Метеорити можуть зберігати не лише сліди космічних подій, а й речовину, яка існувала ще до появи Землі. Тепер вчені знайшли в двох таких об’єктах десятки тисяч вуглецевих молекулярних складів і вперше в межах цього дослідження отримали зображення окремих молекул.
Один із метеоритів, Мерчісон, має вік щонайменше 5,5 млрд років — тобто він старший за нашу планету.
Що знайшли всередині метеоритів
Дослідження провела міжнародна команда за участю фахівців National High Magnetic Field Laboratory, Florida State University та Brookhaven National Laboratory.
Вчені вивчили фрагменти двох метеоритів: Мерчісона, який упав в Австралії у 1969 році, та Aguas Zarcas, що впав у Коста-Ріці у 2019 році.
Зразки аналізували за допомогою 21-теслового мас-спектрометра FT-ICR. Він здатен розділяти величезну кількість компонентів навіть у дуже складних хімічних сумішах.
У невеликих зразках обох метеоритів дослідники виявили десятки тисяч вуглецевих молекулярних складів.
Але тут важливо не перебільшувати результат. Йдеться не про десятки тисяч абсолютно різних молекул. Одна й та сама молекулярна формула може відповідати різним структурам.
Саме тому вчені використали ще один метод.
Вчені не просто визначили молекули, а побачили їх
Фахівці Brookhaven застосували високороздільну безконтактну атомно-силову мікроскопію.
Принцип можна пояснити просто: над поверхнею зразка переміщується надзвичайно гострий зонд, який не торкається молекули. Прилад реєструє взаємодію між зондом і матеріалом та на цій основі створює зображення структури.
Це важливо, тому що знати хімічну формулу недостатньо. Два різні розташування атомів можуть мати однаковий набір елементів і ту саму формулу.
Тому мас-спектрометрія та мікроскопія доповнюють одна одну: перша дає масштабну картину хімічного складу, друга дозволяє розглядати структуру окремих молекул.
Робота з такими зразками виявилася дуже складною. За словами дослідників, отримання зображення окремих молекул у подібній суміші може займати від кількох днів до кількох місяців.
Найцікавіше — два метеорити виявилися дуже різними
Мерчісон та Aguas Zarcas належать до широкої групи багатих на вуглець метеоритів і можуть здаватися схожими.
Однак їхні молекулярні «відбитки» суттєво відрізняються. Лише відносно невелика частина складних молекулярних композицій виявилася спільною.
Це свідчить про різні хімічні умови, в яких формувався та змінювався матеріал їхніх батьківських астероїдів.
На речовину могли впливати нагрівання, вода та інші процеси. Тобто рання Сонячна система не була повністю однорідною з погляду хімії.
Чому Мерчісон особливо важливий
Мерчісон — вуглецевий хондрит, багатий на органічну речовину. Саме тому його вивчають десятиліттями.
Його вік оцінюють щонайменше у 5,5 млрд років. Земля сформувалася приблизно 4,5 млрд років тому, тому речовина Мерчісона дозволяє зазирнути в період, який передував появі нашої планети.
Раніше в ньому також знаходили пресолярні зерна — крихітні частинки речовини, що утворилися ще до народження Сонця і пережили формування Сонячної системи.
Фактично Мерчісон можна розглядати як своєрідну капсулу часу.
Чи має це стосунок до походження життя
Безпосередніх доказів того, що життя або його прямі попередники прибули на Землю саме з цими метеоритами, дослідження не дає.
Натомість воно показує, наскільки багатою могла бути органічна хімія в ранній Сонячній системі.
Органічні сполуки вже відомі в багатьох метеоритах. Новий результат дозволяє досліджувати їх детальніше — аж до структури окремих молекул.
Це може допомогти краще зрозуміти хімічні умови, з яких формувалися планети. А питання про те, яку роль така хімія могла відіграти у виникненні життя, залишається окремою науковою проблемою.
Що це може змінити
Вже підтверджено, що метеорити здатні зберігати складний набір органічної речовини, частина якої походить із дуже давніх етапів існування Сонячної системи.
Новий підхід додає до цього ще один рівень деталізації. Вчені можуть не лише встановлювати, які молекулярні склади присутні у зразку, а й намагатися визначити структуру окремих молекул.
Це дає можливість точніше реконструювати хімічне середовище, в якому формувалися ранні планетні тіла.
Водночас робити з цього висновок про походження життя на Землі поки зарано.
💡 Цікаво знати
Це лише третій описаний випадок використання такого типу атомно-силової мікроскопії для дослідження матеріалу метеоритів.
Тобто вчені лише починають переходити від аналізу загального хімічного складу космічної речовини до безпосереднього вивчення структури окремих молекул.
❓ Головне питання
Чи доводить це, що життя могло прийти на Землю з космосу?
Ні. Дослідження цього не доводить. Воно показує інше: метеорити можуть зберігати надзвичайно складну органічну хімію, яка існувала ще до формування Землі.
Чому це важливо
Метеорити дають ученим рідкісну можливість досліджувати матеріал, який пережив формування Сонячної системи. Новий метод дозволяє перейти від простого визначення складу до вивчення структури окремих молекул.
Це допомагає точніше відтворювати хімічні умови, з яких почалася історія планет.
Фінал
Найцікавіше в цій історії не сама цифра — десятки тисяч молекулярних складів. Важливіше те, що вчені отримали спосіб розглядати окремі молекули всередині речовини, яка пережила перші етапи історії Сонячної системи.
Мерчісон упав на Землю лише у 1969 році, але його хімічна історія почалася набагато раніше за нашу планету.
повідомляє NNews із посиланням на The Planetary Science Journal.
