نموداری با عنوان «قندهای ضروری زیستی ریبوز و گلوکز در نمونههای سیارک بنو». نیمه چپ نمودار دارای تصویری پسزمینه از بنو است. در جلوی آن اجزای مولکولی RNA روی بنو قرار دارند: گوانین، سیتوزین، ریبوز، آدنین، اوراسیل و فسفات. در زیر آنها، ساختار مولکولی گلوکز با متن زیر همراه است: «ریبوز و گلوکز قندهایی هستند که برای حیات روی زمین ضروریاند. RNA از ریبوز برای ساختار خود استفاده میکند. گلوکز انرژی سلولها را فراهم میکند و برای ساخت فیبرهایی مانند سلولز به کار میرود. تیمی از دانشمندان ژاپنی و آمریکایی ریبوز و گلوکز را در نمونههای سیارک بنو (جمعآوری شده توسط مأموریت OSIRIS-REx ناسا) کشف کردهاند که نشان میدهد این قندهای ساده میتوانستند توسط شهابسنگها به زمین اولیه آورده شده باشند.» نیمه راست نمودار دارای تصویری پسزمینه از زمین است. در جلوی آن کد ژنتیکی برای سنتز پروتئین، شامل ریبوز، فسفات، و بازهای نوکلئوتیدی RNA گوانین، سیتوزین، آدنین و اوراسیل قرار دارد. در زیر آن، فرآیند شیمیایی تولید انرژی از طریق گلیکولیز و ساختار شیمیایی سلولز تشریح شدهاند.
کشف قندها، «صمغ» و غبار ستارهای در نمونههای سیارک بنو ناسا
نویسنده: ابی تابر,اگرونستا,ارین مورتون,راشل باریتاریخ انتشار: 2025-12-02 00:00:00 GMTمنتشر شده در: NASAمدت زمان مطالعه: 10 دقیقه
سیارک بنو همچنان سرنخهای جدیدی را برای پاسخ به بزرگترین پرسشهای دانشمندان در مورد چگونگی تشکیل منظومه شمسی اولیه و منشأ حیات ارائه میدهد. در راستای مطالعه مداوم نمونههای دستنخوردهای که توسط فضاپیمای OSIRIS-REx (کاوشگر ریشهها، تفسیر طیفی، شناسایی منابع و امنیت سنگپوشه) ناسا به زمین منتقل شدهاند، سه مقاله جدید که روز سهشنبه توسط مجلات Nature Geosciences و Nature Astronomy منتشر شد، اکتشافات قابل توجهی را ارائه میکنند: قندهای ضروری برای زیستشناسی، یک ماده صمغمانند که پیش از این در مواد اخترزیستی دیده نشده بود، و فراوانی غیرمنتظره غبار تولید شده توسط انفجارهای ابرنواختری.
قندهای ضروری برای حیات
دانشمندان به سرپرستی یوشیهیرو فوروکاوا از دانشگاه توهوکو در ژاپن، قندهای ضروری برای زیستشناسی روی زمین را در نمونههای بنو کشف کردند و جزئیات یافتههای خود را در مجله Nature Geoscience منتشر نمودند. قند پنجکربنه ریبوز (ribose) و برای اولین بار در یک نمونه فرازمینی، گلوکز (glucose) ششکربنه کشف شد. اگرچه این قندها شواهدی از حیات نیستند، اما شناسایی آنها، در کنار کشفهای قبلی آمینواسیدها، بازهای نوکلئوتیدی و اسیدهای کربوکسیلیک در نمونههای بنو، نشان میدهد که بلوکهای سازنده مولکولهای بیولوژیکی در سراسر منظومه شمسی گسترده بودهاند.
برای حیات روی زمین، قندهای دئوکسیریبوز (deoxyribose) و ریبوز به ترتیب بلوکهای سازنده اصلی DNA و RNA هستند. DNA حامل اصلی اطلاعات ژنتیکی در سلولها است. RNA عملکردهای متعددی را انجام میدهد و حیات به شکلی که میشناسیم بدون آن وجود نخواهد داشت. ریبوز در RNA در «ستون فقرات» قند-فسفات مولکول استفاده میشود که رشتهای از بازهای نوکلئوتیدی حامل اطلاعات را به هم متصل میکند.
