Мерчисонський метеорит

Мерчисонський метеорит — один з найкраще досліджених метеоритів завдяки своїй великій масі (>100 кг), та тому факту, що його падіння спостерігали очевидці. Належить до групи метеоритів, багатих на органічні сполуки. Отримав свою назву від австралійського села Мерчисон, штат Вікторія.

Мерчисонський метеорит
Зразок Мерчисонський метеорит у Національному музеї природознавства (Вашингтон)
Тип Хондрит
Клас Вуглецевий хондрит
Група CM2
Склад Загальний вміст заліза — 22,13%,
вода — 12%
Метаморфізм S1-2
Країна Австралія
Регіон Вікторія
Координати 36°37′ пд. ш. 145°12′ сх. д.[1]
Спостереження падіння Так
Дата падіння 28 вересня 1969 р.
Вага >100 кг
Площа розсіювання 13 км²

Пара зерен із метеорита Murchison

У січні 2020 року в журналі «Proceedings of the National Academy of Sciences» було опубліковано, що астрономи виявили в метеориті досонячне зерно карбіду кремнію віком у 7 млрд років, яке на 2,5 млрд років старше за Землю і Сонячну систему, утворених 4,54 млрд років тому[2][3].

Історія

28 вересня 1969 року близько 10:58 за місцевим часом, поблизу селища Мерчисон, Вікторія, в Австралії, очевидці мали змогу спостерігати падіння яскравої вогняної кулі, яка, за їхніми свідченнями, перед тим як приземлитись і зникнути з поля зору, розділилася на три фрагменти[1], залишивши по собі хмару диму. Приблизно за 30 секунд було чутно сильний гуркіт. Багато уламків було виявлено на площі понад 13 км², індивідуальна маса кожного з яких складала до 7 кг. Один із них, масою 680 г, проломив дах (ймовірно, стодоли) та приземлився в сіні[1]. Загальна вага зібраних уламків перевищує 100 кг.

Класифікація та склад

Метеорит належить до групи CM класу вуглецеві хондрити (див. класифікацію метеоритів). Так само як і більшість метеоритів-хондритів групи CM, Murchison класифіковано до петрологічного типу 2, а це означає, що він піддавався сильному вивітрюванню під дією водовмісних потоків на його батьківському тілі[4], перед тим як потрапити на Землю. Хондрити групи CM, так само як і ті, що належать до групи CI, — багаті на вуглець, і належать до найбільш примітивних метеоритів з огляду на хімічний склад[5]. Так само як і інші хондрити групи CM, Murchison містить безліч кальцієво-алюмінієвих включень. У складі метеориту було ідентифіковано понад 15 амінокислот (належать до базових компонентів, що необхідні для виникнення й існування життя)[6]. Усі амінокислоти, виявлені в метеориті Murchison, пізніше були синтезовані в результаті лабораторних експериментів шляхом застосування електричного розряду до суміші метану, азоту та води із домішками аміаку[6].

Органічна речовина
Фрагмент метеорита Murchison (справа) та його ізольовані індивідуальні частинки (показані в пробірці).

Murchison містить поширені амінокислоти, такі як гліцин, аланін та глутамінова кислота, а також рідкісні, такі як ізовалін та псевдолейцин[7]. Була виокремлена також складна суміш алканів, подібна до тої, яку виявили під час експерименту Міллера-Юрі. Серин та треонін, які в таких випадках зазвичай вважаються забрудниками земного походження, були відсутні у зразках метеорита, що викликало певні підозри. У метеориті Murchison також було ідентифіковане специфічне сімейство амінокислот, а саме — діамінові кислоти[8].

У початковій публікації результатів досліджень було вказано, що амінокислоти у складі метеорита є рацемічними, а отже були сформовані в абіотичний спосіб, оскільки всі амінокислоти земних протеїнів мають L-конфігурацію. Пізніше було знайдено амінокислоту аланін, яка є також протеїновою амінокислотою, і, як виявилося, має надлишок L-ізомерів[9], що й стало причиною того, що деякі науковці почали підозрювати земне забруднення, зважаючи на аргумент, що було б «незвично, якби абіотична стереоселективна реакція розпаду або синтезу амінокислот відбулася з протеїновими, але не відбувалася б із непротеїновими амінокислотами»[10]. У 1997 році надмір L-ізомерів виявили також у непротеїновій амінокислоті, а саме — в ізоваліні[11], що дало змогу припускати позаземне походження молекулярної асиметрії в Сонячній системі. Водночас надлишок L-ізомерів аланіну був знову виявлений у складі іншого уламка метеорита Murchison, але цього разу вже з більшою кількістю ізотопу 15N[12], а земне походження цього ізотопного спарювання пізніше спростували на аналітичній основі[13]. До 2001 року список органічних речовин, знайдених у складі метеориту, розширився ще на один різновид, а саме — полігідроксильні спирти[14].

