Азотсодержащие органические молекулы возрастом 4 миллиарда лет обнаружены в марсианских метеоритах

Исследовательская группа, включающая ученого Ацуко Кобаяши из Института наук о жизни Земли (ELSI) Токийского технологического института, Япония и ученого Мидзухо Койке из Института космических и астронавтических наук Японского агентства аэрокосмических исследований, обнаружила азотсодержащие органические вещества. материал в карбонатных минералах в марсианском метеорите. Этот органический материал, скорее всего, сохранился в течение 4 миллиардов лет с эпохи Марса в Ноахе. Поскольку карбонатные минералы обычно выпадают в осадок из подземных вод, это открытие указывает на влажный и богатый органикой ранний Марс, который мог бы быть пригодным для жизни и благоприятным для начала жизни.

В течение десятилетий ученые пытались понять, существуют ли органические соединения на Марсе и если да, то каков их источник. Несмотря на то, что недавние исследования по исследованию Марса на основе роверов обнаружили убедительные доказательства наличия марсианской органики, мало что известно о том, откуда они взялись, сколько им лет, насколько широко они распространены и сохранены или каковы их возможные связи с биохимической активностью. ,

Марсианские метеориты — это куски поверхности Марса, которые сами были выброшены в космос метеорными ударами и в конечном итоге приземлились на Землю. Они дают важное понимание истории Марса. В частности, особенно важен один метеорит, названный Аллан-Хиллз (ALH) 84001, названный в честь района Антарктиды, обнаруженного в 1984 году. Он содержит оранжевые карбонатные минералы, которые выпали в осадок из соленой жидкой воды на поверхности Марса 4 миллиарда лет назад. Поскольку эти минералы регистрируют раннюю водную среду Марса, многие исследования пытались понять их уникальную химию и могут ли они предоставить доказательства древней жизни на Марсе. Тем не менее, предыдущие анализы пострадали от загрязнения земным материалом из антарктического снега и льда, затрудняя сказать, сколько органического материала в метеорите было действительно марсианским. Помимо углерода азот (N) является важным элементом земной жизни и полезным индикатором развития планетарной системы. Однако из-за предыдущих технических ограничений азот еще не измерялся в ALH84001.

В этом новом исследовании, проведенном объединенной командой ELSI-JAXA, использовались современные аналитические методы для изучения содержания азота в карбонатах ALH84001, и теперь команда уверена, что они нашли первые веские доказательства за 4 миллиарда лет марсианская органика, содержащая азот.

Земное загрязнение является серьезной проблемой для изучения внеземных материалов. Чтобы избежать такого загрязнения, команда разработала новые методы для подготовки образцов. Например, они использовали серебряную ленту в чистой лаборатории ELSI, чтобы отделить крошечные карбонатные зерна, примерно равные ширине человеческого волоса, от основного метеорита. Затем команда подготовила эти зерна для дальнейшего удаления возможных поверхностных загрязнений с помощью прибора с ионно-лучевым сканирующим электронным микроскопом в JAXA. Они также использовали технику, называемую спектроскопией микроскопического поглощения рентгеновских лучей на ближней кромке (µ-XANES), с азотом, которая позволила им обнаружить азот, присутствующий в очень небольших количествах, и определить, в какой химической форме находился азот. Контрольные образцы из близлежащие магматические минералы не дают заметного азота,

После тщательных проверок загрязнения команда определила, что обнаруженные органические вещества, скорее всего, были действительно марсианскими. Они также определили, что вклад азота в форме нитрата, одного из сильных окислителей на современном Марсе, был незначительным, предполагая, что ранний Марс, вероятно, не содержал сильных окислителей, и, как подозревали ученые, он был менее окисляющим, чем он есть. Cегодня.

Нынешняя поверхность Марса слишком суровая, чтобы выжить большинству органиков. Однако ученые предсказывают, что органические соединения могут сохраняться в приповерхностных условиях в течение миллиардов лет. Похоже, что это относится к азотсодержащим органическим соединениям, которые команда нашла в карбонатах ALH84001, которые, по-видимому, были захвачены в минералах 4 миллиарда лет назад и сохранялись в течение долгих периодов, прежде чем, наконец, были доставлены на Землю.

Команда соглашается с тем, что есть много важных открытых вопросов, например, откуда взялись эти азотсодержащие органические вещества? Кобаяши объясняет: «Есть две основные возможности: либо они пришли из-за пределов Марса, либо сформировались на Марсе. В начале истории Солнечной системы Марс, вероятно, был засыпан значительным количеством органического вещества, например, из богатых углеродом метеоритов, комет. и частицы пыли. Некоторые из них, возможно, растворились в рассоле и оказались в ловушке внутри карбонатов «. Руководитель исследовательской группы Койке добавляет, что в качестве альтернативы химические реакции на раннем Марсе могли привести к образованию N-содержащих органических веществ на месте. В любом случае, говорят они, эти результаты показывают, что на Марсе был органический азот до того, как он стал красной планетой, которую мы знаем сегодня; ранний Марс, возможно, был более «похожим на Землю», менее окислительным, более влажным, и экологически чистые. Возможно, это был «синий».

---

Источник истории:

Материалы предоставлены Токийским технологическим институтом . Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.

---

Связанные мультимедиа :

• Изображения фрагмента скалы марсианского метеорита ALH 84001; другие иллюстрации

---

Ссылка на журнал :

1. Мидзухо Коике, Рёичи Накада, Иори Кадзитани, Томохиро Усуи, Юсуке Таменори, Харуна Сугахара, Ацуко Кобаяши. Сохранение in-situ азотсодержащих органических соединений в ноахских марсианских карбонатах . Nature Communications , 2020; 11 (1) DOI: 10.1038 / s41467-020-15931-4