Síra je desátým nejhojnějším prvkem ve vesmíru a klíčovou složkou aminokyselin, proteinů a enzymů na Zemi. Vědci identifikovali největší organickou molekulu obsahující síru — základní ingredienci pro život — která byla dosud nalezena v mezihvězdném prostoru. Tento objev je považován za „ztracené spojení“ v pochopení kosmických původů chemie života.
Ačkoliv výzkumníci dříve narazili na molekuly obsahující síru, které byly podobné těmto čerstvě objeveným, v kometách a meteoritich, v mezihvězdném prostoru — obrovské oblasti mezi hvězdami, plné prachových a plyných oblaků — se vyskytovala znepokojivá absence velkých molekul síry.
„Síra se dostala na Zemi z vesmíru dávno, dávno předtím,“ řekl Mitsunori Araki, vědec z Max Planck Institutu pro mimozemskou fyziku v Německu a hlavní autor studie, která byla minulý týden publikována v časopise Nature Astronomy.
„Přesto jsme ve vesmíru našli jen velmi omezené množství molekul obsahujících síru, což je zvláštní. Mělo by být v obrovských množstvích, ale je velmi těžké to najít.“
Odlišný tým výzkumníků dříve naznačil, že se síra může jevit jako řídce rozšířená v prostoru proto, že je zachycena v kosmickém ledu — skrytá na očích, místo aby byla úplně nepřítomná.
Významný objev
Toto nové zjištění proto přidává důležitý kousek do této skládačky. „Toto je největší molekula obsahující síru, jaká byla dosud nalezena ve vesmíru, se 13 atomy,“ řekl Araki. „Předtím byla největší pouze s devíti atomy, což už byl raritní případ, protože většina molekul obsahujících síru, které byly detekovány, měla pouze tři, čtyři nebo pět atomů.“
Připomenul, že nalezení větších molekul je důležité, protože pomáhá vyplnit mezeru mezi jednoduchou chemií nalezenou ve vesmíru a složitějšími základními prvky života, které byly objeveny v kometách a meteoritech.
Molekula, která také obsahuje uhlík a vodík, se nazývá 2,5-cyklohexadien-1-thiona a připojuje se k rostoucímu katalogu více než 300 molekul dosud pozorovaných ve vesmíru. Podle Arakiho tento objev naznačuje, že v budoucnu mohou být detekovány i další molekuly obsahující síru, možná ještě větší.
Stellar nurseries
Tato molekula byla nalezena uvnitř molekulárního oblaku nazývaného G+0,693–0,027, asi 27 000 světelných let od Země, blízko středu naší galaxie.
„Molekulární oblaka jsou chladné a husté koncentrace prachu a plynu, které umožňují vznik molekul. Působí jako hvězdné porodnice, protože gravitace vytváří shluky, které se nakonec stávají mladými hvězdami,“ vysvětlil Valerio Lattanzi, rovněž vědec z Max Planck Institutu pro mimozemskou fyziku a spoluautor studie.
„Ve všech těchto molekulárních oblacích probíhá vznik hvězd,“ dodal Lattanzi. „Některé z těchto oblaků povedou k vytváření planetárních systémů, jako je náš vlastní sluneční systém. Složky přítomné v molekulárním oblaku budou přeneseny na planety. Usilujeme o to, abychom zjistili, jaké přísady nakonec vytvoří život, a snažíme se pochopit, jak jsme se dostali od jednoduchých molekul k životu, jak jej známe na Zemi. A snažíme se k tomuto obrazu přidávat prvky, jeden po druhém.“
Vědci poprvé syntetizovali molekulu aplikováním elektrického výboje na látku nazývanou thiofenol — tekutina nepříjemného zápachu, která obsahuje síru, uhlík a vodík. Poté získali mimořádně přesnou „rádiovou otisk“ molekuly, kterou porovnali s údaji z existujících teleskopů, shromážděnými radioteleskopy IRAM-30m a Yebes ve Španělsku, týkající se pozorování obláku.
„Předchozí pozorování již prokázala hojnost molekul síry v tomto oblaku,“ řekl Lattanzi. „Proto se stal velmi zajímavým cílem pro nás. Domníváme se, že jedna z možných příčin života na Zemi souvisí s kolizí a dopadem malých nebeských těles, jako jsou komety a meteority, na naši planetu v minulosti, které pravděpodobně přinesly složité molekuly, včetně některých obsahujících síru. Je to to, co se snažíme udělat: spojit tato ztracená spojení na cestě k vytvoření života, jak ho známe.“
Vzrušující detektivní příběh
Kate Freeman, profesorka geověd na Penn State University, označila studii za „vzrušující detektivní příběh, možné díky mocným radioteleskopům a opravdu účinné strategii hledání“.
Podle Freeman, která se této výzkumné činnosti nezúčastnila, se ví, že meteority obsahují velké a složité sloučeniny síry, a je pravděpodobné, že mnohé z nich dorazily na Zemi, čímž přispěly k vývoji chemie života.
„Přesto jsme si nebyli jisti, jak se tyto sloučeniny dostaly do meteoritů nebo do jejich předchůdců planetárních těl,“ dodala v e-mailu. „Nyní víme, že existuje alespoň dobrá možnost, že některé z nich mohou mít původ mimo sluneční systém, v oblastech bohatých na molekuly v naší galaxii, jako je oblast studovaná autory.“
Síra je jedním ze šesti jediných prvků nezbytných pro život na Zemi a mohla být klíčovou složkou prvních forem života na planetě, která poskytovala životně důležité palivo pro prapředky mikrobi, říká Sara Russell, profesorka planetárních věd v Londýnském muzeu přírodní historie.
„Přítomnost komplexních organických molekul ve středu naší Mléčné dráhy naznačuje, že biologicky důležité materiály mohou být rozptýleny všude po vesmíru,“ uvedla Russell, která se výzkumu nezúčastnila. „Nalezení těchto molekul tak daleko od naší planety také naznačuje, že podobné procesy se mohou odehrávat i jinde — což činí existenci života na jiné planetě o něco pravděpodobnější.“
Ryan Fortenberry, docent chemie a biochémie na University of Mississippi, vyjádřil vzrušení nad těmito objevy. „Síra, jako atom, má v periodické tabulce velmi zvláštní místo. Její unikátní chemie umožňuje molekulám dělat mnohem více, než by dovolovaly pouze kyslík, dusík a uhlík,“ uvedl Fortenberry v e-mailu. „Nalezení molekul obsahujících síru nám pomáhá lépe posoudit, kde se život mohl začít a kde může skončit.“
Před více než 50 lety bylo nalezení molekul ve vesmíru zázrakem, dodal Fortenberry, který se studie také nezúčastnil. „Předpokládalo se, že nepřátelské prostředí je jednoduše rozloží — nyní nacházíme molekuly s 13 atomy a některé s desítkami atomů,“ řekl. „Molekuly jsou odolnější, než jsme si mysleli, a teleskopy nám ukázaly, že chemie ve vesmíru je mnohem bohatší, než jsme mohli očekávat. Jsem si zcela jistý, že najdeme aminokyseliny ve vesmíru mimo náš sluneční systém.“