Клас сполук[15]Концентрація (ppm)
Амінокислоти17-60
Аліфатичні вуглеводні>35
Ароматичні вуглеводні3319
Фулерени>100
Карбоксильні кислоти>300
Гідрокарбоксильні кислоти15
Пурини та піримідини1.3
Спирти11
Сульфокислоти68
Фосфонові кислоти2

Хоча сам метеорит містив суміш лівих та правих ізомерів амінокислот, більшість амінокислот на Землі є лівими за хіральністю, а більшість цукрів — правими. Команда шведських науковців у 2005 році продемонструвала, що ця земна гомохіральність могла бути спричинена, або каталізована, як наслідок дії L-енантіомерної амінокислоти, як-от пролін[16].

Існує декілька рядів ознак, які свідчать про те, що внутрішні ділянки добре збережених фрагментів метеорита Murchison є чистими, тобто не зазнали впливу земного середовища. Під час дослідження одного зі зразків метеорита, яке провели 2010 року використовуючи високоточні аналітичні засоби, такі як спектроскопія, було ідентифіковано 14 000 молекулярних сполук, в тому числі — 70 амінокислот у складі цього зразка[17][18]. Обмежені можливості аналізу з використанням мас-спектрометрії дають змогу визначити потенційну кількість унікальних молекулярних композицій — до 50 000 або більше, тоді як за приблизними оцінками команди науковців, які проводили ці дослідження, у складі метеорита можуть міститись мільйони різних органічних сполук[19].

Азотисті основи нуклеотидів

Досліджені пуринові та піримідинові сполуки є вродженими компонентами метеорита Murchison. Співвідношення ізотопів вуглецю δ13C для урацилу та ксантину становлять +44,5 ‰ та +37,7 ‰ відповідно, та свідчать про позаземне походження цих сполук. Ці результати демонструють, що багато з тих органічних сполук, які є складовими життя на Землі, були наявні в Сонячній системі вже на ранніх етапах її існування, і могли відіграти ключову роль у виникненні життя[20].

Досонячні зерна

У складі метеорита виявлено дрібні частинки мінералів (розміром близько мікрометра), що мають аномальний ізотопний склад. Вважається, що ці частинки являють собою так звані досонячні зерна, тобто, вони утворилися ще до формування Сонячної системи в оболонках зір на завершальних етапах їх еволюції, були викинуті в міжзоряне середовище, звідки потрапили до протосонячної туманності і в незмінному вигляді включені до складу метеорита. Найкраще вивчено зерна карбіду силіцію (SiC), що зумовлено їх відносно великим розміром, хоча вони становлять незначну частку речовини метеориту (близько 0,01 ‰)[21].

