В состав метеорита, упавшего в Коста-Рике, входят сложные углеродные соединения, включая аминокислоты, которые соединяются, образуя белки и ДНК, и другие более сложные блоки для возникновения жизни, пишет Джошуа Сокол в статье, опубликованной 13 августа в журнале Science, передает rossaprimavera.ru.
Названный по месту падения "Агуас Заркас" (вблизи Коста-Рики), метеорит представляет собой углеродистый хондрит - первозданный остаток ранней Солнечной системы.
Подавляющее большинство метеоритов представляют собой куски камня или металла. Но в соответствии со своим названием углеродистые хондриты богаты углеродом — и не только скучным неорганическим углеродом, но и сложными органическими молекулами, такими как аминокислоты, строительные блоки белков. Они показывают, как химические реакции в космосе приводят к появлению сложных предшественников жизни; некоторые ученые даже считают, что такие камни, как Агуас Заркас, подтолкнули к возникновению жизни, врезавшись в бесплодную Землю 4,5 миллиарда лет назад.
С самого начала чернильный Агуас Заркас напоминал легендарный углистый хондрит, взорвавшийся в 1969 году над Мерчисоном, австралийским городком. Студенты-геологи помогли собрать около 100 килограммов мерчисонского метеорита, и местный почтмейстер отправил его по почте в лаборатории по всему миру. На сегодняшний день ученые определили в нем около 100 различных аминокислот, многие из которых используются организмами на Земле, а многие другие редки или отсутствуют в известной нам жизни. Сотни аминокислот еще не идентифицированы.
30 кг останков Агуас Заркаса обещают аналогичные открытия. Но эти новые «пришельцы» на 50 лет свежее, чем Мерчисон, что позволяет ученым применять современные методы для сохранения и исследования того, что составляет хрупкие комки невероятно старой глины.
Исследователи могли унюхать хрупкие органические соединения, давно испарившиеся из Мерчисона. Они могли охотиться не только за аминокислотами и сахарами, но и за белками, о которых давно подозревали, но ни разу не нашли в метеоритах. Ученые могли бы застраховаться от постоянной критики находок с Мерчисона, убедившись, что обнаруженные внутри молекулы родом с метеорита, а не занесены земными микробами.
«Если бы мне пришлось создать новую музейную коллекцию метеоритов, а я мог бы выбрать только две, я бы выбрал Мерчисон и Агуас Заркас, — говорит Филипп Хек, куратор коллекции метеоритов в Чикагском полевом музее. — Если бы я мог выбрать только одного, я бы выбрал Агуас Заркас».
Но в атмосфере Земли метеорит из глины сразу начинает впитывать окружающий воздух и воду, как губка; земные аминокислоты и другие органические соединения вторгаются слой за слоем, а затем микробы, их производящие. Каждая секунда контакта с влажной почвой тропического леса или человеческими руками уничтожает все больше информации.
«В идеале мы должны срывать его с воздуха, пока он идет вниз, в перчатках», — сказал Эшли Кинг, планетолог из лондонского музея естественной истории.
На протяжении миллиардов лет Агуас Заркас избегал такого вредного влияния. Если бы так можно было продержаться еще немного, ученые смогли бы восстановить информацию из трех древних недоступных периодов.
Первый период предшествует Солнечной системе. Приблизительно 7 или 8 миллиардов лет назад частицы звездной пыли были выброшены из сверхновых и внешних атмосфер стареющих звезд, причем некоторые из них были сделаны из твердых материалов, таких как графит, алмаз и карбид кремния. Размером с частицы дыма они дрейфовали в космосе, оседая в безымянном межзвездном облаке.
На следующем этапе это бесформенное облако сжалось в диск, вращающийся вокруг новорожденного Солнца, генерируя фрикционный жар, который поджаривал все, кроме этих пресолярных зерен, в кипящий пар. Когда диск остыл, первые твердые частицы конденсировались, как иней на оконном стекле: кристаллические сгустки алюминия и кальция размером с маковые зернышки. Эти фрагменты датируются 4,56 миллиарда лет назад, определяя возраст Солнечной системы. В течение нескольких миллионов лет расплавленные капли породы охлаждались в стеклянные сферы—«хондры», которые дали хондритам их название.
