Ongerepte meteoriet biedt NASA blik op evolutie bouwstenen leven

Tijdens een expeditie in 2012 op Antarctica vond een Japans-Belgisch team een klein zwart rotsje dat duidelijk afstak tegen de witte sneeuw. Het rotsje is nu bekend als meteoriet Asuka 12236 en het was ongeveer zo groot als een golfbal. 

Het Belgische deel van het team was een expeditie van het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen, en de Belgische onderzoekers Lidia Pittarello (VUB/KBIN), Vinciane Debaille (ULB) en Steven Goderis en Philippe Claeys (VUB) hielpen mee om de kleine meteoriet te klasseren: het is een zogenoemde CM-chondriet. 

Ondanks zijn kleine afmetingen bleek deze ruimterots een geweldige vondst te zijn. Het bleek namelijk dat Asuka 12236 een van de best bewaarde meteorieten in zijn soort is die ooit ontdekt zijn. En nu hebben onderzoekers van de NASA aangetoond dat hij microscopische aanwijzingen bevat die hen kunnen helpen om een universeel raadsel op te lossen: hoe komt het dat de bouwstenen van het leven zo goed gedijen op de aarde? 

Toen astrobiologen van het Goddard Space Flight Center in Greenbelt dan ook een snipper van de primitieve meteoriet in handen kregen, begonnen ze snel met onderzoeken om alle informatie uit de meteoriet te halen die ze konden. 

Eerst vermaalden ze 50 milligram (0,05 gram) van Asuka 12236 en maakten vervolgens een suspensie van de aminozuren in het oude stof in een wateroplossing. Die oplossing stuurden ze door een krachtige analysemachine die de moleculen in de vloeistof sorteerde naar hun gewicht en identificeerde. 

De onderzoekers ontdekten dat er een overvloed aan aminozuren vastzat in het binnenste van Asuka 12236. De concentratie ervan lag dubbel zo hoog als die in een ruimterots die Paris heet en die tot dan toe beschouwd werd als de best bewaarde meteoriet uit dezelfde klasse. 

Tot de gevonden oermoleculen behoorden ook asparginezuur en glutaminezuur, twee van de 20 fundamentele aminozuren die zich in talloze combinaties kunnen rangschikken en zo miljoenen verschillende proteïnen kunnen maken. Proteïnen vormen op hun beurt de chemische basis van het leven op aarde en vervullen essentiële functies in de lichamen van onder meer dieren.   

Onder leiding van Goddard-astrobioloog Daniel Glavin ontdekte het team ook dat Asuka 12236 meer linksdraaiende versies bevatte van sommige aminozuren. 

Van elk aminozuur bestaat er een rechtsdraaiende en een linksdraaiende spiegelbeeld-versie, zoals onze handen spiegelbeelden zijn van elkaar. Al het leven dat we kennen, gebruikt enkel linksdraaiende aminozuren om proteïnen mee op te bouwen.

Glavin en zijn collega's ontdekken steeds vaker dat meteorieten boordevol zitten met deze linksdraaiende voorlopers van het leven. "De meteorieten vertellen ons dat er een inherente voorkeur bestond voor linksdraaiende aminozuren, zelfs nog voor het leven begon", zei Galvin. "Het grote mysterie is waarom?"

Om er achter te komen wat linksdraaiendheid zo speciaal maakt, onderzoeken Galvin en zijn team honderden meteorieten. Hoe meer die verschillen in oorsprong, chemische samenstelling en ouderdom, hoe beter. 

Verschillen in de soorten en hoeveelheden van aminozuren die bewaard zijn in deze rotsen, laten de onderzoekers toe een overzicht op te stellen over hoe deze moleculen geëvolueerd zijn in de loop van de tijd en onder verschillende omstandigheden, bijvoorbeeld de blootstelling aan water en hitte in hun 'moederasteroïde', de grotere asteroïde waar ze ooit deel van uitmaakten.

Asuka 12236 zit helemaal aan het begin van de tijdlijn van ons zonnestelsel - sommige geleerden denken zelfs dat kleine stukjes van de meteoriet pre-solair zijn, ouder zijn dan de zon en het zonnestelsel. 

Verschillende soorten aanwijzingen wijzen erop dat de originele chemische samenstelling van Asuka 12236 de best bewaarde is in een categorie van koolstofrijke meteorieten die CM-chondrieten genoemd worden. CM-chondrieten behoren tot de interessantse rotsen om te bestuderen voor geleerden die zich toeleggen op het ontstaan van het leven, aangezien veel van dergelijke meteorieten een zeer complexe mengeling bevatten van organische verbindingen die geassocieerd worden met levende wezens. 

Onderzoekers hebben vastgesteld dat het binnenste van Asuka 12236 zo goed bewaard is omdat de meteoriet slechts aan heel weinig lopend water of hitte is blootgesteld, zowel toen hij nog een deel was van een asteroïde als later, toen Asuka 12236 op Antarctica lag en nog niet ontdekt was. 

Ze kunnen dat uitmaken op basis van de soorten mineralen die ze in de meteoriet vinden. De afwezigheid van kleimineralen is één aanwijzing, aangezien die gevormd worden door water. Een andere aanwijzing is dat Asuka 12236 veel ijzer bevat dat niet verroest is, een aanwijzing dat de meteoriet niet blootgesteld is aan de zuurstof in water. 

De meteoriet bevat ook een grote hoeveelheid silicaatkorrels met ongewone chemische samenstellingen die erop wijzen dat ze gevormd zijn in oude sterren die gestorven zijn voor de zon zich begon te vormen. Aangezien deze silicaatmineralen makkelijk afgebroken worden door water, vinden onderzoekers ze niet in meteorieten die minder ongerept zijn dan Asuka 12236.