فوروکاوا میگوید: «هر پنج باز نوکلئوتیدی مورد استفاده برای ساخت DNA و RNA، همراه با فسفاتها، قبلاً در نمونههای بنو که توسط OSIRIS-REx به زمین آورده شدهاند، یافت شدهاند. کشف جدید ریبوز به این معنی است که تمامی اجزای لازم برای تشکیل مولکول RNA در بنو موجود است.»
کشف ریبوز در نمونههای سیارک کاملاً غیرمنتظره نیست. ریبوز قبلاً در دو شهابسنگ یافت شده بود که در زمین بازیابی شده بودند. آنچه در مورد نمونههای بنو اهمیت دارد این است که محققان دئوکسیریبوز را پیدا نکردند. اگر بنو نشانهای باشد، این بدان معناست که ریبوز ممکن است در محیطهای منظومه شمسی اولیه رایجتر از دئوکسیریبوز بوده باشد.
محققان معتقدند حضور ریبوز و عدم وجود دئوکسیریبوز از فرضیه «جهان RNA» حمایت میکند، که بر اساس آن اولین اشکال حیات برای ذخیره اطلاعات و پیشبرد واکنشهای شیمیایی لازم برای بقا به RNA به عنوان مولکول اصلی متکی بودند.
نمونههای بنو همچنین حاوی یکی از رایجترین اشکال «غذا» (یا انرژی) مورد استفاده توسط حیات روی زمین، یعنی قند گلوکز، بودند. این اولین شواهد است که یک منبع انرژی مهم برای حیات به شکلی که میشناسیم، در منظومه شمسی اولیه نیز حضور داشته است.
اسکات سندفورد<br>اخترفیزیکدان، مرکز تحقیقات ایمز ناسا
ذرهای میکروسکوپی از سیارک بنو که توسط مأموریت OSIRIS-REx ناسا به زمین آورده شده، تحت میکروسکوپ الکترونی عبوری دستکاری میشود. برای جابجایی این قطعه جهت تجزیه و تحلیل بیشتر، محققان ابتدا آن را با نوارهای نازک پلاتین (شکل «L» روی سطح ذره) تقویت کرده و سپس یک میکروسوزن تنگستن را به آن جوش دادند. اندازه قطعه سیارک ۳۰ میکرومتر (حدود یک هزارم اینچ) است.<br>NASA/University of California, Berkeley
NASA/University of California, Berkeley
«صمغ» باستانی و اسرارآمیز
مقاله دوم، منتشر شده در مجله Nature Astronomy و به سرپرستی اسکات سندفورد از مرکز تحقیقات ایمز ناسا در سیلیکونولی کالیفرنیا و زک گینزفورس از دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، مادهای صمغمانند را در نمونههای بنو آشکار میکند که هرگز پیش از این در سنگهای فضایی دیده نشده بود – مادهای که میتوانست زمینه را برای ظهور مواد اولیه حیات روی زمین فراهم کرده باشد. این ماده شگفتانگیز احتمالاً در روزهای اولیه منظومه شمسی، زمانی که سیارک مادر جوان بنو گرم میشد، شکل گرفته است.
در این سیارک اولیه که در روزهای آغازین منظومه شمسی شکل گرفت، ما به رویدادهای نزدیک به آغازِ آغاز مینگریم.
اسکات سندفورد اخترفیزیکدان، مرکز تحقیقات ایمز ناسا
سیارک اجدادی بنو از موادی در سحابی خورشیدی – ابر دوار گاز و غباری که منظومه شمسی را تشکیل داد – شکل گرفت و شامل انواع مواد معدنی و یخها بود. با شروع گرم شدن سیارک، به دلیل تشعشعات طبیعی، ترکیبی به نام کاربامات (carbamate) از طریق فرآیندی شامل آمونیاک و دیاکسید کربن تشکیل شد. کاربامات در آب محلول است، اما به اندازه کافی دوام آورد تا پلیمریزه (polymerize) شود و با خود و سایر مولکولها واکنش داده و زنجیرههای بزرگتر و پیچیدهتری را تشکیل دهد که در برابر آب نفوذناپذیر بودند. این نشان میدهد که این ماده قبل از اینکه جرم والد به اندازهای گرم شود که محیطی آبی داشته باشد، تشکیل شده است.
