Мурчисонский метеоритUnited States Department of Energy
Исследование метеоритов Мерчисон и Агуас-Заркас выявило десятки тысяч углеродных соединений, сохранившихся со времён формирования Солнечной системы. Современные методы позволили учёным не только определить химический состав этих веществ, но и рассмотреть структуру отдельных молекул.
Исследование метеоритов Мерчисон и Агуас-Заркас выявило десятки тысяч углеродных соединений, сохранившихся со времён формирования Солнечной системы. Современные методы позволили учёным не только определить химический состав этих веществ, но и рассмотреть структуру отдельных молекул.
Один из исследованных образцов — метеорит Мерчисон, упавший в Австралии в 1969 году. Его возраст оценивается как минимум в 5,5 млрд лет, то есть он сформировался примерно на миллиард лет раньше Земли и сохранил химические следы процессов, происходивших ещё до появления нашей планеты.
Второй объект, Агуас-Заркас, значительно моложе с точки зрения земной истории: он упал на территории Коста-Рики в 2019 году. Несмотря на принадлежность метеоритов к близкой группе космических тел и внешнее сходство, их молекулярный состав оказался существенно различным. Общая доля сложных органических соединений у них невелика.
Для изучения образцов исследователи использовали высокоразрешающую масс-спектрометрию. Измельчённые фрагменты метеоритов растворяли в органических растворителях, после чего анализировали на 21-тесловом спектрометре FT-ICR. Такой прибор позволяет различать огромное количество соединений в чрезвычайно сложных смесях.
Анализ показал, что даже небольшие фрагменты метеоритов содержат десятки тысяч разновидностей углеродсодержащих молекул. По уровню химического разнообразия эта смесь сопоставима с некоторыми из наиболее сложных природных материалов, включая нефть. Результат показывает, насколько богатой могла быть органическая химия в веществе, из которого формировались ранние астероиды.
Однако масс-спектрометрия в основном сообщает о молекулярных формулах, а одна и та же формула может соответствовать разным структурам. Поэтому исследователи дополнили химический анализ бесконтактной атомно-силовой микроскопией высокого разрешения, которая позволяет получать изображения отдельных молекул непосредственно на поверхности образца.
Получение таких изображений оказалось значительно более трудоёмким этапом: на исследование отдельных молекул могли уходить дни и даже месяцы. Тем не менее учёным удалось рассмотреть структуру ряда органических соединений. Это стало лишь третьим случаем применения подобной микроскопии непосредственно к материалу метеоритов.
Различия между Мерчисоном и Агуас-Заркас указывают на то, что ранняя Солнечная система не была химически однородной. Астероиды могли формироваться и изменяться в разных условиях, создавая множество независимых химических сред. Обнаруженная органика не является свидетельством существования внеземной жизни, однако она показывает, что сложные соединения, потенциально участвующие в предбиотической химии, могли присутствовать в космическом веществе ещё до формирования Земли.
