В метеоритах Мерчисон и Агвас-Саркас нашли десятки тысяч органических соединений
Ученые изучили растворимое органическое вещество в двух углистых метеоритах — Мерчисоне и Агвас-Саркасе — и обнаружили в крошечных образцах десятки тысяч углеродсодержащих соединений. Метеориты принадлежат к одному космическому семейству и похожи внешне, но их химический состав почти не совпал: они разделяют лишь небольшую долю сложных молекул.
Работу провели сотрудники Национальной лаборатории сильных магнитных полей США и Брукхейвенской национальной лаборатории. Результаты вышли в журнале The Planetary Science Journal. Авторы применили масс-спектрометрию сверхвысокого разрешения, а затем получили изображения структуры нескольких отдельных внеземных молекул методом атомно-силовой микроскопии.
Джозеф Фрай-Джонс, ведущий автор статьи, исследовал фрагменты двух метеоритов. Мерчисон упал в Австралии в 1969 году; образец ученому передал Филдовский музей в Чикаго. Агвас-Саркас нашли после падения в Коста-Рике в 2019 году; этот фрагмент предоставил Центр метеоритных исследований Бусека при Университете штата Аризона.
По оценке авторов, возраст Мерчисона составляет не менее 5,5 миллиарда лет — примерно на миллиард лет больше возраста Земли. В статье его органическое вещество сравнивают по сложности с нефтяными отложениями, которые также содержат очень разнообразные смеси соединений. Каждая зарегистрированная химическая формула может соответствовать нескольким молекулам с разным строением, поэтому реальное молекулярное разнообразие в образцах может быть еще выше.
Различия между Мерчисоном и Агвас-Саркасом показывают, что вещество ранней Солнечной системы не было однородным. Родительские астероиды этих метеоритов формировались и изменялись в разных условиях, поэтому в них возникли разные наборы органических соединений. Такие данные помогают оценить, сколько сложного органического вещества могло присутствовать в космосе и попасть на молодую Землю вместе с метеоритами.
От Чикшулуба до Челябинска: 5 самых известных падений метеоритов в истории
Чтобы выделить соединения, Фрай-Джонс измельчил образцы и растворил их в органических растворителях — метаноле и этаноле. Затем растворы исследовали на 21-тесловом Фурье-преобразовательном масс-спектрометре ионно-циклотронного резонанса в MagLab. Этот прибор определяет состав сложных смесей с очень высокой точностью; ранее его использовали для анализа нефти, стойких фторорганических загрязнителей и растворенного органического вещества.
Однако масс-спектрометр показывает формулу молекулы, а одна формула может описывать несколько веществ с разным порядком связей между атомами. Поэтому к работе подключился Перси Цаль из Центра функциональных наноматериалов Брукхейвенской лаборатории. Он изучил несколько молекул с помощью бесконтактной атомно-силовой микроскопии высокого разрешения.
Прибор подводит к поверхности сверхострый зонд и измеряет отталкивание атомов. Так он строит изображение молекулярной структуры и позволяет увидеть, как атомы связаны друг с другом. На съемку всего нескольких молекул из сложной метеоритной смеси может уйти от нескольких дней до нескольких месяцев. Авторы отмечают, что этим методом метеоритное вещество исследовали лишь в третий раз.
Сочетание двух методов позволило не только подсчитать атомы в органических соединениях метеоритов, но и рассмотреть строение отдельных молекул.
Фото Joseph Frye-Jones
Самое популярное