Затем, на третьем этапе, эти маленькие частицы начали склеиваться в валуны, среди которых была солянка из камней, которая стала Агуас Заркас. Планеты начали сметать их, но будущий метеорит избежал этой участи, оставшись частью небольшого астероида в холодной пустоте за Юпитером. Там он избежал растапливания на Солнце или в жарких недрах планеты.
Астероид скромно рос, накапливая частицы льда и углерода, последний уже трансформировался, когда солнечный свет запускал химические реакции. Внутри его предсолнечная звездная пыль, первые твердые минералы, стеклянные сферы и углеродные соединения слились вместе. Тепло радиоактивного алюминия плавило лёд. Хлынула жидкая вода, положив начало новой химии, которая продлится еще несколько миллионов лет. Простые соединения, такие как цианистый водород и аммиак, растворялись и превращались в аминокислоты и другие сложные формы.
Многие углеродистые хондриты врезались в раннюю Землю, возможно, доставив не только немного органики, но и часть запасов воды на планете. Сам Агуас Заркас пережил еще несколько миллиардов лет одиночества, за исключением случайных столкновений с другими своенравными космическими камнями.
Основываясь на его огненной траектории через атмосферу Земли, зафиксированной видеорегистраторами и камерами наблюдения за вулканами, исследователи полагают, что неизвестное тело оказалось в поясе астероидов между Марсом и Юпитером. Затем при последнем столкновении откололся кусок, который по спирали приближался к Земле. Он приблизился к вращающемуся глобусу 23 апреля 2019 года, когда Коста-Рика развернулась в поле зрения.
Выжить в атмосфере было одним испытанием, но теперь нависла другая угроза: грозный сезон дождей в стране, который может разрушить и отравить большую часть сохранившейся истории. Самый важный метеорит за полвека упал в одну из последних засушливых ночей в году. Тогда этого никто не знал, но до первого сильного дождя оставалось 5 дней.
Изотопные тесты метеорита закрепили его место в том же узком классе углеродистых хондритов, что и Мерчисон. Отчет был отправлен в Метеоритное общество, которое ведет официальную мировую базу данных по космическим камням.
В Полевом музее анализируют осколок весом почти 2 килограмма, подаренный бывшим руководителем здравоохранения, чтобы выяснить время до того, как сформировалась Солнечная система. Обнаружено несколько зерен-кандидатов из карбида кремния, вероятно, пылинок, рассеянных стареющими гигантскими звездами, которые позже были унесены протосолнечным диском. Если они будут подтверждены и датированы, эти зерна могут добавить подробностей к формирующейся картине галактических условий в далеком прошлом.
Возраст нескольких подобных зерен из метеорита Мерчисон составляет 7,5 миллиарда лет. Но большинство его зерен было выковано всего за несколько сотен миллионов лет до Солнечной системы. Если Хек обнаружит похожее возрастное скопление в зернах Агуас Заркас, это может указать на поколение звезд, родившихся около 7 миллиардов лет назад, что даст им несколько миллиардов лет, чтобы состариться и засеять Солнечную систему пылью. Некоторые астрономы полагают, что в ту более раннюю эпоху Млечный Путь пережил волну рождения звезд, возможно, вызванную слиянием галактик или потоком свежего газа.
Команда Полевого музея также исследовала Агуас Заркас в поисках включений, богатых кальцием и алюминием, первых минералов, конденсирующихся из протосолнечного диска. Дрейфуя вокруг диска, они собрали записи о неуправляемых вспышках молодого Солнца, поскольку выбросы излучения частиц оставляли контрольные следы гелия и неона в каждой крупинке.
«Они похожи на бортовые самописцы, — пояснил Филипп Хек, куратор коллекции метеоритов в Чикагском полевом музее. — Мы можем просто подсчитать те элементы, которые образуются, и узнать о деятельности Солнца».
Несколько других команд занимаются изучением сложных органических соединений метеорита. Они образовались миллионы лет спустя, когда основные молекулы углерода вступили в реакцию в теплых и влажных недрах родительского астероида Агуас Заркас.
