En resa till en kosmisk grushög

Vid första anblicken verkar den lilla asteroiden Ryugu ointressant: en mörk, kantig stenbumling som kretsar kring solen. Men i mikroskopiska prover från dess bergarter har forskare nu hittat något som liknar en saknad pusselbit i förklaringen till hur livet uppstod på jorden.

Ryugu är bara cirka 900 meter i diameter och påminner till form och struktur om en svävande grushög. Det är just därför den är så fascinerande. Sådana objekt betraktas som urgamla kvarlämningar från solsystemets allra tidigaste skede — nästan oförändrade i mer än fyra miljarder år.

Hayabusa2 reste 300 miljoner kilometer

Japan skickade upp rymdsonden Hayabusa2 år 2014 för att undersöka detta primitiva objekt på nära håll. Uppdraget var tydligt: landa, samla in prover och föra dem tillbaka till jorden. Efter en färd på cirka 300 miljoner kilometer lyckades sonden träffa det lilla himlakroppen med precision.

Sonden hämtade material från två olika platser på ytan. Under 2020 kom två värdefulla provkapslar äntligen hem — vardera med 5,4 gram regolith, lösa korniga partiklar. I grund och botten handlade det om ett par skedar mörkt rymdgrus.

I knappt tio gram bergart gömmer sig möjligen ett svar på varför vi ens existerar.

Alla fem ”livets bokstäver” funna i rymden

För att förstå varför dessa prover är så anmärkningsvärda behövs en snabb titt in i biokemin. Levande organismer lagrar arvsmaterial i DNA och i många processer även i RNA. Båda byggs upp av så kallade nukleobaser, ofta beskrivna som ”livets bokstäver”:

Adenin
Cytosin
Guanin
Tymin (i DNA)
Uracil (i RNA)

Tidigare har det varit möjligt att påvisa enstaka eller flera av dessa baser i meteoriter och interstellärt damm. Men en komplett ”femkombination” har saknats — fram till nu.

Det är exakt vad ett forskarlag från det japanska forskningscentret JAMSTEC (Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology) nu rapporterar: I proverna från Ryugu fann de alla fem nukleobaser. Inte spår av jordisk kontaminering, utan molekyler inbäddade i material som har flugit genom rymden i miljarder år.

Forskarna ser detta som en stark indikation på att de kemiska ingredienserna för liv inte enbart uppstod på den unga jorden, utan är utbredda i hela solsystemet — och kanske ännu längre bort.

Tymin vänder upp och ner på livets tidslinje

Särskilt uppmärksammat är fyndet av tymin. Tidigare forskargrupper hade bara kunnat påvisa uracil på Ryugu. Det stämde väl överens med teorin om att det på den tidiga jorden först uppstod ett RNA-baserat system, innan det mer komplexa DNA:t dök upp.

Med påvisandet av tymin skiftar fokus. Det verkar nu som att inte bara enkla, utan även mer komplexa byggstenar kunde bildas i kalla, mörka asteroider — och det långt innan jorden ens var beboelig.

”Bruksanvisningen” för DNA kan ha uppstått i skuggan av gamla asteroider — inte i den unga jordens oceaner.

Studien antyder att när damm och isklumpar klumpade ihop sig till asteroider, pågick kemiska processer i dem under många miljoner år. Organiska molekyler bildades, anrikades och blev möjligen alltmer komplexa.

Ryugu är inte den enda leverantören

Ryugu står inte ensam med detta fynd. Från asteroiden Bennu, som provtogs under NASA-missionen OSIRIS-REx, rapporterar forskare nu likaså om en komplett palett av nukleobaser. Därmed växer bilden av ett solsystem där sådana molekyler närmast levereras som standard.

När flera urgamla himlakroppar innehåller dessa ämnen i hög koncentration, är sannolikheten stor för att de under jordens historia regnade ner på vår unga, ännu livsfientliga yta i enorma mängder.

