Если вы когда-нибудь видели падающую звезду, возможно, вы действительно видели метеор, направляющийся к Земле. Те, что приземляются здесь, называются метеоритами, и их можно использовать, чтобы заглянуть в прошлое, в дальние уголки космоса или в самые ранние строительные блоки жизни. Сегодня ученые сообщают о самых подробных анализах органического материала двух метеоритов. Они идентифицировали десятки тысяч молекулярных «элементов головоломки», включая большее количество атомов кислорода, чем они ожидали.
Исследователи представят свои результаты на весенней встрече Американского химического общества (ACS). ACS Spring 2023 — это гибридная встреча, которая проводится виртуально и лично с 26 по 30 марта.
Ранее команда под руководством Алана Маршалла, доктора философии, исследовала сложные смеси органических материалов, обнаруженных на Земле, включая нефть. Но теперь они обращают свое внимание на небо или на то, что упало с него. Их метод масс-спектрометрии сверхвысокого разрешения (МС) начинает раскрывать новую информацию о Вселенной и в конечном итоге может дать представление о происхождении самой жизни.
«Этот анализ дает нам представление о том, что там происходит, с чем мы столкнемся, когда будем двигаться вперед как «космический» вид», — говорит Джозеф Фрай-Джонс, аспирант, который представляет работу на собрании. И Маршалл, и Фрай-Джонс работают в Университете штата Флорида и в Национальной лаборатории сильного магнитного поля.
Тысячи метеоритов падают на Землю каждый год, но лишь немногие из них относятся к « углистым хондритам », категории космических пород, которые содержат наиболее органические или углеродосодержащие материалы. Одним из самых известных является метеорит «Мерчисон», упавший в Австралии в 1969 году и с тех пор активно изучаемый. Более новая запись — это относительно неисследованный «Агуас Заркас», который упал в Коста-Рике в 2019 году, пробив задние крыльца и даже собачью будку, когда его части упали на землю. Понимая органический состав этих метеоритов, исследователи могут получить информацию о том, где и когда образовались камни, и с чем они столкнулись во время своего путешествия в космосе.
Чтобы разобраться в сложном беспорядке молекул на метеоритах, ученые обратились к MS. Этот метод разбивает образец на крошечные частицы, а затем в основном сообщает массу каждой из них, представленную в виде пика. Анализируя набор пиков или спектр, ученые могут узнать, что было в исходном образце. Но во многих случаях разрешения спектра достаточно только для подтверждения присутствия уже предполагаемого соединения, а не для предоставления информации о неизвестных компонентах.
Именно здесь вступает в действие МС с ионно-циклотронным резонансом с преобразованием Фурье (FT-ICR), который также известен как МС со сверхвысоким разрешением. Он может анализировать невероятно сложные смеси с очень высоким уровнем разрешения и точности. Он особенно хорошо подходит для анализа смесей, таких как нефть или сложный органический материал, извлеченный из метеорита. «С этим инструментом у нас действительно есть возможность рассмотреть все в самых разных сэмплах», — говорит Фрай-Джонс.
Исследователи извлекли органический материал из образцов метеоритов Мерчисон и Агуас-Заркас, а затем проанализировали его с помощью МС со сверхвысоким разрешением. Вместо того, чтобы анализировать только один конкретный класс молекул за раз, например, аминокислоты , они решили изучить все растворимые органические вещества одновременно. Это дало команде более 30 000 пиков для каждого метеорита для анализа, и более чем 60% из них можно было присвоить уникальную молекулярную формулу. Фрай-Джонс говорит, что эти результаты представляют собой первый анализ такого типа на метеорите Агуас-Заркас и анализ с самым высоким разрешением на метеорите Мерчисон. Фактически, эта команда определила почти в два раза больше молекулярных формул, чем сообщалось ранее для более старого метеорита.
После определения данные были отсортированы по уникальным группам на основе различных характеристик, таких как наличие в них кислорода или серы, а также наличия потенциально кольцевой структуры или двойных связей. Они были удивлены, обнаружив большое содержание кислорода среди соединений. «Вы не думаете, что кислородсодержащие органические вещества составляют большую часть метеоритов», — объяснил Маршалл.
Затем исследователи обратят свое внимание на два гораздо более ценных образца: несколько граммов лунной пыли из миссий «Аполлон-12» и «Аполлон-14» в 1969 и 1971 годах соответственно. Эти образцы предшествовали изобретению FT-ICR MS Маршаллом в начале 1970-х годов. За прошедшие десятилетия приборостроение прошло долгий путь и теперь идеально подходит для анализа этих порошков. Вскоре команда сравнит свои результаты анализа метеоритов с данными, полученными из лунных образцов, в надежде получить больше информации о том, откуда взялась поверхность Луны. «Было ли это из-за метеоритов? Солнечной радиации? Вскоре мы сможем пролить на это некоторый свет», — говорит Маршалл.
