Nasz Układ Słoneczny powstał z obłoku molekularnego, który składał się z gazu i pyłu, który został wyemitowany do ośrodka międzygwiazdowego (ISM), ogromnej przestrzeni między gwiazdami. Podczas zapadania się obłoku molekularnego powstało wczesne słońce z krążącym wokół niego dużym dyskiem gazu i pyłu. Pylisty materiał zderzył się, tworząc materiał skalisty, który ostatecznie powiększył się, dając duże ciała zwane planetozymalami.
Planetozymale, które powstały wystarczająco daleko od Słońca, również zawierały duże ilości lodu. Lód składał się z wody i innych lotnych związków, takich jak tlenek węgla (CO), dwutlenek węgla (CO2), metanol (CH3OH) i amoniak (NH3), a także wiele innych związków organicznych, w tym prawdopodobnie niektóre aminokwasy. Ostatecznie lód stopił się z powodu obecności materiału radioaktywnego, który podgrzał ciała. Ten okres wody w stanie ciekłym (nazywany przemianą wodną) umożliwił zajście wielu reakcji, w tym syntezy Streckera i reakcji podobnych do formozy, w wyniku których powstała nowa substancja organiczna, w tym aminokwasy. Ten sam proces zmienił również materiały skaliste z ich pierwotnych minerałów na nowe minerały wtórne, takie jak krzemiany warstwowe, węglany, tlenki żelaza i siarczki żelaza.
Po kilku milionach lat planetozymale zaczęły zamarzać, ponieważ materiał radioaktywny został zużyty. Późniejsze katastrofalne zderzenia i interakcje z planetami Układu Słonecznego rozbiły duże ciała i wysłały ich fragmenty asteroid i komet w pobliże Ziemi. Od tego czasu kolejne zderzenia spowodowały, że fragmenty tych asteroid i komet dotarły na powierzchnię Ziemi, dostarczając Ziemi duże ilości materii organicznej, w tym aminokwasów, w ciągu jej historii.
Aminokwasy są obecne we wszystkich żywych organizmach na Ziemi, będąc budulcem białek. Białka są niezbędne w wielu procesach zachodzących w organizmach żywych, w tym w katalizowaniu reakcji (enzymy), replikacji materiału genetycznego (rybosomy), transporcie cząsteczek (białka transportowe) oraz zapewnianiu struktury komórkom i organizmom (np. kolagen). Dlatego aminokwasy byłyby potrzebne w znacznych ilościach w regionie, w którym zaczęło się życie na Ziemi.
Wcześniejsze prace zidentyfikowały szereg możliwych ustawień zarówno na wczesnej Ziemi, jak iw środowiskach pozaziemskich, które mogą tworzyć aminokwasy. Co ciekawe, większość aminokwasów występuje w co najmniej dwóch formach, których struktury reprezentują swoje lustrzane odbicia, podobnie jak ludzkie dłonie. W związku z tym są one często określane jako izomery optyczne prawoskrętne lub lewoskrętne. Jedną z interesujących cech życia na Ziemi jest to, że w swoich białkach wykorzystuje jeden szczególny rodzaj aminokwasów, lewoskrętny izomer optyczny. Obecnie wiadomo, że tylko pewna klasa meteorytów (chondryty węglowe) zawiera nadmiar lewoskrętnych izomerów optycznych, co doprowadziło do przypuszczenia, że aminokwasy używane przez życie mogły pochodzić z tych meteorytów. Mimo to aminokwasy w meteorytach mogły powstać przed ich włączeniem do meteorytów lub po tym, jak meteoryty już się uformowały.
Tutaj zespół naukowców przeanalizował kilka fragmentów asteroidy Ryugu i obliczył obfitość zawartych w nich aminokwasów. Obfitość faz mineralnych w cząstkach została wcześniej opisana w innej publikacji, co pozwoliło na porównanie obfitości aminokwasów i minerałów. Stwierdzono, że jedna cząstka (A0022) zawierała dużą ilość aminokwasu, który jest rzadki w materiałach pozaziemskich, zwanego dimetyloglicyną (DMG), podczas gdy druga cząsteczka (C0008) nie zawierała tego aminokwasu powyżej granicy wykrywalności. Tymczasem stwierdzono, że obfitość aminokwasu glicyny jest niższa w A0022 w porównaniu z C0008, podczas gdy obfitość β-alaniny wykazywała odwrotną tendencję. Odpowiednio, stosunek β-alaniny do glicyny był wyższy dla A0022 niż dla C0008. Wykazano wcześniej, że ten stosunek wskazuje na zakres przemian wodnych działających na planetozymalach. W związku z tym postawiono hipotezę, że niektóre reakcje związane z wyższymi poziomami zmian wodnych w A0022 mogą wyjaśniać dużą obfitość DMG w tej cząstce w porównaniu z C0008.
W związku z tym zbadano fazy mineralne, aby sprawdzić, czy są jakieś dodatkowe dowody na to, jaka reakcja może powodować różne obfitości aminokwasów między cząstkami Ryugu. Stwierdzono, że obfitość minerałów wtórnych (powstałych po przemianie wodnej), w tym węglanów, magnetytu i siarczków Fe, była wyższa w A0022 niż w C0008. W szczególności duża obfitość węglanów wskazywała na większą ilość CO lub CO2 w obszarze planetozymala, w którym zmieniono A0022, w porównaniu z C0008. W połączeniu z dowodami na bardziej intensywną przemianę wodną ze stosunku β-alaniny do glicyny, wskazuje to, że ogólnie więcej lodu mogło być obecne w prekursorze A0022 niż w C0008.
Jednym ze sposobów komercyjnej produkcji DMG, ważnego składnika odżywczego dla ludzi, jest reakcja Eschweilera-Clarke’a. Ta reakcja wymaga interakcji glicyny z kwasem mrówkowym i formaldehydem w wodzie, a także wytwarza CO2. Glicyna, formaldehyd i kwas mrówkowy znajdują się w kometach, dlatego oczekuje się, że będą obecne w planetozymalnych prekursorach asteroid. Dlatego, jeśli reakcja Eschweilera-Clarke’a wystąpiła podczas przemian wodnych w prekursorze A0022, może to wyjaśniać wysoki poziom DMG i niższą obfitość glicyny w tej cząstce w porównaniu z C0008. Ponadto wytworzony CO2 mógł dodatkowo przyczynić się do powstania węglanów w A0022.
Ogólnie rzecz biorąc, wyniki badania wskazują, że niewielkie różnice w warunkach panujących podczas zmian wodnych na planetozymalach mogą mieć duży wpływ na końcową obfitość aminokwasów. Niektóre aminokwasy mogą zostać zniszczone, a inne stworzone, co z kolei wpłynie na dostępność aminokwasów u źródła życia na Ziemi.