Метеориты сохранили химическую подпись органики возрастом более 4,5 миллиарда лет

Органическое вещество в древних углеродистых метеоритах сохранило изотопный состав кислорода, возникший ещё на ранних этапах формирования Солнечной системы. Высокоточные измерения показали, что этот химический след почти не изменился за миллиарды лет, несмотря на последующее воздействие воды и другие процессы внутри родительских астероидов.

Исследование провели Дэниел Крокер и Дэвид Джонстон из Гарвардского университета вместе с Конелом Александером и Марком Тимменсом. Учёные изучили нерастворимое органическое вещество углеродистых хондритов — богатых углеродом примитивных метеоритов, сохранивших материал первых этапов существования Солнечной системы.

Для анализа исследователи измерили соотношения трёх стабильных изотопов кислорода — кислорода-16, кислорода-17 и кислорода-18. Такой подход позволяет определять происхождение вещества и отделять древние изотопные особенности от изменений, произошедших позднее. В выборку вошли метеориты типов CI, CM и CR, а также необычные углеродистые хондриты Bells и Tarda. Изотопный состав кислорода в наиболее примитивных образцах оказался сгруппирован вдоль так называемой линии CCAM — характерной зависимости, известной по безводным минералам углеродистых хондритов.

Эта линия связана со смешением нескольких первичных резервуаров кислорода, существовавших в молодой Солнечной системе ещё до формирования планет. Совпадение означает, что кислород в органическом веществе метеоритов, вероятно, был включён в него уже на очень раннем этапе истории Солнечной системы. Последующие процессы внутри астероидов не смогли полностью стереть эту изотопную подпись. Авторы отмечают, что это накладывает новые ограничения на возможные механизмы образования метеоритной органики.

Происхождение нерастворимого органического вещества углеродистых хондритов долго остаётся предметом споров. Его предшественники могли возникнуть ещё в межзвёздной среде до образования Солнца либо сформироваться позднее в протопланетном диске из газа и пыли, окружавших молодую звезду. Другой вопрос связан с тем, насколько сильно исходная органика была переработана водой и теплом уже внутри астероидов. Новые данные показывают, что по крайней мере кислородная изотопная подпись наиболее примитивной органики сохранила связь с ранними резервуарами Солнечной системы.

Это согласуется с более ранними исследованиями, указывавшими на образование значительной части метеоритной органики непосредственно в протопланетном диске или на самых ранних этапах его эволюции. Углеродистые хондриты особенно интересны для изучения происхождения вещества, из которого сформировались планеты. Они содержат значительное количество углерода, воды и органических соединений, а твёрдое нерастворимое органическое вещество является одним из главных резервуаров углерода и азота в наиболее примитивных внеземных материалах. Подобное вещество могло поступать на молодые планеты вместе с астероидами и другими малыми телами.

Результат не показывает, что обнаруженная органика непосредственно привела к возникновению жизни на Земле. Он позволяет проследить происхождение одного из важных компонентов метеоритного органического вещества и показывает, что часть его химической истории сохранилась со времени формирования Солнечной системы. Дальнейшее сравнение кислородных изотопов с изотопами углерода, водорода и азота может помочь определить, где именно возникли предшественники метеоритной органики и какие химические процессы происходили в протопланетном диске более 4,5 миллиарда лет назад. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.