Ученые из России и Германии исследовали молекулярный состав нерастворимого органического вещества двух метеоритов (углистых хондритов): Мерчисона и Альенде, чтобы понять их происхождение. Методы масс-спектрометрии сверхвысокого разрешения показали огромное разнообразие химического состава метеоритов и выявили неожиданные общие черты между метеоритами, принадлежащими разным группам. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific reports.
Углистые хондриты содержат почти весь спектр органических молекул, известных на Земле, включая нуклеиновые кислоты, которые могли играть ведущую роль в зарождении жизни. Возраст большинства современных метеоритов близок к возрасту Земли, поэтому их состав должен быть схож с составом метеоритов, бомбардировавших земную поверхность в далеком прошлом. И, наряду с кометами, они могут рассматриваться как источник органических соединений, которые, вероятно, послужили основой для будущей биосферы нашей планеты.
По словам старшего научного сотрудника Сколтеха Александра Жеребкера, «геологическую историю Земли можно представить, как непрерывный процесс разделения и видоизменения (в том числе и биологического) первичного вещества Солнечной системы, остатки которого до сих пор попадают на Землю в виде метеоритов-хондритов. Однако, несмотря на двухвековую историю изучения органического вещества метеоритов, достаточно полной картины его молекулярного состава до сих пор не получено. Например, отсутствуют систематические данные по исследованию нерастворимого органического вещества метеоритов, хотя оно может составлять до 70% всего органического углерода в этих образцах. И следует полагать, что молекулярная сложность этих веществ должна значительно превышать ту, что представляется из прицельных исследований отдельных классов органических соединений».
Ученые из Сколтеха, МГУ, ГЕОХИ РАН и института Ростока (Германия) применили два метода масс-спектрометрии сверхвысокого разрешения к изучению состава метеоритов. В Сколтехе над проектом работали ученые из лаборатории масс-спектрометрии Центра Сколтеха по научным и инженерным вычислительным технологиям для задач с большими массивами данных: Александр Жеребкер, Юрий Костюкевич, Алексей Кононихин и Олег Харыбин. Работа была выполнена под руководством заведующего лабораторий масс-спектрометрии профессора Сколтеха Евгения Николаева, член.-кор. РАН, доктора физико-математических наук.
Исследователям удалось установить, что нерастворимое органическое вещество углистых хондритов отличается экстремальным молекулярным разнообразием. «Учитывая близкий возраст метеоритов и Земли, можно с уверенностью утверждать, что органическое вещество углистых хондритов могло выступать источником химических соединений- строительных блоков для формирования биологических молекул и жизни на планете. Однако сам состав метеоритов никакого отношения к живой материи не имеет. Об этом свидетельствует, например, совершенно разные окислительные профили внеземного органического вещества и аналогичной фракции угля, имеющего биологическое происхождение – то есть в метеоритах отсутствовали признаки «отбора» соединений», – рассказывает Александр Жеребкер.
Анализ экстрактов углистых хондритов методом масс-спектрометрии изотопного обмена показал наличие серосодержащих соединений со всеми возможными степенями окисления от -2 до +6, причем это не зависело от тепловой истории образца, как считалось ранее. Образцы (метеориты Мерчисон или Альенде) отличались лишь относительным содержанием этих соединений.
Результаты исследования указывают на то, что при формировании различных небесных тел из одних и тех же прекурсоров было сформировано органическое вещество, которое уже в дальнейшем по-разному трансформировалось, в зависимости от условий и видов внешнего воздействия.
*****
Сколтех – негосударственный международный университет. Созданный в 2011 году в сотрудничестве с Массачусетским технологическим институтом (MIT), Сколтех готовит новое поколение лидеров в области науки, технологий и бизнеса, проводит исследования в прорывных областях и содействует технологическим инновациям с целью решения важнейших проблем, стоящих перед Россией и миром. Сколтех развивает шесть приоритетов: наука о данных и искусственный интеллект, науки о жизни и здоровье, современные методы проектирования и перспективные материалы, энергоэффективность, фотоника и квантовые технологии, перспективные исследования. Усилия Сколтеха призваны способствовать укреплению технологического превосходства России в приоритетных направлениях.
