В метеоритах упавших на Землю обнаружены биологические составляющие жизни

12 января 2018



Два сбившихся с пути космических камня, которые в 1998 году развалились на Земле, а до этого миллиарды лет циркулировали в поясе астероидов нашей Солнечной системы, имеют нечто общее. Они являются первыми метеоритами, которые, как установлено, содержат ингредиенты необходимые для жизни: жидкую воду и смесь сложных органических соединений, таких как углеводороды и аминокислоты.

Детальное исследование кристаллов синей соли, обнаруженной в двух метеоритах, которые врезались в Землю, показало, что в них содержится вода в жидком состоянии в смеси со сложными органическими соединениями, включая углеводороды и аминокислоты. Ученые предполагают, что карликовая планета в поясе астероидов может быть богатым источником органических веществ.

Ученые из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Berkeley Lab), используя специальное аналитическое оборудование и рентгеновские аппараты, провели подробное исследование химического состава крошечных кристаллов голубых и фиолетовых солей, отобранных из этих метеоритов. Ученые нашли и наиболее вероятных родителей этой пары. В списке: Церера — коричневая карликовая планета, которая является самым крупным объектом в поясе астероидов, и астероид Хебе — главный источник метеоритов, падающих на Землю.

Исследования, результаты которого опубликованы 10 января 2018 в журнале Science Advances, представляет собой первое комплексное химическое исследование органического вещества и жидкой воды в кристаллах соли, обнаруженных в метеоритах, прилетевших на Землю. Данная работа раскрывает новые главы в повествование ранней истории нашей Солнечной системы и геологии астероидов и открывает захватывающие возможности для существования жизни в других местах в окрестностях Земли.

«Это похоже на мошку в янтаре», — сказал Дэвид Килкойн (David Kilcoyne), ученый из Berkeley Lab’s Advanced Light Source (ALS), который предоставил рентгеновские снимки, получившиеся при сканировании органических химических компонентов образцов. Килкойн работал в составе международной исследовательской группы, которая подготовила исследование.

Хотя богатые отложения органических остатков, извлеченных из метеоритов, и не дают никаких доказательств жизни за пределами Земли, Килкойн сказал, что инкапсуляция в метеоритах органических химических веществ аналогична сохранению доисторических насекомых в затвердевших капельках смолы.

Куини Чен, планетолог и научный сотрудник The Open University в Великобритании, которая была ведущим автором исследования, сказала: «Это действительно впервые, когда мы нашли космический объект, изобилующий органикой, да еще и связанной с жидкой водой. Это может стать ключом к вопросу о происхождение жизни и происхождению сложных органических соединений в космосе».

Она добавила: «Мы видим органические ингредиенты, которые могут привести к возникновению жизни, в том числе и аминокислоты, необходимые для образования белков».

Если бы жизнь существовала в той или иной форме в ранней солнечной системе, исследование подчеркивает, что эти соляносодержащие метеориты повышают «возможность улавливания жизни и /или биомолекул» в своих кристаллах соли. Кристаллы несут микроскопические следы воды, которые, как полагают, относятся к младенчеству нашей солнечной системы — около 4,5 миллиардов лет назад.

Чен отметила, что сходство кристаллов, найденных в метеоритах, — один из которых упал в Техасе в марте 1998 года, а другой в Марокко в августе 1998 года, — указывает на то, что их астероидные пристанища, возможно, пересекались в космосе, что привело к смешиванию материалов.

Есть также структурные признаки удара, возможно, более крупный астероид травмирован воздействующим на него небольшим фрагментом, добавила Чен.

Это открывает множество потенциальных возможностей того, как органическое вещество может передаваться от одного хозяина к другому в космосе, и ученым может потребоваться переосмыслить процессы, которые привели к появлению органических соединений на этих метеоритах. «Все не так просто, как мы думали», — сказала Чен.

Есть также подсказки, базирующиеся на законах органической химии и космических наблюдениях. Очень вероятно, что кристаллы изначально были образованы вулканической активностью на льду или в воде на Церере, сказала она.

«Все факты говорят, что происхождение жизни действительно возможно в других местах», — сказала Чен. «В этих метеоритах имеется большое количество органических соединений, в том числе очень примитивный тип органических веществ, которые, вероятно, представляют собой органическую композицию ранней Солнечной системы».

Чен сказала, что два метеорита, из которых были получены кристаллы соли размером в 2 миллиметра, хранятся в Космическом центре Джонсона в Техасе НАСА. Крошечные кристаллы, содержащие органические твердые частицы и следы воды имеют минимальные размеры, не превышающие толщину человеческого волоса. Ученые тщательно собирали эти кристаллы в специальной dust-controlled комнате (очищенной от пыли), отделяя крошечные фрагменты образца металлическими инструментами, напоминающими стоматологические зонды.

«Что делает наш анализ настолько особенным, так это то, что мы объединили множество разных современных технологий для всестороннего изучения органических компонентов этих крошечных кристаллов соли», — подчеркнула Чен.

Йоко Кебукава (Yoko Kebukawa), адъюнкт-профессор инженерного дела в Университете Йокогамы в Японии, провел эксперименты для исследования в ALS Berkeley Lab в мае 2016 года с Айко Накато, докторантом из Университета Киото в Японии. Килкойн помог исследователям из Японии совместно использовать рентгеновский аппарат и микроскоп ALS. Рентгеновский микроскоп используется в данном исследовании в сочетании с методом, известным как XANES-спектроскопии (исследование ближней тонкой структуры рентгеновского поглощения). Метод способен обнаружить присутствие конкретных элементов с точностью до десятков нанометров.

«Мы обнаружили, что органическое вещество было несколько похоже на то, что было обнаружено в примитивных метеоритах, но содержало больше кислородсодержащих химических веществ», — сказал Кебукава. «В сочетании с другими доказательствами результаты исследования подтверждают идею о том, что данное органическое вещество происходит от богатого водой или ранее богатого водой материнского тела — океана в ранней солнечной системе, возможно, располагающегося на Церере».

Кебукава также использовал один и тот же метод STXM для изучения образцов на Photon Factory, исследовательском сайте в Японии. И исследовательская группа привлекла множество других химических экспериментальных методов для изучения состава образцов по-разному и в разных масштабах.

Чен отметила, что есть и другие хорошо сохранившиеся кристаллы из метеоритов, которые еще не изучены, и есть планы последующих исследований, которые позволят определить, есть ли другие инопланетные кристаллы содержащие воду и сложные органические молекулы.