Примітки
  1. (англ.)Murchison. Meteoritical Bulletin Database. The Meteoritical Society.
  2. Mindy Weisberger-Senior (13 січня 2020). 7 Billion-Year-Old Stardust Is Oldest Material Found on Earth. livescience.com. Процитовано 17 січня 2020.(англ.)
  3. Вчені знайшли на Землі давній космічний пил. ua.korrespondent.net. Процитовано 17 січня 2020.
  4. (англ.)Airieau, S. A.; Farquhar, J.; Thiemens, M. H.; Leshin, L. A.; Bao, H.; Young, E. (2005). Planetesimal sulfate and aqueous alteration in CM and CI carbonaceous chondrites. Geochimica et Cosmochimica Acta 69 (16): 4167–4172. Bibcode:2005GeCoA..69.4167A. doi:10.1016/j.gca.2005.01.029.
  5. (англ.)Planetary Science Research Discoveries: Glossary.
  6. (англ.)Kvenvolden, K., Lawless, J., Pering, K., Peterson, E., Flores, J., Ponnamperuma, C., Kaplan, I. R. and Moore, C. Proc. (квітень, 1972). Nonprotein Amino Acids from Spark Discharges and Their Comparison with the Murchison Meteorite Amino Acids. Natural Academy of Science, USA. 69, No. 4. с. 809–811.
  7. (англ.)Kvenvolden, Keith A.; Lawless, James; Pering, Katherine; Peterson, Etta; Flores, Jose; Ponnamperuma, Cyril, Kaplan, Isaac R.; Moore, Carleton (1970). Evidence for extraterrestrial amino-acids and hydrocarbons in the Murchison meteorite. Nature 228 (5275): 923–926. Bibcode:1970Natur.228..923K. PMID 5482102. doi:10.1038/228923a0.
  8. (англ.)Meierhenrich, Uwe J.; al. (2004). Identification of diamino acids in the Murchison meteorite. PNAS 101 (25): 9182–9186. Bibcode:2004PNAS..101.9182M. PMC 438950. PMID 15194825. doi:10.1073/pnas.0403043101.
  9. (англ.)Engel, Michael H.; Nagy, Bartholomew (29-04-1982). Distribution and enantiomeric composition of amino acids in the Murchison meteorite. Nature 296 (5860): 837–840. Bibcode:1982Natur.296..837E. doi:10.1038/296837a0.
  10. (англ.)Bada, Jeffrey L.; Cronin, John R.; Ho, Ming-Shan, Kvenvolden, Keith A.; Lawless, James G.; Miller, Stanley L.; Oro, J.; Steinberg, Spencer (10-02-1983). On the reported optical activity of amino acids in the Murchison meteorite. Nature 301 (5900): 494–496. Bibcode:1983Natur.301..494B. doi:10.1038/301494a0.
  11. (англ.)Cronin, John R.; Pizzarello, S. (1997). Enantiomeric excesses in meteoritic amino acids. Science 275: 951–955. doi:10.1126/science.275.5302.951.
  12. (англ.)Engel, Michael H.; Macko, S. A. (01-09-1997). Isotopic evidence for extraterrestrial non-racemic amino acids in the Murchison meteorite. Nature 389 (6648): 265–268. Bibcode:1997Natur.389..265E. PMID 9305838. doi:10.1038/38460.
  13. (англ.)Pizzarello, Sandra; Cronin, JR (1998). Alanine enantiomers in the Murchison meteorite. Nature 394: 236. doi:10.1038/28306.
  14. (англ.)Cooper, George; Kimmich, Novelle; Belisle, Warren; Sarinana, Josh; Brabham, Katrina; Garrel, Laurence (20-11-2001). Carbonaceous meteorites as a source of sugar-related organic compounds for the early Earth. Nature 414 (6866): 879–883. Bibcode:2001Natur.414..879C. PMID 11780054. doi:10.1038/414879a.
  15. (англ.)Machalek, Pavel (17-02-2007). Organic Molecules in Comets and Meteorites and Life on Earth (PDF). Department of Physics and Astronomy, Johns Hopkins University. Архів оригіналу за 17-12-2008. Процитовано 7 жовтня 2008.
  16. (англ.)Córdova, Armando; Engqvist, Magnus; Ibrahem, Ismail; Casas, Jesús; Sundén, Henrik (2005). Plausible origins of homochirality in the amino acid catalyzed neogenesis of carbohydrates. Chem. Commun. (15): 2047–2049. PMID 15834501. doi:10.1039/b500589b.
  17. (англ.)Space rock contains organic molecular feast. BBC News. 15 лютого 2010. Процитовано 15 лютого 2010.
  18. (англ.)Schmitt-Kopplin, Philippe; Zelimir Gabelica, Régis D. Gougeon, Agnes Fekete, Basem Kanawati, Mourad Harir, Istvan Gebefuegi, Gerhard Eckel, and Norbert Hertkorn. (Published online before print 16-02-2010). High molecular diversity of extraterrestrial organic matter in Murchison meteorite revealed 40 years after its fall (PDF). PNAS 107 (7): 2763–2768. Bibcode:2010PNAS..107.2763S. PMC 2840304. PMID 20160129. doi:10.1073/pnas.0912157107. Процитовано 16 лютого 2010.
  19. (англ.)Matson, John (15 лютого 2010). Meteorite That Fell in 1969 Still Revealing Secrets of the Early Solar System. Scientific American. Процитовано 15 лютого 2010.
  20. (англ.)Martins, Zita; Oliver Botta, Marilyn L. Fogel Mark A. Sephton, Daniel P. Glavin, Jonathan S. Watson, Jason P. Dworkin, Alan W. Schwartz, Pascale Ehrenfreund. (Available online 20-03-2008). Extraterrestrial nucleobases in the Murchison meteorite (PDF). Earth and Planetary Science Letters. Архів оригіналу за 10-08-2011. Процитовано 7 жовтня 2008.
  21. Семененко В.П. (2009). Мінералогія досонячних зерен. Геохімія та рудоутворення 27: 92–94.

Посилання
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.