Некоторые из продуктов этой ранней химии являются летучими веществами — соединениями, замороженными в карманах, когда метеорит плавал в холодном космосе, которые нестабильны при комнатной температуре на Земле и улетучиваются своими характерными запахами. Используя электронные «носы», разработанные для этой цели, исследователи из Университета Брауна и Американского университета надеются улавливать мимолетные химические вещества до того, как они исчезнут.
Другие соединения углерода более прочные. В NASA Goddard, например, команда Главина измельчила кусочки Aguas Zarcas с помощью ступки и пестика, смешала их с чистой водой, нагрела смесь почти до кипения и, используя масс-спектрометр, проанализировала поднимающиеся соединения. Процесс выдал график, заполненный неизвестными органическими молекулами разного веса.
«Похоже на то, боже мой, что в этом метеорите, вероятно, есть сотни различных аминокислот, — говорит Главин. — Мерчисон на протяжении 50 лет был золотым стандартом. Агуас сопоставим». В настоящее время команда работает над техникой более низкой температуры для поиска пептидов: несколько аминокислот, связанных вместе. Если бы они были обнаружены, они проиллюстрировали бы другой уровень добиологической химии космоса, предполагаемый, но никогда не наблюдаемый.
Однако в последнее время исследователи ASU сообщают, что им трудно найти какие-либо аминокислоты в своих фрагментах. «Это странно», — говорит космохимик Майтраи Боз из Университета штата Вашингтон. Она предлагает одно объяснение противоречивых результатов: каждая часть представляет собой образец разной части неоднородной породы, которая, возможно, претерпела различные изменения под воздействием воды и тепла. «Это похоже на человеческое тело, — говорит она. — Каждая часть немного отличается».
Присмотревшись к изовалину, аминокислоте, которая встречается в космосе, но почти никогда не встречается в земной жизни, команда НАСА обнаружила намеки на более глубокую закономерность. Аминокислоты могут существовать в двух зеркальных молекулярных формах, различающихся как правая и левая руки. Химические реакции не имеют предпочтения ни в одной из форм, поэтому, если оставить в покое, природа должна производить смеси пополам. Но организмы на Земле, кажется, строятся только из левосторонних аминокислот.
Это может быть отражением случайного выбора, который сохранили потомки. Другая теория, опубликованная в мае, предполагает, что на Земле возник левосторонний уклон: после того, как жизнь возникла в виде смеси зеркальных форм, излучение космических лучей в атмосфере дало эволюционное преимущество организмам с левыми белками.
Но Агуас Заркас содержит на 15% больше левовращающего изовалина, чем правовращающего, что подчеркивает аналогичные результаты, полученные в Мерчисоне и других углеродистых хондритах. Устойчивый паттерн предполагает, что смещение влево могло возникнуть в космосе. Возможно, утверждает другой лагерь, поляризованный свет ближайших звезд привел к небольшому смещению метеоритных органических молекул, которые были включены в жизнь. «Я думаю, что метеориты рассказывают нам историю о том, что нам суждено было развить жизнь на основе белков левой руки», — говорит Главин.
Другие лаборатории исследуют Агуаса Заркаса в поисках ключей к более поздней стадии эволюции Земли. Модели предсказывают, что углеродсодержащие астероиды, обрушившиеся на раннюю Землю, привели бы к образованию древней атмосферы, богатой водяным паром и углекислым газом.
Космохимик Мириам Телус из Калифорнийского университета в Санта-Крузе захотела проверить эту идею на реальных данных. Она обратилась к дилеру за образцами, которые затем уничтожила, обжигая их в пыль и измеряя выделяемые газы. «Может быть очень сложно убедить людей, что это стоит чего-то драгоценного», — говорит она. Но вскоре у нее было 2 грамма — достаточно, чтобы продолжить эксперимент.
По мнению других ученых, Агуас Заркас приземлился в удачный момент.
Прямо сейчас японский космический корабль Hayabusa2 мчится обратно к Земле, неся пыль от Рюгу, астероида с асфальтово-черными пятнами, напоминающими углеродистые хондриты. Эти образцы должны спуститься с парашютом в Австралию 6 декабря. А в 2023 году миссия NASA OSIRIS-REx доставит около 60 граммов материала с богатого углеродом астероида Бенну, который также считается близким родственником Агуаса Заркаса.
Эти обломки астероидов будут поистине нетронутыми, они никогда не касались атмосферы и не находились на почве тропического леса.
