (GCRs) und solarenergetischen Teilchen (SEPs), die mit Superflares der jungen Sonne verbunden sind, zur Bildung von Aminosäuren und Carbonsäuren in schwach reduzierten Gasgemischen, die die frühe Erdatmosphäre repräsentieren. Wir vergleichen die Produkte auch mit denen, die durch Blitzereignisse und solares ultraviolettes Licht (UV) entstehen.

In einer Reihe von Laborexperimenten haben wir die Bildung von Aminosäuren und Carbonsäuren durch Protonenbestrahlung einer Mischung aus Kohlendioxid, Methan, Stickstoff und Wasser in verschiedenen Mischungsverhältnissen nachgewiesen und charakterisiert. Diese Experimente zeigen den Nachweis von Aminosäuren nach der Säurehydrolyse, wenn 0,5 % (v/v) des anfänglichen Methans in das Gasgemisch eingeführt wurden. In der Reihe von Experimenten mit Funkenentladungen (Simulation von Blitzen), die für dasselbe Gasgemisch durchgeführt wurden, stellten wir fest, dass mindestens 15 % Methan erforderlich waren, um die Bildung von Aminosäuren nachzuweisen, und in Experimenten mittels UV-Bestrahlung wurden keine Aminosäuren nachgewiesen , selbst wenn 50 % Methan verwendet wurden. Carbonsäuren wurden in nichtreduzierenden Gasgemischen (0 % Methan) durch Protonenbestrahlung und Funkenentladungen gebildet.

Daher schlagen wir vor, dass GCRs und SEP-Ereignisse der jungen Sonne die effektivsten Energiequellen für die präbiotische Bildung biologisch wichtiger organischer Verbindungen aus schwach reduzierenden Atmosphären darstellen. Da erwartet wurde, dass der Energiefluss des Weltraumwetters, der in den ersten 600 Millionen Jahren nach der Geburt des Sonnensystems häufig SEPs von der jungen Sonne erzeugte, viel größer sein würde als der von GCRs, schließen wir, dass dies SEP-getriebene energiereiche Protonen sind die vielversprechendsten Energiequellen für die präbiotische Produktion bioorganischer Verbindungen in der Atmosphäre der Hadean-Erde.

Kensei Kobayashi, Jun-ichi Ise, Ryohei Aoki, Miei Kinoshita, Koki Naito, Takumi Udo, Bhagawati Kunwar, Jun-ichi Takahashi, Hiromi Shibata, Hajime Mita, Hitoshi Fukuda, Yoshiyuki Oguri, Kimitaka Kawamura, Yoko Kebukawa und Vladimir S. AirapetianLife 2023, 13(5), 1103; DOI: 10.3390/life13051103https://www.mdpi.com/2075-1729/13/5/1103 (offener Zugang)Astrobiologie, Astrochemie

SpaceRef-Mitbegründer, Explorers Club Fellow, Ex-NASA, Auswärtsteams, Journalist, Weltraum- und Astrobiologie, ehemaliger Bergsteiger.