Ученые нашли в метеоритах десятки тысяч уникальных органических соединений

В двух космических телах, упавших на нашу планету в разное время, специалисты обнаружили огромное количество углеродсодержащих соединений — речь идёт о десятках тысяч молекул. Исследование провели сотрудники Национальной лаборатории высоких магнитных полей и Брукхейвенской национальной лаборатории. Результаты опубликованы в The Planetary Science Journal.

Какие образцы изучали

Один из образцов — фрагмент метеорита Мерчисон, чей возраст оценивается минимум в 5,5 млрд лет. Этот объект упал в Австралии в 1969 году; материал предоставил Филдовский музей естественной истории в Чикаго. Второй образец — метеорит Агуас-Заркас, рухнувший в Коста-Рике в 2019 году, его передал Центр изучения метеоритов Бусека при Университете Аризоны.

Как проводили анализ

Кусочки породы измельчили, растворили в метаноле и этаноле, после чего поместили в спектрометр FT-ICR с полем 21 тесла — самую мощную в мире установку для ионного циклотронного резонанса. Этот прибор уже применяли для анализа нефти и «вечных химикатов».

Что показали результаты

Ведущий автор работы Джозеф Фрай-Джонс отметил, что Мерчисон старше Земли примерно на 1 млрд лет, а по сложности его органическое содержимое сопоставимо с нефтяными месторождениями — одними из самых запутанных смесей, которые доводилось изучать в лаборатории. По его словам, полученные данные показывают, насколько сложными могут быть органические материалы в космосе.

Хотя оба метеорита принадлежат к одному космическому семейству и выглядят похоже, их химический состав кардинально различается: общих сложных молекул у них совсем немного. Это говорит о неоднородности космоса — разные астероиды формировались в неодинаковых условиях, а в первичной Солнечной системе существовало обширное разнообразие органических соединений.

Как изучали структуру

Масс-спектрометрия даёт формулы, но не раскрывает структуру. Поэтому учёные прибегли к бесконтактной атомно-силовой микроскопии высокого разрешения: сверхтонкий наконечник удерживали над поверхностью, фиксируя атомное отталкивание. На получение снимков уходили дни, а иногда месяцы — это лишь третий случай применения метода к метеоритам.

Справка

Проект получил название «Звёздная пыль» — в честь происхождения элементов и их роли в появлении планет и жизни. Итоги работы свидетельствуют, что химические строительные блоки жизни вплетены в ткань Вселенной и, вероятно, попали на молодую Землю, дав толчок развитию живого.

Метеорит Мерчисон считается одним из наиболее изученных в истории: в нём уже находили аминокислоты, сахара и другие органические соединения. Агуас-Заркас упал сравнительно недавно и привлёк внимание учёных тем, что его вещество почти не подверглось земному загрязнению. Метод ионного циклотронного резонанса с преобразованием Фурье (FT-ICR) позволяет различать молекулы по массе с исключительной точностью; поле в 21 тесла делает установку рекордной. Атомно-силовая микроскопия даёт возможность «увидеть» отдельные атомы и связи, не разрушая образец.

Напомним, что метеорит, пробивший крышу дома в Нью-Джерси, принёс внеземные аминокислоты.