51 год назад на Землю попал самый старый твердый материал из всех обнаруженных учеными. С тех пор он дал нам представление о том, как Солнечная система и наш дом выглядели в младенчестве.
1969 год был весьма знаменательным для человека как вида. Это был год, когда Нил Армстронг произнес бессмертные слова: «Это один маленький шаг для человека, один гигантский скачок для человечества». Однако всего через два месяца после высадки на Луну к Земле прибыл важный гость из космоса.
28 сентября 1969 года было воскресенье, и жители австралийского городка Мерчисон готовились к церкви. Около 10:48 они увидели ярко-оранжевый огненный шар с голубым дымным следом, падающий на землю. Через несколько минут в этом районе раздался звуковой удар, когда части метеорита упали на землю. Не волнуйтесь, никто не пострадал, кроме крыши сарая.
Прибытие метеорита Мерчисон подтолкнуло ученых к пониманию нашего прошлого и дало нам более глубокое понимание вопроса: возникли ли на Земле химические строительные блоки жизни? Или они приехали автостопом от одного из этих посетителей из космоса?
Обнаруженные внутри метеорита Мерчисон зерна звездной пыли являются самым старым твердым материалом, когда-либо зафиксированным Земле. Некоторым из зерен 7 миллиардов лет (тогда как нашему Солнцу всего 4,6 миллиарда лет). Считается, что метеорит образовался во время эпизода усиленного звездообразования.
Поскольку метеориты образуются не за один день, они со временем увеличиваются в размерах по мере блуждания в космосе. Источники ингредиентов для наших метеоритов включают звезды, сверхновые и другие внеземные тела. Возраст зерен в метеорите Мерчисон колеблется от 7 миллиардов лет до нескольких сотен миллионов лет. Однако, Мерчисон — не единственный древний метеорит.
Метеорит Мерчисон относится к категории углеродистых хондритов, так как в его состав входят 2% углерода (довольно редко для метеоритов) и крошечные силикатные глобулы, называемые хондрами. Зерна в этом метеорите удерживаются вместе липким органическим веществом, которое пахнет испорченным арахисовым маслом.
Хондриты состоят из первых твердых частиц, которые конденсировались из остатков газового облака. Газовое облако состоит из звездной пыли, ответственной за формирование нашей собственной солнечной системы. Хондриты считаются самыми первозданными и редкими космическими камнями из-за их минимального воздействия экстремальной жары.
Они все еще хранят информацию о рождении нашего Солнца, в отличие от других материалов, свидетельства которых теряют свою актуальность из-за химических изменений, вызванных жарой.
Откуда мы знаем, что материал старше солнца?
Небесные пространства заполнены галактическими космическими лучами. Звездная пыль, состоящая из карбида кремния, иногда взаимодействует с этими высокоэнергетическими лучами космоса. Это заставляет Si расщепляться на изотопы неона (Ne) и гелия (He). Генерация He и Ne в результате космических лучей идет с определенной скоростью, и ученые могут воспользоваться этой особенностью для расчета возраста.
Ученые в лаборатории извлекают хондры / зерна карбида кремния из метеорита. Затем их помещают в масс-спектрометр (МС). МС нагревает зерна до температуры, при которой он начинает выделять застрявший в зернах газ. Изотопный анализ выделяемого газа помогает точно определить, были ли они образованы из-за взаимодействия космических лучей или нет.
Расчет количества изотопных молекул Ne позволяет ученым рассчитать возраст метеоритных материалов. Метеориты — самый дешевый способ освоения космоса! Этот редкий углеродистый хондрит дает нам доказательства наличия сложных углеродных материалов где-то во Вселенной.
К счастью для нас, этот метеорит достиг ученых еще свежим и дымящимся (он все еще выделял газы, когда попал к ученым Мельбурнского университета) и не подвергся никакому загрязнению Земли. Из-за благоприятного времени прибытия он был изучен НАСА и другими институтами вместе с недавно приобретенными лунными камнями.
Первоначальные исследования метеорита выявили присутствие некоторых биохимически важных молекул, таких как аминокислоты (строительные блоки жизни). В метеорите были обнаружены глицин, аланин, пролин, валин и 4 другие незаменимые аминокислоты… но с уловкой. Аминокислоты, присутствующие в метеоритах, находились в рацемической смеси (смесь левых и правых молекул), в отличие от жизни, которая предпочитает только левые аминокислоты.
После 50 лет изучения метеорита исследователи наконец нашли что-то важное. Метеорит содержит сложный сахар и полиолы, которые являются основными компонентами ДНК и РНК. В метеорите были обнаружены биологические незаменимые сахара, такие как дигидроксиацетон (предшественник ферментов организма) и глицерин (помогает в построении клеточной мембраны), рибоза (компонент ДНК).
Это открытие имело большое значение для химиков и биологов, поскольку химия сахаров внеземных объектов могла быть недостающим звеном, когда дело доходит до отслеживания того, какие органические материалы присутствовали во время зарождения жизни на Земле.
Как это помогает понять происхождение жизни?
Некоторые ученые считают, что наиболее важные для жизни элементы, такие как C, O, N, S и H, были доставлены на Землю, когда космические камни бомбардировали безжизненную планету несколько миллиардов лет назад. Эта идея возникла в результате эксперимента Миллера-Юри, положившего начало миру химии пребиотиков. Это область исследований, которая пытается понять химическую эволюцию, которая привела к образованию сложной биологической материи из простых молекул.
В 1952 году Стэнли Миллер и профессор Гарольд Юри поставили эксперимент по моделированию окружающей среды молодой Земли, когда жизнь начала расцветать. В своем аппарате они воссоздали океан, полный первозданного супа (смеси, содержащей газы и химические вещества, которые дали начало сложным химическим веществам, строящим жизнь).
Смесь нагревали и подвергали воздействию света для имитации солнца и геотермального тепла. Время от времени искры электричества имитируют гром. Через несколько дней работы на аппарате океан стал темнеть. Тестирование смеси показало наличие многих сложных химических веществ, некоторые из которых были аминокислотами.
Миллер обновил свой аппарат в 1972 году и получил кодированные аминокислоты и другие белки. Некоторые из них были позже идентифицированы в метеорите Мерчисон. Эти открытия вызвали любопытство тех экспертов, которые пытались проследить утерянную историю химии молодой Земли.
Метеорит Мерчисон похож на капсулу времени, которая помогает нам понять поведение Солнца в его младенчестве, а также химические условия, которые преобладали во время формирования Солнечной системы.
Тысячи лет цивилизации, а мы до сих пор не знаем, как простая химия превратилась в самовосстанавливающуюся и самовоспроизводящуюся сложную биологию. Эти древние черные камни могут помочь нам приблизиться к поиску ответов. Чем ближе мы смотрим, тем больше открываем то, чего не знаем. Как однажды сказал Карл Саган: «Космос внутри нас. Мы сделаны из звезд. Мы — способ познания самой Вселенной ».
