В NASA совершили прорыв в изучении метеоритных образцов на предмет органики
Происхождение жизни на Земле – все еще загадка, однако есть весьма популярная и постоянно набирающая обороты теория панспермии, сторонники которой утверждают, что первые живые организмы на нашу планету были «завезены» из космоса – например, на метеоре или комете.
Также метеориты могли занести на Землю важные «строительные» компоненты для создания живых клеток на месте. А благодаря этим компонентам уже стало возможно дальнейшее развитие сложных органических систем. Именно поэтому ученые тщательно анализируют все найденные на поверхности Земли и богатые углеродом метеориты (каменноугольные хондриты) на предмет аминокислот, необходимых для формирования белка.
Белки – важный компонент, без которого жизнь (в нашем понимании этого феномена) не существовала бы. Без белка невозможно было бы сформировать и подавляющее большинство сложных структур нашего организма, а также регулировать химические реакции, происходящие внутри него.
В метеоритах были найдены не только аминокислоты, но и компоненты, необходимые для строительства ДНК, а также другие биологически важные материалы типа азотных гетероциклических соединений, органических соединений многих групп углеводов, а также соединений, играющих большую роль в процессе обмена веществ живых организмов.
К сожалению, подобные богатые углеродом метеориты, интересные для астробиологов – вещь довольно редкая. Менее пяти процентов найденных метеоритов попадают в данную область интереса, кроме того, для полноценного анализа требуются довольно крупные образцы. В находках, которые ученым приходилось изучать ранее, нужные вещества присутствовали в довольно низких концентрациях – в пропорциях один к миллиону или даже один к миллиарду. Добавим сюда тот факт, что земной поверхности чаще достигают лишь небольшие остатки метеоритов, потрепанных атмосферными слоями планеты.
К слову, на нашу планету выпадают не только относительно крупные метеориты и астероиды, но и довольно большое количество астероидной и кометной пыли.
«Несмотря на небольшие размеры частичек этой межпланетной пыли, она могла обогатить раннюю Землю, органическим материалом внеземного происхождения», — утверждает Майкл Каллахан (Michael Callahan) из насовского центра космических полетов имени Годдарда. «К сожалению, исследований органической составляющей крошечных кусочков метеоритов практически не производилось, особенно на предмет молекул, могущих стимулировать происхождение жизни и интересных с точки зрения биологии – и все это из-за недостаточно больших размеров образцов».
Именно поэтому ученые из NASA взялись за разработку системы, которая не только ускорила бы анализ материала внеземного происхождения, но и была бы значительно менее требовательна к количеству этого материала.
Каллахан и его команда в лаборатории астробиологического анализа годдардского центра, создали новую технологию, позволяющую изучать невероятно маленькие метеоритные образцы: «Нам удалось найти аминокислоты в образце Мерчисоновского метеорита весом всего в 360 микрограммов», говорит Майкл. «Размеры этого образца в тысячи раз меньше того, что требовалось ранее». Микрограмм – одна миллионная грамма, таким образом, 360 микрограммов – это примерный вес пары человеческих ресниц.
«Наша разработка являлась всего лишь экспериментальной проверкой концепции», добавляет Каллахан. «Мерчисоновский метеорит довольно хорошо изучен. Поэтому нам было с чем сравнивать – в тысячи раз меньшая частичка дала те же результаты, что и значительно больший фрагмент того же метеорита ранее. Техника позволит нам исследовать микрометеориты, частички межпланетной пыли, частички комет и так далее».
Команда использовала инструмент жидкостной хроматографии для «сортировки молекул» в метеоритном образце, а затем применила ионизацию наноэлектрораспылением для придания молекулам электрического заряда и обработке их масс-спектрографом высокого разрешения, который идентифицировал отдельные молекулы по их массе. «Мы впервые в мире применили подобные техники для анализа и изучения метеоритной органики», говорит Каллахан. «И эти техники дают огромное количество информации, поэтому получение первых результатов было делом очень непростым».
«Было бы интересно проанализировать кометное вещество из капсулы аппарата Стардаст», добавляет Каллахан. «Это – вообще, одна из причин почему я пришел в NASA. Когда я впервые увидел фотографии аэрогеля, использовавшегося для захвата частичек кометы в миссии Стардаст, я тут же попал на крючок».
«Также данная технология будет крайне полезной при поисках аминокислот и прочих потенциальных биологических признаков в марсианском грунте и даже в материалах, полученных с Энцелада и Европы», говорит Даниэль Главин (Daniel Glavin) из астробиологической лаборатории при центре Годдарда, соавтор исследования.
Разработка ученых очень важна как для будущего анализа образцов грунта (часто его количество крайне ограничено), так и для анализа метеоритного вещества. Она еще не доработана, но уже способна давать результаты. Деньги на исследование дает Институт астробиологии НАСА, Годдардский центр астробиологии, а также Программа химии небесных тел и космического пространства НАСА.
Работа ученых была опубликована в авторитетном реферируемом издании «Journal of Chromatography A» и доступна онлайн.