"Het is grappig na te denken over hoe deze dingen op de aarde vallen en vol blijken te zitten met al die verschillende informatie over hoe het zonnestelsel zich gevormd heeft, waarvan het gevormd is, en hoe de elementen opgebouwd zijn in het sterrenstelsel", zei Conel M. O'D. Alexander, een wetenschapper aan het Carnegie Institution for Science in Washington D.C. die meegewerkt heeft met het team van Glavin aan de analyse van Asuka 12236.

Meteorieten als Asuka 12236 zijn stukken van veel grotere asteroïden. Die stukken werden in het zonnestelsel geslingerd door botsingen tussen asteroïden meer dan 4,5 miljard jaar geleden en bereikten uiteindelijk het oppervlak van de aarde nadat ze een vurige afdaling door onze atmosfeer hadden overleefd. Voor Alexander en Glavin zijn deze rotsen net geschiedenisboeken die uit de lucht vallen en chemische informatie leveren over het vroege zonnestelsel. Ruimterotsen zijn de enige bron voor deze informatie, aangezien de erosie en de platentektoniek de vroege chemische geschiedenis van onze planeet weggevaagd hebben. 

Dankzij Asuka 12236 kunnen geleerden een blik werpen op de eerste aminozuren die in het zonnestelsel geproduceerd werden en op de omstandigheden die geleid hebben tot de verscheidenheid en complexiteit van deze moleculen. 

"Asuka 12236 toont ons dat er een 'Goudlokje-ding' speelt", zei Galvin. Goudlokje of Goldilocks in het Engels is een figuur uit een Engels sprookje en de benaming Goudlokjegebied of Goldilocks zone wordt gebruikt voor de bewoonbare zone rond een ster, de zone waar het niet te warm of te koud is voor vloeibaar water en waar de omstandigheden dus 'net goed' zijn. 

En dat speelt ook bij de vorming van aminozuren. Glavin en zijn team leren uit hun onderzoeken dat de sleutel voor de vorming en vermenigvuldiging van aminozuren blootstelling is aan de perfecte omstandigheden in het binnenste van asteroïden. "Je hebt een beetje vloeibaar water en hitte nodig om verschillende aminozuren te produceren", zei Glavin. "Maar als je daar te veel van hebt, dan kan je ze allemaal vernietigen."

Het water zou geproduceerd zijn in de asteroïde waar Asuka 12236 uit afkomstig is, doordat hitte van het radioactief verval van bepaalde elementen het ijs deed smelten dat met rotsen gecondenseerd was toen de asteroïde voor het eerst gevormd  werd. Aangezien Asuka 12236 zo goed bewaard is gebleven, kan de meteoriet afkomstig zijn uit een koelere buitenste laag van de asteroïde waar hij slechts met weinig warmte in contact zou zijn gekomen en dus ook met weinig water. 

Maar voorlopig zijn dat slechts gissingen, zei Glavin: "Er is nog veel dat we niet weten over deze meteoriet." 

Een ding strookt niet met deze verklaring: het team van Galvin vond zoals gezegd meer linksdraaiende moleculen dan rechtsdraaiende in een aantal aminozuren in Asuka 12236. En die linksdraaiende moleculen zouden veel meer water nodig gehad hebben om gevormd te worden dan de hoeveelheid waaraan deze oude rots blijkbaar blootgesteld is. 

"Het is zeer ongewoon om zo'n grote overdaad aan linksdraaiende moleculen te hebben in primitieve meteorieten", zei Glavin. "Hoe die zich hebben gevormd, is een mysterie. Daarom is het goed om een hele reeks verschillende meteorieten te bekijken, zodat we een tijdlijn kunnen opstellen voor hoe deze organische materialen in de loop van de tijd evolueren, en voor de verschillende scenario's van de manier waarop ze veranderen." 

Het is mogelijk dat de onderzoekers deze met het leven verbonden moleculen waarnemen door een besmetting met aards materiaal, maar Glavins team is ervan overtuigd dat Asuka 12236 ongerept is, en daar hebben de onderzoekers verschillende redenen voor. 

Eén daarvan is dat een groot aantal van de aminozuren in het staal ongebonden waren. Als de onderzoekers naar aards leven gekeken zouden hebben, zouden de aminozuren met elkaar verbonden geweest zijn in proteïnen, zei Glavin. 

Hoe dan ook kunnen onderzoekers nooit 100 procent zeker zijn dat ze niet naar een besmetting kijken als ze te maken hebben met meteorieten die op het oppervlak van de aarde gevallen zijn. Daarom kijken Glavin en zijn team ernaar uit om een absoluut zeker ongerept staal te analyseren van een primitieve asteroïde die niet is blootgesteld aan het biologisch leven op aarde.

Die kans zullen ze krijgen nadat het OSIRIS-REx-ruimtetuig van de NASA een verzegelde hoeveelheid stof en rotsen van de asteroïde Bennu afgeleverd zal hebben op aarde in 2023. OSIRIS-REx zal het staal op Bennu verzamelen op 20 oktober van dit jaar. 

"Meer te weten komen over welke soorten moleculen er aanwezig waren in de eerste dagen van het zonnestelsel en hoe ze gedraaid waren, helpt ons om te ontdekken hoe de planeten en het leven ontstaan zijn", zei Jason Dworkin, een astrobioloog aan Goddard die meegewerkt heeft aan de analyse van Asuka 12236 en die ook deel uitmaakt van het team van de OSIRIS-REx-missie. 

De analyse van het team van Asuka 12236 is gepubliceerd in Meteoritics & Planetary Science. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van het Goddard Space Flight Center.