Meteoriti stari 5,5 milijardi godina otkrili desetine hiljada molekula iz ranog Sunčevog sistema

Istraživanje je okupilo naučnike iz Nacionalnog laboratorija za visoko magnetsko polje (MagLab), Državnog univerziteta Floride i Nacionalnog laboratorija Brookhaven. Koristeći MagLabov maseni spektrometar ultra-visoke rezolucije i Brookhavenovu mikroskopiju na atomskoj skali, tim je analizirao fragmente meteorita Murchison, koji je pao u Australiji 1969. godine te meteorita Aguas Zarcas, koji je pao u Kostariki 2019. godine. Rezultati su objavljeni u časopisu The Planetary Science Journal.

Meteoriti mogu djelovati kao hemijske vremenske kapsule, čuvajući materijal iz perioda kada je Sunčev sistem nastajao. Murchison je posebno vrijedan jer pripada ugljeničnim hondritima, koji sadrže obilje organskog materijala i intenzivno se proučava još od svog pada.

Nova analiza koristila je MagLabov maseni spektrometar za Fourierovu transformaciju i ciklotronsku rezonancu jona (FT-ICR) od 21 tesle, koji može razlikovati ogroman broj spojeva unutar izuzetno složenih smjesa.

Istraživači su rastvorili sitne dijelove meteorita u organskim rastvaračima prije nego što su ih analizirali. Tehnika je otkrila desetine hiljada molekularnih sastava na bazi ugljika u malim uzorcima svakog meteorita.

Taj broj ne znači da su naučnici identificirali desetine hiljada potpuno jedinstvenih molekularnih struktura. Masena spektrometrija prvenstveno otkriva molekularne formule koje su prisutne, a različite molekularne strukture mogu imati istu formulu. Upravo je tu doprinos Brookhavena postao važan.

Naučnik iz Brookhavena Percy Zahl koristio je mikroskopiju atomskih sila visoke rezolucije i bez kontakta kako bi proučavao pojedinačne molekule iz materijala meteorita. Ova tehnika koristi izuzetno oštru sondu postavljenu iznad površine. Umjesto da fizički dodiruje molekul, mikroskop mjeri interakcije između sonde i materijala kako bi snimio njegovu strukturu.

Poznavanje elementarnog sastava molekula ne otkriva nužno način na koji su njegovi atomi povezani. Različiti rasporedi mogu proizvesti molekule s istom hemijskom formulom, ali različitim strukturama.

Istraživači su naveli da uspješno snimanje pojedinačnih molekula u tako složenoj smjesi može zahtijevati od nekoliko dana do nekoliko mjeseci mukotrpnog rada. Tim je naveo da je ova studija tek treći zabilježeni slučaj korištenja ove vrste mikroskopije na materijalu meteorita.

Kombinacija ovih metoda naučnicima praktično pruža dva komplementarna pogleda: masena spektrometrija daje širok pregled hemijskog sastava, dok mikroskopija može otkriti strukturu odabranih molekula.

Poređenje Murchisona i Aguas Zarcas donijelo je još jedan važan rezultat. Iako oba meteorita pripadaju istoj širokoj porodici meteorita bogatih ugljikom i mogu izgledati slično, njihovi molekularni otisci bili su značajno različiti. Samo se relativno mali dio njihovih složenih molekularnih sastava podudarao.

To ukazuje da su matični asteroidi iz kojih potiče ovaj materijal tokom svog nastanka i kasnijeg razvoja bili izloženi različitim hemijskim okruženjima. Rezultat predstavlja dodatni dokaz da rani Sunčev sistem nije bio hemijski ujednačen. Asteroidi su mogli prolaziti kroz različite kombinacije zagrijavanja, promjena izazvanih djelovanjem vode i drugih procesa, ostavljajući različite hemijske tragove u materijalu koji je na kraju dospio na Zemlju.

Murchison je sam po sebi posebno drevan. Istraživači ga opisuju kao materijal star najmanje 5,5 milijardi godina, što ga čini starijim od Zemlje i pruža uvid u materijal koji je postojao prije formiranja naše planete.

Ovo otkriće ne pokazuje da je život, pa čak ni direktni prethodnik života, stigao s ovim meteoritima. Umjesto toga, ono pokazuje koliko materijal iz svemira može biti hemijski bogat. Organska jedinjenja široko su rasprostranjena u meteoritima, a neki meteoriti čuvaju materijal koji je postojao prije ili tokom najranijih faza formiranja Sunčevog sistema.

Murchison je ranije pružio dokaze o presolarnim zrnima, sitnim dijelovima materijala koji su nastali prije Sunca i preživjeli unutar meteorita. Field Museum, koji čuva veliki dio meteorita Murchison, opisuje ga kao jedan od najopsežnije proučavanih ugljeničnih hondrita.

Novi rad pomjera ovo istraživanje prema još većoj preciznosti: ne radi se više samo o pitanju koji su elementi i molekule preživjeli, već se počinje utvrđivati kako pojedinačne molekule izvan Zemlje zapravo izgledaju.

Ova kombinacija hemijskog mapiranja i snimanja molekula mogla bi istraživačima pružiti detaljniju sliku organskog sastava koji je bio dostupan u ranom Sunčevom sistemu te pomoći naučnicima da bolje razumiju početne hemijske uslove iz kojih su nastale planete, a na kraju i život.