הרצון שלנו להבין את מקורות החיים מניע את המחקר בתווך הבינכוכבי. בעוד כוכבי הלכת הם האתרים הסבירים ביותר לחיים, רבים מאבני הבניין המולקולרי של החיים נמצאים כבר בחלל העמוק מחומר שנפלט מכוכבים. מולקולות אלו נמצאות בתווך הבינכוכבי, ולכן ניתוח כימי שלהן חושף מידע חשוב על מקורות החיים. יותר מ- 130 סוגי מולקולות זוהו בתווך הבינכוכבי ב- 30 השנים האחרונות. מרביתן זוהו בשל שינויים ברמות אנרגיה נמוכות מאוד במצבי הסיבוב שלהן, שניתן לזהותם בניתוח ספקטרלי בתחום גלי הרדיו; כמה מהן זוהו על ידי תנודותיהן, בתחום האינפרה אדום בספקטרום. המולקולות בתווך הבינכוכבי כוללות אלכוהול אתילי (C2H5OH), חומצת אמינו גליצין (C2H5O2N), ומספר מולקולות אורגניות אחרות.
באדיבות Astropedia Textbook
בעוד שמרבית המחקרים של התווך הבין-כוכבי משתמשים בספקטרוסקופיה כדי למדוד ישירות את קווי הספקטרום האטומיים והמולקולרי, ניתן ללמוד גם על מולקולות בחלל הקר והעמוק על ידי חקר מטאוריטים. מדי פעם נופלים "מאובנים" מטאוריטים, המייצגים את ההרכב הראשוני של הערפילית הסולארית. תיארוך רדיואקטיבי של מטאוריטים כאלה מגלה שגילם מגיע לכדי 4.5 מיליארד שנים – כאשר כדור הארץ והשמש רק נוצרו. אחוז קטן של מטאוריטים עשירים בחומרים פחמניים; הם נקראים קונדריטים פחמניים. רק מטאוריטים מעטים חלפו דרך האטמוספירה במהירות מספקת מבלי שהזדהמו במולקולות מכדור הארץ. ממצאים נדירים אלה סיפקו את רוב המידע העומד לרשותנו על מולקולות מורכבות מהחלל. עשרות חומצות אמינו נמצאו בתוך קונדריטים פחמניים. בשנת 1983, סיריל פונמפרומה הודיע כי כל חמשת הבסיסים קריטיים הנדרשים לקידוד מידע גנטי של RNA ו DNA נמצאו בקונדריט יחיד העשוי פחמן.
רבים מאבני הבניין של החיים מופיעים באופן טבעי בגופים מחוץ לכדור הארץ. רוב חומצות האמינו במטאוריטים לא נוצרו על ידי אורגניזמים חיים על פני כדור הארץ ומקורן מחוץ לכדור הארץ. מדענים בטוחים במסקנה זו משום שאטומים יכולים לקשר מולקולות בעלות סימטריה "שמאלית" או "ימנית". מונחים אלה מתייחסים לצורות היוצרות דמויות ראי זו של זו, כמו יד שמאל ויד ימין. החיים בכדור הארץ משתמשים רק במולקולות של "שמאליות", בעוד שני סוגי המולקולות המורכבות במטאוריטים מופיעות באופן שווה – שמאליות וימניות.
באדיבות NASA
שביטים הם שליחי קרח ממערכת השמש חיצונית, התגלה שהם מכילים מולקולות מורכבות. מדענים יכולים לנתח מטאוריטים ישירות באמצעות טכניקות רבות עוצמה של ביוכימיה מולקולרית, אך ניתוח של חומר משביטים נעשה בדרך עקיפה יותר מאשר ספקטרוסקופיה של האור המוחזר. מאחר ולסוגים המולקולריים יש חתימות ספקטרוסקופיות מורכבות ומתוחכמות מאוד, זיהוי חומצות אמינו בשביטים הוא מעבר ליכולות של הטכנולוגיה הנוכחית. משימה שבוצעה זה מכבר על ידי ESA מקווה להתגבר על מכשול זה, באמצעות חללית המחקר רוזטה במפגש עם שביט 67P/Churyumov-Gerasimenko ועריכת ניתוח כימי מפורט של מבנה גרעינו. בשנת 2015, החללית הגיעה בהצלחה לשביט והורידה את הנחתתה פילא על פני השביט. למרות שלנחתת יש הספק סולארי מוגבל, הצלחנו ללמוד רבות על שביט זה, במיוחד כאשר הוא מתקרב לשמש והופך להיות פעיל. זו לא הפעם הראשונה שחללית התקרבה לשביט, בפעם הראשונה נלקחו דוגמאות מפורטות. ב- 1984, חלליות מחקר ערכו מפגשים קרובים עם הגרעין של שביט האלי, כאשר זוהו על פניו משטחים כהים עם כמות גדולה של חומר עשיר בפחמן, ובשנת 2005 התנגשה נחתת ה- Deep Impact עם השביט 9P/Temple.
באדיבות ESA
בהתחלה היה מפתיע שמולקולות מורכבות עשויות להיווצר בסביבה הקרה והעוינת של החלל העמוק. מאז גילויים אלה, נערכו ניסויים במטרה לשכפל את הייצור של מולקולות אורגניות בטמפרטורה של קרח יבש. אמנם קיימות ספקולציות רבות על חיים בשביטים, אך לא נמצאו עדויות למולקולות המשכפלות את עצמן או צורות פרימיטיביות של החיים בשביטים או מטאוריטים. אולם ייתכן שגופים פרימיטיביים אלו מילאו תפקיד מרכזי בהופעתם של יצורים חיים. הם אולי הפיצו חומר אורגני במהלך ההפצצה המוקדמת במערכת השמש, כך נוצר יתרון לכימיה טרום ביולוגית של כוכבי הלכת הפנימיים, כולל כדור הארץ.
אסטרונומים יכולים ללמוד על הכימיה המורכבת מהשכנים הפלנטריים הקרובים ביותר שלנו. פרט לכוכבי הלכת הפנימיים, טיטאן הירח של שבתאי עשוי לייצר ערפיח פוטוכימי. טיטאן עשויה לספק מעבדה טבעית מסקרנת ללימוד נוסף של כימיה אורגנית עם עננים אדמדמים ותרכובות פחמן וגשם אפשרי של מתאן נוזלי. אך לא כל כוכבי הלכת יוצרים תרכובות אורגניות. אור השמש מעודד תגובות שונות שאינן יוצרות מולקולות אורגניות אלא מפרקות אותן. כאשר הפוטונים האולטרה-סגוליים פוגעים במולקולות, המולקולות עלולות להתפרק. בירח ובמאדים החסרים שכבת אוזון, שתחסום את קרינת UV, שיעור ההרס של מולקולות מורכבות גבוה, וגזים אינם מצליחים לספק חומרי גלם ליצירת מולקולות אורגניות חדשות. אור שמש השמיד כנראה כל מולקולות, שאולי נוצרו בעבר על מאדים. ואכן, ראיות מאובנות וגיאו-כימיות מעידות על כך שחיים לא צמחו על פני הקרקע של כדור הארץ, אלא במעמקי האוקיינוס – צמחים שהוסתרו מאור השמש במי הים – פלטו די חמצן כדי לבנות שכבת אוזון (O3) באטמוספירה של כדור הארץ. שכבת האוזון מגינה על הקרקע מפני קרינת UV של השמש.
אף על פי שהנחתות של וויקינג לא מצאו מולקולות אורגניות על מאדים, הם חשפו רמזים מעניינים על התפתחותן של מולקולות כאלה בכוכבי הלכת. בניגוד לכדור הארץ, קרקע המאדים חשופה לקרני UV חזקות, אשר ככל הנראה מייצרות מצבים תגובתיים של כימיקלים שאינם מוכרים כמינרלים. הקרקע מכילה חומר שיכול לסנתז מולקולות אורגניות מדו תחמוצת הפחמן הנמצא באטמוספירה ולשחרר גז. מאחר וקרקע מאדים כמעט אינה מכילה מולקולות אורגניות, רוב המדענים מאמינים כי תהליכים אלה לא נגרמו על ידי אורגניזמים חיים במאדים. למעשה, ניסויים במעבדה בשנת 1977 שכפלו את רוב תוצאות של ויקינג באמצעות אדמת מאדים מדומה (מינרלים של תחמוצת ברזל שנחשפו לאור אולטרה-סגול ופחמן דו-חמצני) ללא אורגניזמים. עם זאת, התהליכים עשויים להבהיר כיצד תגובות כימיות יוצרות חומר שממנו החיים יכולים להיווצר על כוכבי לכת אחרים.
Author: Chris Impey