Многие метеориты, которые являются маленькими кусочками астероидов, не испытывали высоких температур ни в какой момент своего существования. Из-за этого эти метеориты обеспечивают хорошую запись сложной химии, присутствующей до того, как наша Солнечная система была сформирована 4,57 миллиарда лет назад.
По этой причине исследователи изучили отдельные аминокислоты в метеоритах, которые встречаются в богатом разнообразии и многие из которых отсутствуют в современных организмах.
В книге «Физика жидкостей», опубликованной издательством AIP, исследователи из Гарвардского университета показали существование систематической группы аминокислотных полимеров среди нескольких представителей древнейшего класса метеоритов — типа CV3. Полимеры образуют организованные структуры, включающие кристаллические нанотрубки и заполняющую пространство решеткой правильной алмазной симметрии с плотностью, оцениваемой в 30 раз меньшей, чем у воды.
«Поскольку элементы, необходимые для формирования наших полимеров, присутствовали еще 12,5 миллиарда лет назад, и, по-видимому, существует газовая фаза пути их образования, вполне возможно, что эта химия была и присутствует во всей Вселенной», — сказала автор статьи Джули Макгеох.
Предотвращение загрязнения земными бактериями было главным приоритетом для исследователей. Они разработали метод чистой комнаты, используя чистый шаговый двигатель с вакуумным алмазным долотом, чтобы вбить несколько миллиметров в образец метеорита, прежде чем извлечь только что собранный материал только из крайней части отверстия. В одном эксперименте использовалось несколько сверл, и все они были очищены ультразвуком.
Полученные частицы метеорита микронного масштаба затем помещали в пробирки и хранили при температуре минус 16 градусов по Цельсию. Полимеры были индуцированы к диффузии из микронных частиц с помощью экстракции Фолха, которая включает в себя две химические фазы, связанные с различными растворителями с различной плотностью.
Масс-спектрометрия выявила существование полимеров, которые состояли из цепочек глицина, простейшей аминокислоты, с добавлением кислорода и железа. У них было очень высокое отношение дейтерия к изотопу водорода, что подтверждало их внеземное происхождение.
Это исследование было вдохновлено наблюдениями за небольшим, очень консервативным биологическим белком, который захватывает воду. Это открытие предполагало, что если бы такая молекула могла образоваться в газовом пространстве, она помогла бы ранней химии, захватывая воду.
Исследователи использовали квантовую химию, чтобы показать, что аминокислоты должны быть способны полимеризоваться в пространстве внутри молекулярных облаков, сохраняя воду. Затем последовали многочисленные эксперименты с использованием метеоритов в качестве источника полимера, кульминацией которых стали трехмерные структуры.
В дальнейшем исследователи надеются получить более подробную информацию о глициновых стержнях с помощью дальнейшего рентгеновского анализа. Другие полимеры того же класса еще предстоит охарактеризовать и раскрыть энергетику образования полимеров.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение