Twee eigenzinnige ruimterotsen, die in 1998 afzonderlijk op de aarde neerstortte na miljarden jaren in de asteroïdengordel van ons zonnestelsel te hebben gecirculeerd, iets anders gemeen hebben:de ingrediënten voor het leven. Het zijn de eerste meteorieten die zowel vloeibaar water als een mix van complexe organische verbindingen zoals koolwaterstoffen en aminozuren bevatten.

Een gedetailleerde studie van de chemische samenstelling in kleine blauwe en paarse zoutkristallen die zijn bemonsterd uit deze meteorieten, waaronder resultaten van röntgenexperimenten in het Lawrence Berkeley National Laboratory van het Department of Energy (Berkeley Lab), vond ook bewijs voor de vermenging van het paar in het verleden en waarschijnlijke ouders. Deze omvatten Ceres, een dwergplaneet die het grootste object in de asteroïdengordel is, en de asteroïde Hebe, een belangrijke bron van meteorieten die op aarde vallen.

De studie, gepubliceerd op 10 januari in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang , biedt de eerste uitgebreide chemische verkenning van organisch materiaal en vloeibaar water in zoutkristallen die worden gevonden in meteorieten die de aarde inslaan. De studie betreedt nieuwe wegen in het verhaal van de vroege geschiedenis van ons zonnestelsel en de geologie van asteroïden, terwijl spannende mogelijkheden voor het bestaan ​​van leven elders in de buurt van de aarde aan de oppervlakte komen.

"Het is als een vlieg in barnsteen, " zei David Kilcoyne, een wetenschapper bij Berkeley Lab's Advanced Light Source (ALS), die röntgenstralen leverde die werden gebruikt om de organische chemische componenten van de monsters te scannen, inclusief koolstof, zuurstof, en stikstof. Kilcoyne maakte deel uit van het internationale onderzoeksteam dat de studie voorbereidde.

Hoewel de rijke afzettingen van organische overblijfselen die zijn teruggevonden van de meteorieten geen enkel bewijs leveren van leven buiten de aarde, Kilcoyne zei dat de inkapseling van rijke chemie door de meteorieten analoog is aan het behoud van prehistorische insecten in gestolde sapdruppels.

Queenie Chan, een planetaire wetenschapper en postdoctoraal onderzoeksmedewerker aan The Open University in het VK, die de hoofdauteur van de studie was, zei, "Dit is echt de eerste keer dat we overvloedig organisch materiaal hebben gevonden dat ook wordt geassocieerd met vloeibaar water, dat echt cruciaal is voor het ontstaan ​​van leven en de oorsprong van complexe organische verbindingen in de ruimte."

Ze voegde eraan toe, "We kijken naar de biologische ingrediënten die kunnen leiden tot het ontstaan ​​van leven, " inclusief de aminozuren die nodig zijn om eiwitten te vormen.

Als er leven was in een of andere vorm in het vroege zonnestelsel, de studie merkt op dat deze zoutkristalbevattende meteorieten de "mogelijkheid vergroten om leven en/of biomoleculen te vangen" in hun zoutkristallen. De kristallen droegen microscopisch kleine sporen van water waarvan wordt aangenomen dat ze dateren uit de kinderschoenen van ons zonnestelsel - ongeveer 4,5 miljard jaar geleden.

Chan zei dat de gelijkenis van de kristallen gevonden in de meteorieten - waarvan er één in de grond insloeg bij een basketbalwedstrijd voor kinderen in Texas in maart 1998 en de andere die in augustus 1998 in de buurt van Marokko trof - erop wijst dat hun asteroïde-gastheren elkaar misschien hebben gekruist en gemengde materialen.

Er zijn ook structurele aanwijzingen voor een inslag - misschien door een klein asteroïdefragment dat inslaat op een grotere asteroïde, zei Chan.

Dit opent vele mogelijkheden voor de manier waarop organische materie in de ruimte van de ene gastheer naar de andere kan worden overgedragen, en wetenschappers moeten misschien de processen heroverwegen die hebben geleid tot de complexe reeks organische verbindingen op deze meteorieten.

"De dingen zijn niet zo eenvoudig als we dachten dat ze waren, ' zei Chan.

Er zijn ook aanwijzingen, gebaseerd op de organische chemie en ruimtewaarnemingen, dat de kristallen oorspronkelijk kunnen zijn gezaaid door ijs- of waterspuwende vulkanische activiteit op Ceres, ze zei.

"Alles leidt tot de conclusie dat het ontstaan ​​van leven ergens anders echt mogelijk is, Chan zei. "Er is een groot aantal organische verbindingen in deze meteorieten, inclusief een zeer primitief type organische stoffen die waarschijnlijk de organische samenstelling van het vroege zonnestelsel vertegenwoordigen."

Chan zei dat de twee meteorieten die de 2 millimeter grote zoutkristallen opleverden zorgvuldig werden bewaard in het Johnson Space Center van NASA in Texas. en de kleine kristallen die organische vaste stoffen en watersporen bevatten, meten slechts een fractie van de breedte van een mensenhaar. Chan verzamelde deze kristallen minutieus in een stofvrije ruimte, het afsplitsen van kleine monsterfragmenten met metalen instrumenten die op tandenstokers lijken.

"Wat onze analyse zo bijzonder maakt, is dat we veel verschillende state-of-the-art technieken hebben gecombineerd om de organische componenten van deze kleine zoutkristallen uitgebreid te bestuderen, ' zei Chan.

Yoko Kebukawa, een universitair hoofddocent engineering aan de Yokohama National University in Japan, voerde in mei 2016 experimenten uit voor de studie bij Berkeley Lab's ALS met Aiko Nakato, een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Kyoto in Japan. Kilcoyne hielp de onderzoekers te trainen om de ALS-röntgenbundellijn en -microscoop te gebruiken.

De bundellijn uitgerust met deze röntgenmicroscoop (een scanning transmissie röntgenmicroscoop, of STXM) wordt gebruikt in combinatie met een techniek die bekend staat als XANES (röntgenabsorptie nabije randstructuurspectroscopie) om de aanwezigheid van specifieke elementen te meten met een precisie van tientallen nanometers (tientallen miljardsten van een meter).

"We onthulden dat de organische stof enigszins leek op die in primitieve meteorieten, maar bevatte meer zuurstofhoudende chemie, zei Kebukawa. "Gecombineerd met ander bewijs, de resultaten ondersteunen het idee dat de organische stof afkomstig is uit een waterrijke, of voorheen waterrijk ouderlichaam - een oceaanwereld in het vroege zonnestelsel, mogelijk Ceres."

Kebukawa gebruikte dezelfde STXM-techniek ook om monsters te bestuderen in de Photon Factory, een onderzoekslocatie in Japan. En het onderzoeksteam schakelde een verscheidenheid aan andere chemische experimentele technieken in om de samenstelling van de monsters op verschillende manieren en op verschillende schalen te onderzoeken.

Chan merkte op dat er enkele andere goed bewaarde kristallen van de meteorieten zijn die nog niet zijn bestudeerd, en er zijn plannen voor vervolgonderzoeken om vast te stellen of een van die kristallen ook water en complexe organische moleculen kan bevatten.

Kebukawa zei dat ze ernaar uitkijkt om de studies van deze monsters op de ALS en andere sites voort te zetten:"Misschien vinden we meer variaties in de organische chemie."