Органика из глубин Солнечной системы оказалась гораздо сложнее, чем считалось: ученые обнаружили десятки тысяч молекулярных составов в двух метеоритах
iXBT.com ·
Американские ученые подробно изучили органическое вещество внутри двух метеоритов и обнаружили десятки тысяч молекулярных составов углеродсодержащих веществ. Кроме того, исследователям удалось получить изображения отдельных внеземных молекул с разрешением, близким к атомному.
Американские ученые подробно изучили органическое вещество внутри двух метеоритов и обнаружили десятки тысяч молекулярных составов углеродсодержащих веществ. Кроме того, исследователям удалось получить изображения отдельных внеземных молекул с разрешением, близким к атомному.
Для исследования использовали фрагменты Мерчисонского метеорита, упавшего в Австралии в 1969 году, и Агуас-Заркас, падение которого наблюдали в Коста-Рике в 2019 году. Оба метеорита богаты углеродом и содержат большое количество органического вещества, сохранившегося с ранних этапов истории Солнечной системы.
Ученые сначала растворили небольшие образцы в органических растворителях, после чего исследовали их с помощью 21-теслового масс-спектрометра с ионно-циклотронным резонансом и преобразованием Фурье (FT-ICR). Прибор позволил обнаружить десятки тысяч различных молекулярных формул углеродсодержащих соединений.
При этом речь не идет о десятках тысяч однозначно идентифицированных молекул. Одна и та же молекулярная формула может соответствовать разным веществам, если атомы внутри них соединены или расположены по-разному. Поэтому для определения структуры отдельных соединений исследователи использовали другой метод.
Специалисты Брукхейвенской национальной лаборатории применили высокоразрешающую бесконтактную атомно-силовую микроскопию. Сверхострый зонд располагается над молекулой и регистрирует взаимодействие с ней, не касаясь поверхности. Благодаря этому ученые могут фактически определить расположение атомов в отдельных молекулярных структурах.
Получение таких изображений является крайне сложной и длительной процедурой. Анализ одной сложной смеси может занимать от нескольких дней до нескольких месяцев. По словам авторов работы, это лишь третий известный случай использования подобной микроскопии для исследования метеоритного вещества.
Два метода дополняют друг друга. Масс-спектрометрия показывает масштаб химического разнообразия образца, а атомно-силовая микроскопия позволяет разобраться, как устроены отдельные молекулы. Вместе они дают гораздо более подробное представление об органической химии древнего космического вещества.
Особенно интересным оказалось сравнение двух метеоритов. Несмотря на принадлежность к одному широкому классу углеродистых метеоритов, их молекулярные профили заметно различались. Совпала лишь относительно небольшая часть сложных молекулярных составов.
Исследователи связывают различия с условиями, через которые прошли родительские астероиды. На химический состав могли повлиять нагрев, взаимодействие с водой и другие процессы. Это указывает на то, что ранняя Солнечная система была гораздо менее химически однородной, чем может показаться.
Обнаруженное разнообразие органических соединений само по себе не свидетельствует о существовании жизни или о том, что ее предшественники прибыли на Землю вместе с метеоритами. Однако исследование показывает, насколько сложной была органическая химия в ранней Солнечной системе и какое разнообразие веществ могло участвовать в последующей химической эволюции молодых планет.