Aminosäuren Klasse organischer Verbindungen mit mindestens einer Carboxy- (-COOH) und einer Aminogruppe (-NH 2 ), Bausteine von Proteinen

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2 Aminosäuren Klasse organischer Verbindungen mit mindestens einer Carboxy- (-COOH) und einer Aminogruppe (-NH 2 ), Bausteine von Proteinen zb Glycin, Alanin, Valin, Histidin,... Nukleotide Grundbaustein von Nukleinsäuren, also DNA und RNA. Molekül mit einem Phosphat-, Zucker- und Basenanteil Nukleobasen Adenin, Cytosin, Guanin, Thymin, Uracil Reduzierende Atmosphäre enthält viel reduzierende Gase (H 2, H 2 S,.), gibt daher leicht Elektronen ab. Energiegewinnung direkt aus der Atmosphäre. 2

3 Saturn s größter Mond reduzierende Atmosphäre enthält Kohlenstoff (2 % CH 4 ) Stickstoff (98 % N 2 ) Spuren von Sauerstoff (~ 50 ppm CO) dadurch photochemische Produktion komplexer Moleküle mit C, N, O, H 3

4 Voyager 1 Infrarotaufnahmen zeigen Präsenz von organischen Molekülen Cassini-Huygens Durch Ionen und neutralen Massenspektrometer (INMS) Vielzahl an chemischen Arten entdeckt. Identifizierung durch Auflösung beschränkt. 4

5 O + in Atmosphäre gefunden Kann in Moleküle inkorporieren Führt zur Bildung von Molekülen von biologischem Interesse Aufgrund der limitierten Möglichkeiten von Cassini-Huygens spielen Laborexperimente eine wichtige Rolle. 5

6 Miller-Urey 1959 Frühe Erdatmosphäre Elektrische Entladungen Präsenz von Wasser zwar Bildung von Aminosäuren aber Atmosphäre war reduzierender als frühe Atmosphäre 6

7 Titanrepräsentative Atmosphäre durch Energie Bildung von dunklem organischem Material Tholin Vorläufer für Bausteine des Lebens 7

8 Im Gegensatz zu vorhergehenden Experimenten keine Anwesenheit von Wasser erforderlich Durch CO und energetische Partikel in einer Titan-ähnlichen reduzierenden Atmosphäre Bildung von Aminosäuren und Nukleobasen trotz Fehlen von H 2 O! Analyse des Gases: 14 Sauerstoffenthaltende Moleküle, meist Ketone. Analyse der festen Phase: Ketone und Carbonyle Apparatur für kleinere Moleküle zu unsensibel 8

9 Tholine in PAMPRE Apparat produziert (Production d Aérosols en Microgravité par Plasma Réactifs) Benutzt kapazitiv gekoppelte Radiofrequenz-Entladungen im Beisein von N 2, CH 4 und CO für Tholinbildung. Kaltes Plasma, durch Radiofrequenz produziert, ist hilfreiches Energie-Analog zu UV-Strahlung bei Titan Produziert Elektronen, welche N 2 und CH 4 dissoziieren 9

10 18 peaks im Spektrum gefunden, welche mit der molekularen Formel von biologischen Aminosäuren oder Nukleobasen korrespondieren Genauere Isotopen-Untersuchungen von Tholinen zeigten die Präsenz von Molekülen mit der Formel von Cytosin, Uracil, Thymin, Adenin und Histidin. Nicht-Isotopische Untersuchungen zeigten Cytosin, Uracil, Thymin, Adenin, Guanin, Glycin und Alanin. 10

11 Durch Sauerstoff Bildung folgender präbiotischer Moleküle möglich: 11

12 Leben, wie wir es kennen, benötigt C-, N-, O- und H-enthaltende Moleküle. Viele sind in stabilen Verbindungen enthalten (zb N 2, CO,...) Um diese Dreifachbindungen zu trennen sind entweder Blitze, energetische Partikel oder extreme UV-Strahlung nötig. Photochemie in der oberen Atmosphäre oder Ionosphäre hat 2 wichtige Attribute: 1. Die reduzierenden Bedingungen sind günstig für präbiotische Moleküle 2. Solare Photonen und assoziierte Photoelektronen können Dreifachbindungen in Molekülen brechen. 12

13 Dadurch wird der Stickstoff frei und hoch-energie Radikale gebildet, welche präbiotische Moleküle bilden können. Experimente zeigten, daß in der oberen und unteren Atmosphäre, im interstellaren Raum oder durch wasserbedingte Veränderung von organischem Material in oder auf Planeten Bausteine des Lebens gebildet werden können 13

14 Danke für Eure Aufmerksamkeit 14

15 Hörst, S. M., et al, 2012, Formation of Amino Acids and Nucleotide Bases in a Titan Atmosphere Simulation Experiment, 2012, ASTROBIOLOGY, Volume 12, Number 9, wikipedia 15