Kosmisk paketleverans till den unga jorden

Mot den bakgrunden får en teori som har diskuterats i åratal markant mer tyngd: föreställningen om att asteroider och kometer försåg jorden med en hel ”kemisk verktygslåda”.

De japanska forskarna målar upp bilden av en slags kosmisk leveranstjänst. Under miljarder år slog asteroider ner, förångades delvis och blandade sitt material i urjordens oceaner, jord och bergarter. Med varje nedslag nådde nya molekyler ytan — däribland byggstenar för DNA och RNA.

Sett från dagens perspektiv skulle vårt stamträd kunna se ut så här:

I det tidiga solsystemet bildas is- och kolrika asteroider.
I deras inre uppstår organiska molekyler via strålning och kemiska reaktioner.
Asteroider som Ryugu och Bennu transporterar dessa molekyler genom rymden i miljarder år.
Kollisioner med jorden för ämnena till oceaner och bergslager.
På jorden utvecklas de första självreplikerande systemen från dessa ingredienser — livets början.

Den nya studien stödjer just detta förlopp. Ingredienserna var inte sällsynta och slumpmässiga, utan uppenbarligen rikligt förekommande. Jorden behövde bara ”plocka upp dem”.

Vad detta berättar om liv i universum

Om byggstenar för DNA och RNA uppstår så lätt på asteroider, dyker ett provocerande spörsmål upp: Är vi verkligen en kosmisk raritet? Eller är liv en relativt vanlig ”biprodukt” av solsystem?

Astrobiologer drar flera slutsatser av de nya resultaten:

Många planeter med fast yta kan ha mottagit liknande leveranser av kosmiska byggstenar.
Tröskeln från ”död kemi” till de första primitiva livsformerna kan vara lägre än vad man tidigare trott.
Avgörande skulle då framför allt vara stabila förhållanden över längre tid — som flytande vatten och en någorlunda lugn miljö.

Studien, publicerad i den vetenskapliga tidskriften Nature Astronomy, levererar därmed indirekta argument för sökandet efter liv utanför jorden. För om till och med en obetydlig grushög som Ryugu är fylld med nuklebasinnehållande föreningar, talar mycket för att liknande processer pågår i andra planetsystem.

Hur forskare överhuvudtaget påvisar sådana spår

Den särskilt känsliga frågan i denna typ av forskning är: Kommer det funna materialet verkligen från rymden — eller smög det sig in på vägen till jorden? Hayabusa2 konstruerades därför med strikt fokus på att undvika kontaminering. Provkapslarna förblev hermetiskt förseglad tills de öppnades i specialutrustade laboratorier.

Extremt känsliga analysmetoder användes, bland annat högupplöst vätskekromatografi kopplad med masspektrometri. Med sådana metoder kan organiska molekyler identifieras i minimala mängder — inklusive deras kemiska ”signatur”.

En viktig poäng: Fördelningen av isotoper — alltså varianter av atomer som kol — skiljer sig mätbart från typiskt jordiskt material. Just dessa signaler använde forskarna för att visa att nuklebaserna faktiskt tillhör det ursprungliga asteroidmaterialet.

Varför ett par gram bergart kan förändra vår självbild

I slutändan handlar Ryugu inte bara om kemi och bergartsprover, utan om frågan om vad vi egentligen är. Härstammar vår genetiska kod från rent jordiska slumphändelser? Eller bär vi i varenda cell ett stycke ”kosmos i blodet” — i helt bokstavlig mening?

De aktuella resultaten antyder att vår historia börjar mycket tidigare än man tidigare trott — på platser utan ljus, utan ocean, utan atmosfär. I små, obetydliga klumpar som har drivit genom mörkret i miljarder år och så småningom kolliderat med planeter.

Den som framöver tittar upp på natthimlen ser alltså inte bara stjärnor, galaxer och avlägsna världar. I vraket däremellan — i obetydliga grushogar som Ryugu — kan de kemiska början till otaliga livshistorier ligga gömda. Och vår är bara en av dem.