Kuu on kuollut taivaankappale, siitä ei ole epäilystäkään. Siitä huolimatta Apollo-kuulennoilta 1960-luvun lopulla ja 1970-luvun alussa tuoduista näytteistä löytyi orgaanista ainetta, jopa aminohappoja. Ja aminohapot ovat proteiinien, elämän kannalta keskeisten molekyylien, rakennuspalikoita.
Aminohappoja ei ole kuunäytteissä paljon, mutta vähäinenkin määrä on visainen arvoitus. Vuosien mittaan tutkijat ovat pohtineet erilaisia vaihtoehtoja sen ratkaisuksi.
Yksinkertaisin selitys on, että aminohapot ovat päätyneet Kuuhun sinne laskeutuneiden alusten mukana tai näytteet ovat "saastuneet", kun ne on tuotu Maahan.
Toinen mahdollisuus on, että kuumoduulien rakettimoottoreiden palokaasuissa esiintyvä syaanivety on muodostanut mutkikkaampia yhdisteitä, esimerkiksi juuri aminohappoja, kun näytteitä on tutkittu laboratorioissa.
Kolmas lähde aminohappoja muodostaville alkuaineille on aurinkotuuli. Sen mukana Kuun pinnalle kertyy vetyä, hiiltä ja typpeä, joista saattaa muodostua aminohappoja otollisissa laboratorio-olosuhteissa.
Viimeinen varteenotettava vaihtoehto on aminohappojen kulkeutuminen Kuuhun meteoroidien mukana. Asteroidien sisuksissa tapahtuu kemiallisia reaktioita, joissa voi muodostua myös aminohappoja. Niitä tiedetään tulevan Maahan asteroidien keskinäisissä törmäyksissä pirstoutuneiden kivenkappaleiden mukana, joten niitä päätyy väistämättä myös Kuun pinnalle.
Jamie Elsilan johtama tutkijaryhmä analysoi seitsemän näytettä, joita on säilytetty Apollo-lennoista lähtien NASAn arkistossa. Niistä kaikista löytyi aminohappoja, joskin hyvin pieninä, 105–1910 miljardisosan pitoisuuksina.
"1970-luvun tutkijat esittivät oikeita kysymyksiä ja yrittivät tosissaan löytää niihin vastauksia, mutta silloisten tutkimusmenetelmien rajat tulivat vastaan", selittää Elsila. Nykyisten laitteiden tarkkuus riittää aminohappomolekyylien isotooppikoostumuksen määrittämiseen, mikä puolestaan mahdollisti niiden alkuperän selvittämisen.
Hiili-12- ja hiili-13-isotooppien runsaussuhde osoitti, että aminohapot ovat pääosin peräisin Maasta. Jälkimmäinen on ylimääräisen neutroninsa ansiosta hieman raskaampi, joten elämä suosii hiili-12-isotooppia, joka kevyempänä osallistuu helpommin kemiallisiin reaktioihin.
Tutkijoiden analyysin mukaan glysiinissä, β-alaniinissa ja L-alaniinissa oli vähemmän hiili-13-isotooppia kuin meteoriiteissa esiintyvissä aminohapoissa, joten ne muistuttivat Maassa muodostuneita molekyylejä.
Aurinkotuulen vaikutus pystyttiin eliminoimaan ensinnäkin siksi, että siinä on hiili-13-isotooppia vielä paljon vähemmän. Toisaalta jos aurinkotuuli selittäisi aminohappojen esiintymisen, niitä pitäisi olla enemmän Kuun pinnalta kuin pinnan alta otetuissa näytteissä. Todellisuudessa tilanne on päinvastainen: mitä syvemmältä näyte on peräisin, sitä enemmän siinä on aminohappoja.
Samankaltainen perustelu sulkee pois kuumoduulien rakettimoottoreiden palokaasut mahdollisena lähteenä. Apollo 17 -lennolla otettiin yksi näyte suoraan kuumoduulin alta, mutta siinä ei ollut yhtään enempää aminohappoja kuin 6,5 kilometrin päästä otetussa näytteessä.
Lopullinen niitti oli aminohappojen "kätisyys". Aminohappojen rakenne mahdollistaa sen, että niitä voi muodostua kahtena eri versiona, jotka ovat toistensa peilikuvia.
Maan elämä suosii "vasenkätisiä" versioita, elottomissa reaktioissa syntyy kumpaakin yhtä paljon. Tutkituissa kuunäytteissä vasenkätisiä aminohappoja on selvästi enemmän kuin oikeakätisiä.
Niinpä suurimman osan aminohapoista täytyy olla peräisin Maasta, vain pieni osa on tullut meteoroidien mukana. Asteroideihin viittaa oikeakätisten molekyylien esiintyminen – vaikkakin hyvin vähäisessä määrin – samoin esimerkiksi alfa-aminoisobutyyrihappo, joka on Maassa äärimmäisen harvinainen, mutta meteoriiteissa yleinen.
Tutkimus siis ratkaisi vuosikymmeniä askarruttaneen arvoituksen, mutta antoi osviittaa myös tuleville lennoille, joilla noudetaan näytteitä muilta taivaankappaleilta. Jos hakusessa on orgaanisia molekyylejä, joiden oletetaan olevan peräisin muualta kuin Maasta, näytteiden saastuminen on vaikeasti vältettävä ongelma.
"Vaikka saastumista pyrittäisiin hallitsemaan hyvin huolellisesti, avaruudesta tuotujen näytteiden vähäiset orgaanisen aineen määrät voivat hukkua Maasta peräisin olevien aineiden alle", Elsila korostaa.
Seuraava luotain, jonka lennolla saastumisen mahdollisuus on otettava vakavasti, on OSIRIS-REx. Se laukaistaan matkaan ensi vuonna ja sen on määrä tuoda näytteitä Bennu-asteroidilta vuonna 2023.
Tutkimuksesta kerrottiin NASAn uutissivuilla ja se on julkaistu Geochimica et Cosmochimica Acta -tiedelehdessä.
Kuva: NASA