Вченим давно відомо, що метеорити містять «цеглинки» життя: складні органічні молекули, такі як амінокислоти, прості цукру, і навіть хімічну структуру ДНК. Але будь-хто, хто хоч раз проходив уроки органічної хімії, знає, що існує багато інших молекул на основі вуглецю, і нове дослідження Джозефа В. Фрая Джонса з Національної лабораторії високого магнітного поля штату Флорида, опубліковане в Journal of Planetary Science, виявило десятки тисяч органічних сполук, яких ніколи раніше не бачили, у двох найвідоміших у світі метеоритах.

Багато метеоритів утворилися в котлі газу та пилу, що обертався навколо Сонця, ще до народження планет нашої Сонячної системи. Деякі з них, відомі як вуглецеві хондрити, зуміли уникнути процесу формування планет і зберегли свій хімічний склад, у деяких випадках датований ще до народження Сонця.

Хіміки витратили десятиліття на аналіз метеоритів, щоб розкрити їхні таємниці. Однак при вивченні органічних сполук вони зазвичай зосереджувалися на конкретних молекулах. Вони брали порошкоподібні зразки метеоритів, промивали їх водою або кислотою і шукали знайомі органічні сполуки, такі як гліцин і урацил. Хоча ці експерименти зазвичай були успішними, вони ігнорували велику частину органічних сполук, знайдених у цих метеоритах, відомих як розчинна органічна речовина (SOM).

Фрейзер розповідає про цукри, виявлені на астероїді Бенну.

Доктор Фрай-Джонс вирішив застосувати інший підхід. Він і його команда зібрали зразки метеорита Murchison, який впав в Австралії в 1969 році, і метеорита Aguas Zarcas, який приземлився в Коста-Ріці в 2019 році. Потім їх подрібнили в порошок і послідовно промили чотирма розчинниками зі знижуваною полярністю: метанолом, етанолом, хлороформом і толуолом (з ацетоном, спеціально доданим до зразок Мерчісона).

Оскільки «подібне розчиняється подібним», більш полярні розчинники захопили багато органічних речовин з відкритим ланцюгом, що містять азот і кисень, тоді як менш полярні розчинники захопили маслянисті органічні речовини з «ароматичними» кільцями. Усі розчинені розчини піддавали впливу двох дуже потужних приладів: мас-спектрометра на 21 Тесла та атомно-силового мікроскопа (АСМ) високої роздільної здатності.

21 Мас-спектрометр Tesla розміщений у National MagLab у Таллахассі та є найпотужнішим надпровідним мас-спектрометром у світі. Його надздібність полягає у вимірюванні маси сполук із неймовірною точністю. У статті пояснюється, що помилка менша за масу одного електрона.

Фрейзер обговорить відкриття органічних компонентів у зразках OSIRIS-REx.

АСМ знаходиться в Брукхейвенській національній лабораторії на Лонг-Айленді, і його спеціалізацією є фотографування самих молекул. Дослідник Персі Саар, який є не лише фахівцем з АСМ, але й завзятим астрономом, наніс екстракт органічного розчинника на мідний кристал у вакуумі. Потім вони прикріпили одну молекулу монооксиду вуглецю до наконечника AFM і відстежили розчинену молекулу, вимірявши відштовхування, яке зазнала молекула CO, коли вона ковзала по кільцю органічного матеріалу. По суті, мас-спектрометрія показала, з чого складаються сполуки, а АСМ показала, якою була їхня структура.

І там було багато різних сполук. Дослідницька група знайшла понад 66 000 унікальних молекулярних формул у Мерчісоні та понад 91 000 унікальних молекулярних формул в Агуас-Саркас. Діапазон їхніх мас досягав 1000 атомних одиниць маси, кількість атомів вуглецю коливалася від 10 до 70, а атомів кисню було до 20. Цікаво, що типи молекул, розчинних у різних розчинниках, мало збігалися. Наприклад, менше 1% молекулярних формул було поділено між метанольним і толуольним екстрактами зразка Murchison.

Ще більш цікавим було відкриття органічних металів. Мас-спектрометр виявив велику кількість залізовмісних органічних молекул з вуглецевими ланцюгами, що містять понад 35 атомів вуглецю. Це стабільні металоорганічні сполуки, деякі з яких сильно окислені, а багато з яких також містять магній. І хоча вони належали до однієї категорії астероїдів, лише деякі з молекулярних формул кожного астероїда збігалися. Наприклад, Aguas Zarcas мав значно менше металоорганічного складу, що містить магній, ніж Murchison.

Найважливішим висновком цього дослідження є те, що метеорити не просто доставляли чисті амінокислоти безпосередньо на поверхню Землі до того, як тут зародилося життя. Швидше вони виглядали як нафтохімічні резервуари, схожі на нафтові родовища, що містять сотні тисяч органічних сполук. Зрештою, це ще один доказ того, що складна органічна хімія відбувалася в Сонячній системі задовго до появи життя, але ми все ще мало знаємо про те, як відбувся перехід від абіотичних хімічних заводів до складних живих систем. Але метеорити та їхні примітивні астероїдні родичі залишаються одним із найкращих місць для продовження пошуку відповідей.

дізнатися більше:

Брукхейвенська національна лабораторія – Короткий погляд на походження Сонячної системи: дивовижні подробиці про молекули всередині метеоритів

JW Frye-Jones та ін. – Пряме молекулярне розуміння розчинної органічної речовини з метеоритів Murchison і Aguas Zarcas завдяки 21T FT-ICR MS і одномолекулярному зображенню HR-AFM

УТ – Марсіанські метеорити містять органічні сполуки. Сировина життя?

Ю.Т. – У стародавніх метеоритах знайшли органічний матеріал