سندفورد گفت: «با این ماده عجیب، ما احتمالاً در حال بررسی یکی از اولین تغییرات موادی هستیم که در این سنگ رخ داده است. در این سیارک اولیه که در روزهای آغازین منظومه شمسی شکل گرفت، ما به رویدادهای نزدیک به آغازِ آغاز مینگریم.»
تیم سندفورد با استفاده از میکروسکوپ فروسرخ، دانههای غنی از کربن غیرعادی حاوی مقادیر زیادی نیتروژن و اکسیژن را انتخاب کردند. سپس کاری را آغاز کردند که سندفورد آن را «آهنگری در سطح مولکولی» مینامد و از آزمایشگاه مولکولی لارنس برکلی (Berkeley Lab) در برکلی، کالیفرنیا، استفاده کردند. با اعمال لایههای فوقنازک پلاتین، ذره را تقویت کردند، یک سوزن تنگستن را برای بلند کردن دانه کوچک به آن جوش دادند و قطعه را با استفاده از پرتوی متمرکز از ذرات باردار، تراشیدند.
هنگامی که اندازه ذره هزار بار نازکتر از موی انسان شد، ترکیب آن را از طریق میکروسکوپ الکترونی در آزمایشگاه مولکولی و طیفسنجی اشعه ایکس در منبع نور پیشرفته آزمایشگاه برکلی (Advanced Light Source) تجزیه و تحلیل کردند. وضوح مکانی بالا و پرتوهای حساس اشعه ایکس ALS، امکان تحلیل شیمیایی بیسابقهای را فراهم کرد.
گینزفورس گفت: «لحظهای که تصاویر روی مانیتور شروع به ظاهر شدن کردند، میدانستیم که چیز خارقالعادهای کشف کردهایم. این ماده شبیه هیچ چیز دیگری نبود که تاکنون دیده بودیم، و برای ماهها غرق در دادهها و نظریهها بودیم تا بفهمیم دقیقاً چیست و چگونه به وجود آمده است.»
تیم آزمایشات متعددی را برای بررسی ویژگیهای این ماده انجام داد. با ظهور جزئیات، شواهد نشان داد که این ماده عجیب به صورت لایهلایه بر روی دانههای یخ و مواد معدنی موجود در سیارک رسوب کرده است.
این ماده همچنین انعطافپذیر بود – مادهای نرم و شکلپذیر، شبیه به آدامس جویده شده یا حتی یک پلاستیک نرم. در واقع، در طول کار با نمونهها، محققان متوجه شدند که این ماده عجیب هنگام اعمال فشار خم میشود و فرو میرود. این ماده شفاف بود و قرار گرفتن در معرض تشعشعات آن را شکننده میکرد، مانند یک صندلی چمنی که فصلهای زیادی زیر آفتاب مانده باشد.
سندفورد گفت: «با نگاهی به ترکیب شیمیایی آن، ما همان نوع گروههای شیمیایی را میبینیم که در پلییورتان (polyurethane) روی زمین وجود دارند، که این ماده از بنو را به چیزی شبیه به یک «پلاستیک فضایی» تبدیل میکند.»
البته این ماده باستانی سیارکی صرفاً پلییورتان نیست، چرا که پلییورتان یک پلیمر منظم است. سندفورد میگوید این ماده دارای «اتصالات تصادفی و نامنظمتر و ترکیبی از عناصر است که از ذرهای به ذره دیگر متفاوت است.» اما این مقایسه بر ماهیت شگفتانگیز ماده آلی کشف شده در نمونههای سیارک ناسا تأکید میکند و تیم تحقیقاتی قصد دارد بیشتر در مورد آن مطالعه کند.
