陨石落入地球,陨石上都有哪些生命成分?
在太阳系小行星带上循环数十亿年之后,1998年分别与地球碰撞的两颗任性太空石分享着其他共同之处:生命的成分。他们是第一批含有液态水和混合有机化合物(如碳氢化合物和氨基酸)的陨石。
在能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)进行的X射线实验结果中,从这些陨石中采集的微小蓝色和紫色盐晶体中的化学成分的详细研究也发现了这对过去混杂的证据,可能的父母。其中包括Ceres,一颗棕色矮星,是小行星带中最大的物体,还有一颗坠落在地球上的陨石Hebe。
“ 科学进展”杂志1月10日发表的这项研究为地球撞击陨石中发现的盐晶体中的有机物和液态水提供了首次全面的化学勘探。这项研究为我们的太阳系早期历史和小行星地质的叙述开辟了新的天地,同时为地球附近其他地方的生活提供了令人兴奋的可能性。
伯克利实验室高级光源(ALS)的科学家David Kilcoyne说,这就像是一种琥珀色的苍蝇,它提供了用于扫描样品有机化学成分(包括碳,氧和氮)的X射线。Kilcoyne是准备研究的国际研究小组的一部分。
虽然从陨石中回收的有机残余物丰富的矿床不能提供任何地球以外的生命证明,但Kilcoyne说,陨石的丰富化学封装类似于保存史前昆虫在固化的液滴中。
英国开放大学的行星科学家和博士后研究助理Queenie Chan是该研究的主要作者,他说:“这确实是我们第一次发现与液态水有关的丰富的有机物质,这对真正关键的生命起源和太空复杂有机化合物的起源“。
她补充说:“我们正在研究可能导致生命起源的有机成分,包括形成蛋白质所需的氨基酸。
如果太阳系早期以某种形式存在,研究指出,这些含有盐晶体的陨石在其盐晶体中提高了“俘获生命和/或生物分子的可能性”。晶体携带微观的痕迹水,相信可以追溯到我们的太阳系的婴儿期- 大约45亿年前。
陈说,在陨石中发现的晶体的相似性- 其中一个在1998年3月在德克萨斯州的一场儿童篮球比赛中被击碎,另一个在1998年8月在摩洛哥附近发现- 表明他们的小行星可能已经越过路径和混合材料。
Chan说,也有一些影响的结构线索- 可能是由一个小的小行星碎片撞击一个更大的小行星。
这就为有机物在太空中如何从一个主体传递到另一个主体提供了许多可能性,科学家可能需要重新思考导致这些陨石上的复杂有机化合物的过程。
“事情并不像我们想象的那么简单,”陈说。
她说,还有一些根据有机化学和空间观察得到的线索,说明这些晶体可能原本是通过在Ceres上喷射冰或水的火山活动而播种的。
陈说:“一切都可以得出这样的结论:生命的起源在其他地方是真的可能的。“这些陨石中有很多有机化合物,包括一种非常原始的有机物,可能代表了早期太阳系的有机成分。”
陈说,产生2毫米大小的盐晶体的两颗陨石在得克萨斯州的美国宇航局约翰逊航天中心得到了精心的保存,含有有机固体和水迹的微小晶体只是人类头发宽度的一小部分。陈仔细收集这些晶体在一个尘埃控制的房间里,用金属工具,像牙齿挑选分开小样本碎片。
Chan说:“让我们的分析变得如此特别的是,我们结合了许多不同的最先进的技术来全面研究这些微小的盐晶体的有机组分。
日本横滨国立大学工程学副教授Yoko Kebukawa与日本京都大学的博士后研究员Aiko Nakato在2016年5月在伯克利实验室的ALS进行了实验。Kilcoyne帮助训练研究人员使用ALS X射线束和显微镜。
配备有该X射线显微镜(扫描透射X射线显微镜,或STXM)的束线与称为XANES(X射线吸收近边结构谱)的技术组合使用,以测量特定元素的存在几十纳米的精确度(几十亿分之一米)。
Kebukawa说:“我们发现有机物质与原始陨石中的有机物质有些类似,但含有更多的含氧化学物质。结合其他证据,结果支持这样的观点,即有机物质来源于富含水分的水体,或者之前富含水分的母体- 太阳系早期的海洋世界,可能是Ceres。
Kebukawa也使用相同的STXM技术在日本的Photon工厂研究样品。研究小组还利用各种其他化学实验技术,以不同的方式和不同的尺度来探索样本的构成。
Chan指出,还有一些尚未研究的陨石保存完好的晶体,还有计划进行后续研究,以确定这些晶体是否还含有水分和复杂的有机分子。
Kebukawa说,她期待在ALS和其他地方继续研究这些样品:“我们可能会发现有机化学有更多的变化。”