حددت الأبحاث الحديثة التي أجريت على نيزك وينشكومب الجزيئات العضوية الطبيعية الموجودة خارج كوكب الأرض، بما في ذلك الأحماض الأمينية والقواعد النووية، من خلال التحليل المجهري الإلكتروني المتقدم. تشير هذه النتائج إلى مساهمات محتملة في تطور الحياة على الأرض، مما يمثل تقدمًا كبيرًا في فهمنا لتكوين النظام الشمسي ودور النيازك الكربونية في توفير المركبات العضوية للأرض المبكرة.

من الامتداد الشاسع للفضاء بين النجوم إلى المنطقة المجهرية للذرات: يستخدم الباحثون مجاهرًا متقدمة للكشف عن البصمات الكيميائية والجزيئية للنظام الشمسي المبكر داخل نيزك “Winchcomb” الذي تم استعادته مؤخرًا.

تمثل النيازك اللبنات الأساسية للنظام الشمسي، وتوفر رؤى مهمة حول المواد التي تتشكل منها الكواكب، بما في ذلك كوكبنا. لقد حققت الأبحاث التي أجرتها مؤسسات مشتركة بما في ذلك جامعة ليدز ذلك بالضبط.

هناك نوع نادر من النيزك يعرف باسم “النيازك الكربونية” غني بالمواد الكيميائية صِنف مثل الكربون والنيتروجين، وربما لعبت دورًا مهمًا في توفير الماء والجزيئات العضوية للأرض المبكرة.

Winchcombe هو نيزك كربوني لوحظ على نطاق واسع أنه سقط في المملكة المتحدة في فبراير 2021، حيث تم جمع العينات الأولى بعد 12 ساعة فقط من الهبوط. وهذا يمنح العلماء فرصة لاستكشاف تكوين المادة العضوية في النظام الشمسي المبكر دون التأثيرات الشديدة لتغيير التضاريس التي عادة ما تؤثر على دراسات النيازك.

تحليل واكتشاف النانو

فريق بحثي متعدد التخصصات، يضم علماء من جامعات ليدز ومانشستر ويورك، إلى جانب زملاء في متحف التاريخ الطبيعي في لندن، بواسطة دايموند لايتمعهد ماكس بلانك للكيمياء في ماينز، وبرئاسة جامعة مونستر وفي ألمانيا، قدم وينشكومب أول تحليل متعمق للمواد العضوية في النيازك. مقياس النانو.

باستخدام أحد أقوى المجاهر الإلكترونية في العالم في منشأة SuperSTEM في دارسبوري، تمكنا من ربط بيانات الإشعاع المتماسك بشكل فريد مع معلومات طيفية تكميلية فائقة الدقة حول طبيعة المجموعات الكيميائية الوظيفية الموجودة في المواد العضوية. ، شيشاير.

يوضح هذا المثال بشكل تخطيطي كيف يمكن استخراج شريحة رقيقة جدًا من النيزك، تستهدف المنطقة الغنية بالمواد الكيميائية المحتوية على الكربون، بدقة كبيرة لفحصها تحت شعاع الأشعة السينية (مع مصدر ضوء ماسي) أو تحتها. المجهر الإلكتروني (في SuperSTEM). الائتمان: DM Kepaptsoglou، SuperSTEM

وقد سمح ذلك بالكشف الموضعي عن الجزيئات الحيوية الحاملة للنيتروجين. أحماض أمينية والقواعد النووية، وهي اللبنات الأساسية للبروتينات الكبيرة والمعقدة المستخدمة في علم الأحياء.

تظهر الأبحاث أن Winchcomb لا يزال يحتوي على جزيئات عضوية ذكية من خارج كوكب الأرض والتي ربما كانت مهمة لوصول الحياة المبكرة على الأرض.

يتم نشر النتائج في المجلة التواصل الطبيعي.

وقال كوينتين راماسي، أستاذ المجهر الإلكتروني المتقدم في كلية ليدز للهندسة الكيميائية والعمليات، والذي يقود فريق المجهر الإلكتروني في مختبر SuperSTEM: “يمثل هذا العمل أحدث التطورات في أدوات الفحص المجهري الإلكتروني، بما في ذلك المجهر الإلكتروني أحادي اللون وعالي الدقة للطاقة”. وتصميمات جديدة للكاشفات ذات حساسية عالية ودقة غير مسبوقة وتتيح تحليل المواد العضوية خارج كوكب الأرض بكفاءة.

“وهذا يفتح آفاقًا جديدة للبحث المستقبلي حول هذه المواد باستخدام أدوات المجهر الإلكتروني المدمجة والتي يسهل الوصول إليها بالإضافة إلى إشعاع السنكروترون.”

أحدث التقنيات وآثارها المستقبلية

وقال كريستيان فولمر، كبير الباحثين في جامعة مونستر، والذي قاد البحث: “إن تحديد الجزيئات ذات الصلة بيولوجيا مثل الأحماض الأمينية والقواعد النووية في وينشكومب دون استخدام أي طرق استخلاص كيميائية أمر مثير للغاية، خاصة أننا تمكنا من تسليط الضوء على الاختلافات المكانية في تركيزها المحلي في المقياس النانوي.

“هذا يشير إلى أن نهجنا يجعل من الممكن رسم خريطة للكيمياء الوظيفية في النيازك، حتى عندما تكون أحجام المجالات العضوية صغيرة جدًا ووفرة المركبات الكيميائية منخفضة جدًا.”

استخدم الباحثون مختبر SuperSTEM، وهو مرفق الأبحاث الوطني للمجهر الإلكتروني المتقدم في المملكة المتحدة، بدعم من مجلس البحوث الهندسية والفيزيائية (EPSRC). يحتوي المرفق على بعض من أكثر المرافق تقدمًا في العالم لدراسة التركيب الذري للمادة، ويتم تشغيله بدعم من اتحاد أكاديمي بقيادة جامعة ليدز (بما في ذلك جامعتي مانشستر ويورك). هذا البرنامج، وكذلك أكسفورد وجلاسكو وليفربول).

يمكن تصوير شريحة رقيقة جدًا من النيزك، تستهدف منطقة غنية بالمواد الكيميائية المحتوية على الكربون، تحت شعاع الأشعة السينية (في مصدر الضوء الماسي) أو في المجهر الإلكتروني (في SuperSTEM).

وكان زميل البحث في متحف التاريخ الطبيعي، حيث تم جمع نيازك وينشكومب، هو د. وقال آشلي كينغ: “تظهر ملاحظاتنا أن وينشكومب يعد إضافة مهمة لمجموعة النيازك الكربونية. الجزيئات العضوية في النظام الشمسي المبكر”.

المرجع: كريستيان فولمر، ديمي كيباتزوكلو، جون لايتنر، ألكسندر ب. موسبرغ، خليل الحجروي، اشلي ج. كينغ، شارلوت ل. بيس، “الكيمياء الوظيفية ذات الدقة المكانية العالية لمركبات النيتروجين في سقوط النيزك المرصود في المملكة المتحدة من وينكومب”، F. شوفيلد، تورو أراكي، وكوينتين م. رامزي، 26 يناير 2024، التواصل الطبيعي.
دوى: 10.1038/s41467-024-45064-x

تم تمويل مرافق الفحص المجهري الإلكتروني من قبل مجلس أبحاث العلوم الهندسية والفيزيائية.