دانشمندان با پیگیری سرنخهایی درباره آنچه مدتها پیش، در اعماق یک سیارک رخ داده است، میتوانند منظومه شمسی جوان را بهتر درک کنند – پیشسازها و اجزای حیاتی را که قبلاً در خود داشته و اینکه این مواد خام تا چه حد میتوانستند، به لطف سیارکهایی شبیه بنو، پراکنده شده باشند، آشکار میسازند.
تصویری هنری از فضاپیمای OSIRIS-REx که به سمت سیارک بنو فرود میآید تا نمونهای را جمعآوری کند.<br>NASA/Goddard/University of Arizona
NASA/Goddard/University of Arizona
فراوانی غبار ابرنواختری
مقاله دیگری در مجله Nature Astronomy، به سرپرستی آن نگوین از مرکز فضایی جانسون ناسا در هیوستون، دانههای پیشخورشیدی – غباری از ستارههای پیش از منظومه شمسی ما – را که در دو نوع سنگ مختلف در نمونههای بنو یافت شده بودند، تجزیه و تحلیل کرد تا اطلاعات بیشتری در مورد محل تشکیل جرم والد آن و چگونگی تغییر آن توسط فرآیندهای زمینشناختی به دست آورد. اعتقاد بر این است که غبار پیشخورشیدی به طور کلی به خوبی در حین تشکیل منظومه شمسی ما مخلوط شده بود. نمونهها شش برابر بیشتر از هر ماده اخترزیستی مورد مطالعه دیگری حاوی غبار ابرنواختری بودند، که نشان میدهد جرم والد این سیارک در منطقهای از قرص پیشسیارهای غنی از غبار ستارههای در حال مرگ تشکیل شده است.
این مطالعه همچنین نشان میدهد که در حالی که سیارک والد بنو دستخوش تغییرات گستردهای توسط سیالات شده است، هنوز حفرههایی از مواد کمتر تغییریافته در نمونهها وجود دارد که بینشهایی را در مورد منشأ آن ارائه میدهند.
نگوین اظهار داشت: «این قطعات حاوی مقادیر بیشتری از مواد آلی و دانههای سیلیکاتی پیشخورشیدی هستند که میدانیم به راحتی توسط تغییرات آبی در سیارکها از بین میروند. حفظ آنها در نمونههای بنو شگفتانگیز بود و نشان میدهد که برخی از مواد از تغییرات در جرم والد در امان ماندهاند. مطالعه ما تنوع مواد پیشخورشیدی را که جرم والد در حین شکلگیری خود جذب کرده است، آشکار میسازد.»
مرکز پروازهای فضایی گادرد ناسا مدیریت کلی مأموریت، مهندسی سیستمها و تضمین ایمنی و مأموریت OSIRIS-REx را بر عهده داشت. دانته لورتا از دانشگاه آریزونا، توسان، محقق اصلی است. این دانشگاه تیم علمی و برنامهریزی مشاهدات علمی و پردازش دادههای مأموریت را رهبری میکند. شرکت لاکهید مارتین اسپیس در لیتلتون، کلرادو، فضاپیما را ساخت و عملیات پرواز را فراهم کرد. گادرد و کینتکس هوافضا مسئول ناوبری فضاپیمای OSIRIS-REx بودند. نگهداری و محافظت از نمونههای OSIRIS-REx در مرکز فضایی جانسون ناسا در هیوستون انجام میشود. مشارکتهای بینالمللی در این مأموریت شامل ابزار ارتفاعسنج لیزری OSIRIS-REx از CSA (آژانس فضایی کانادا) و همکاری علمی نمونه سیارک با مأموریت هایابوسا۲ (Hayabusa2) آژانس کاوشهای هوافضای ژاپن (JAXA) است. OSIRIS-REx سومین مأموریت در برنامه «مرزهای جدید» ناسا است که توسط مرکز پروازهای فضایی مارشال ناسا در هانتسویل، آلاباما، برای اداره مأموریتهای علمی این سازمان در واشنگتن مدیریت میشود.
برای اطلاعات بیشتر در مورد مأموریت OSIRIS-REx، از این لینک دیدن کنید:
