stringtranslate.com

Углеродистый хондрит

Углеродистые хондриты или C-хондриты представляют собой класс хондритических метеоритов, включающий по крайней мере 8 известных групп и множество разгруппированных метеоритов . В их число входят некоторые из самых примитивных известных метеоритов. Хондриты C составляют лишь небольшую часть (4,6%) [1] падений метеоритов .

Некоторые известные углеродистые хондриты: Альенде , Мерчисон , Оргей , Ивуна , Мюррей, озеро Тагиш , Саттерс-Милл и Винчкомб .

Общее описание

Хондриты С содержат высокую долю углерода (до 3%), который находится в виде графита , карбонатов и органических соединений, в том числе аминокислот . Кроме того, они содержат воду и минералы, модифицированные под воздействием воды. [2]

Углеродистые хондриты не подвергались воздействию более высоких температур, поэтому термические процессы практически не изменяют их. Некоторые углистые хондриты, такие как метеорит Альенде , содержат включения, богатые кальцием и алюминием (CAI). Это соединения, которые возникли на ранних стадиях древней солнечной туманности , конденсировались и представляют собой старейшие минералы, образовавшиеся в Солнечной системе . [3] [4]

Некоторые примитивные углеродистые хондриты, такие как хондрит CM Мерчисона , содержат досолнечные минералы, в том числе муассанит (природный карбид кремния ) и крошечные алмазы нанометрового размера, которые, по-видимому, не образовались в нашей Солнечной системе. Эти досолнечные минералы, вероятно, образовались во время взрыва близлежащей сверхновой или в окрестностях пульсирующего красного гиганта (точнее: так называемой звезды AGB ) до того, как они попали в облако материи, из которого образовалась Солнечная система. Такие звездные взрывы высвобождают волны давления, которые могут конденсировать облака материи в их окрестностях, приводя к образованию новых, звезд и планетных систем . [5]

Другой углеродистый хондрит, метеорит Фленсбург (2019 г.), является свидетельством самого раннего известного на сегодняшний день появления жидкой воды в молодой Солнечной системе. [6] [7]

Состав и классификация

Некоторые углистые хондриты. Слева направо: Альенде, Юкон и Мерчисон.

Углеродистые хондриты сгруппированы в соответствии с отличительным составом, который, как считается, отражает тип родительского тела, из которого они произошли. Каждая из этих групп хондритов C теперь имеет стандартное двухбуквенное обозначение CX , где C означает «углеродистый» (другие типы хондритов не начинаются с этой буквы) плюс заглавную букву в месте X , которая очень часто является первая буква названия выдающегося метеорита - часто первого обнаруженного - в группе. Такие метеориты часто называют по месту падения, что не дает никакого представления о физической природе группы. Группа CH , где H означает «высокий металл», пока является единственным исключением. Ниже приведены производные названия каждой группы.

Некоторые группы углеродистых хондритов, особенно группы CM и CI, содержат высокий процент (от 3% до 22%) воды [ 8] , а также органических соединений . Они состоят в основном из силикатов , оксидов и сульфидов , характерными минералами являются оливин и серпентин . Присутствие летучих органических химикатов и воды указывает на то, что они не подвергались значительному нагреву (> 200 ° C) с момента своего образования, и их состав считается близким к составу солнечной туманности , из которой конденсировалась Солнечная система . Другие группы хондритов C, например хондриты CO, CV и CK, относительно бедны летучими соединениями, и некоторые из них испытали значительный нагрев на своих родительских астероидах.

группа КИ

Эта группа, названная в честь метеорита Ивуна (Танзания), имеет химический состав, близкий к составу, измеренному в солнечной фотосфере (за исключением газообразных элементов и таких элементов, как литий, которые недостаточно представлены в фотосфере Солнца по сравнению с их содержанием в CI). хондриты). В этом смысле они химически являются наиболее примитивными из известных метеоритов. [ нужна цитата ]

Хондриты CI обычно содержат высокую долю воды (до 22%) [8] и органических веществ в виде аминокислот [9] и ПАУ . [10] Водные изменения способствуют составу водных слоистых силикатов , магнетита и кристаллов оливина , встречающихся в черной матрице, и возможному отсутствию хондр . Считается, что они не нагревались выше 50 °C (122 °F), что указывает на то, что они конденсировались в более прохладной внешней части солнечной туманности.

Было замечено падение пяти хондритов CI: Ивуна , Оргей , Але , Тонк и Ревелсток. Еще четверо были найдены японскими полевыми экспедициями в Антарктиде. В целом чрезвычайная хрупкость хондритов CI делает их очень восприимчивыми к земному выветриванию, и они не выживают на поверхности Земли в течение длительного времени после падения.

группа резюме

СВА 3118, CV3

Эта группа получила свое название от Вигарано (Италия). Большинство этих хондритов относятся к 3-му петрологическому типу .

CV хондритов наблюдается падение:

Группа СМ

Группа получила свое название от Мигея (Украина), но самым известным ее членом является широко изучаемый метеорит Мерчисон . Наблюдалось множество падений этого типа, и известно, что хондриты CM содержат богатую смесь сложных органических соединений, таких как аминокислоты и пуриновые / пиримидиновые нуклеиновые основания. [11] [12] [13] Знаменитый водопад CM хондрита:

группа CR

Группа получила свое название от Ренаццо (Италия). Лучшим кандидатом в родительское тело является 2 Паллада . [11]

CR хондриты наблюдались падения:

Другие известные хондриты CR:

группа CH

«H» означает «высокое содержание металла», поскольку хондриты CH могут содержать до 40% металла. [16] Это делает их одними из самых богатых металлами среди всех групп хондритов, уступая только хондритам CB и некоторым несгруппированным хондритам, таким как NWA 12273. Первым обнаруженным метеоритом был ALH 85085. Химически эти хондриты тесно связаны. группам CR и CB. Все экземпляры этой группы относятся только к петрологическим типам 2 или 3. [11]

группа CB

Метеорит Гуджба, бенкубинит, найденный в Нигерии. Полированный срез, 4,6×3,8 см. Обратите внимание на никель-железные хондры, возраст которых составляет 4,5627 миллиарда лет.

Группа получила свое название от наиболее представительного участника: Бенкуббина (Австралия). Хотя эти хондриты содержат более 50% металлического никеля и железа, они не классифицируются как мезосидериты , поскольку их минералогические и химические свойства тесно связаны с хондритами CR. [11]

Группа СК

Эта группа получила свое название от Карунды (Австралия). Эти хондриты тесно связаны с группами CO и CV. [11]

группа CO

Группа получила свое название от Орнана (Франция). Размер хондр в среднем составляет всего около 0,15 мм. Все они относятся к 3-му петрологическому типу.

Знаменитый CO-хондрит падает:

Знаменитые находки:

группа CL

Официально признан в 2022 г. [17] после описания минимального количества экземпляров (пяти). [18] Хондриты CL, названные в честь типовых образцов Лунгана, богаты хондритами, металлами и бедны летучими веществами.

C разгруппировано

Самые известные участники:

Органическая материя

Мерчисонский метеорит

Большая часть органического углерода в углистых хондритах CI и CM представляет собой нерастворимый комплексный материал. Это похоже на описание керогена . Керогеноподобный материал имеется также в марсианском метеорите ALH84001 ( ахондрит ).

Метеорит CM Мерчисон содержит более 96 внеземных аминокислот и других соединений, включая карбоновые кислоты , гидроксикарбоновые кислоты, сульфоновые и фосфоновые кислоты, алифатические, ароматические и полярные углеводороды , фуллерены , гетероциклы , карбонильные соединения, спирты , амины и амиды .

Внеземные аминокислоты

Аминокислоты в углеродистых хондритах имеют важное значение для теорий, описывающих доставку органических соединений на раннюю Землю и последующее развитие жизни . Вскоре после падения и обнаружения в Австралии в 1969 году метеорит Мерчисон содержал пять белковых аминокислот ( глицин , аланин , валин , пролин и глутаминовую кислоту ) в дополнение к 12 непротеиногенным аминокислотам , включая α-аминоизомасляную кислоту и изовалины , которые редки на Земле. [19] С тех пор количество охарактеризованных аминокислот в Мерчисонском метеорите выросло до 96, включая 12 из 20 распространенных биологических аминокислот, а также сотни других, которые были обнаружены, но остаются неохарактеризованными. [20] Хотя обилие аминокислот, присутствующих в земных почвах, представляет собой потенциальный источник загрязнения, большинство аминокислот, обнаруженных в Мерчисоне, редки на Земле или отсутствуют. [21]

Аминокислоты могут быть структурно хиральными , что означает, что они имеют две возможные неперекрывающиеся зеркальные структуры, называемые энантиомерами . Условно их называют левосторонними (Л) и правосторонними (Г) по аналогии с глицеральдегидом . Живые существа используют L-аминокислоты, хотя нет очевидной причины, по которой один энантиомер предпочтительнее другого, поскольку в биологических системах они ведут себя одинаково. [22] В отличие от земной биологии, ранние лабораторные исследования, в том числе знаменитый эксперимент Миллера-Юри , показали, что аминокислоты могут образовываться в ряде возможных абиотических условий с равными (рацемическими) смесями D- и L-энантиомеров. [23] Таким образом, соотношения между энантиомерами данной аминокислоты могут различать биотические и абиотические механизмы образования. При первой характеристике аминокислот в Мерчисоне все хиральные примеры присутствовали в рацемических смесях, что указывает на абиотическое происхождение. [19] Это согласуется с предполагаемыми синтетическими путями, поскольку образование изовалина и других α-диалкиламинокислот в хондритах CM было приписано синтезу Стрекера , который производит рацемические смеси энантиомеров. [24]

Синтез Стрекера альфа-аминокислот из карбонильных соединений в присутствии аммиака и цианида.

Эренфройнд и др. (2001) [9] обнаружили, что аминокислоты в хондритах CI Ivuna и Orgueil присутствуют в гораздо меньших концентрациях, чем в хондритах CM (~30%), и что они имеют особый состав с высоким содержанием β- аланина , глицина , γ- АБК. и β-АБК , но с низким содержанием α-аминоизомасляной кислоты (АИБ) и изовалина . Это означает, что они образовались другим синтетическим путем и в другом родительском теле, чем хондриты CM.

Энантиомерные избытки наблюдаются у внеземных аминокислот

Совсем недавно были идентифицированы аминокислоты из нескольких углеродистых хондритов со значительным избытком L-энантиомера. В метеоритах Мерчисон и Мюррей обнаружены L-избытки от 3 до 15% в некоторых небелковых α-диалкиламинокислотах. [25] На их внеземное происхождение указывает их отсутствие в биологических системах и значительное обогащение тяжелых изотопов 13 C и дейтерием по сравнению с земными значениями. [26] Дальнейшая характеристика избытков L-изовалина до 20,5% в ряде групп углеродистых хондритов подтвердила гипотезу о том, что усиление гидротермальных изменений метеорита-хозяина коррелирует с увеличением наблюдаемого избытка L-энантиомера. [27] Сообщалось также о больших избытках L-аминокислот α-H, но они более проблематичны из-за возможности земного загрязнения. [28] Несгруппированный хондрит C2 озера Тагиш имеет избыток L- аспарагиновой кислоты до ~ 60%, при этом измерения изотопов углерода указывают на внеземное происхождение из-за значительного обогащения 13 C. [29] В озере Тагиш протеиногенные аминокислоты обнаруживают как значительные L-избытки и рацемические смеси: глутаминовая кислота, серин и треонин имели ~50–99% избытков L, тогда как аланин был рацемическим. [29]

Было высказано предположение, что L-избыток внеземных аминокислот, наблюдаемый в углистых хондритах, является результатом различий в кристаллизационном поведении энантиомеров. [30] Было показано, что ультрафиолетовый свет с круговой поляризацией генерирует избыток L при кристаллизации аминокислот в экспериментальных условиях, имитирующих изменения на астероидах, и это считается доминирующим внеземным источником нарушения киральной симметрии (т.е. предпочтения одного энантиомера над другой). [31] Примечательно, что во внеземных аминокислотах наблюдался только избыток L-энантиомера, что позволяет предположить, что абиотический процесс, ответственный за обогащение энантиомеров, может быть первоначальным источником селективности L-аминокислот, наблюдаемой в настоящее время в земной жизни.

Последствия для внеземных биосигнатур

НАСА предложило порог «Лестницы обнаружения жизни» > 20% энантиомерного избытка аминокислот, чтобы различать внеземные биосигнатуры. Но, как упоминалось ранее, недавние исследования углеродистых хондритов и дополнительные экспериментальные исследования показали, что еще больший избыток энантиомеров может быть произведен абиотическими путями. Для выявления хиральной асимметрии (энантиомерного избытка) биологического происхождения Glavin et al. (2020) [30] подчеркивают три критерия, которые должны соблюдаться: хиральная асимметрия, легкий изотопный состав 13 C и упрощенное распределение структурных изомеров . Если окажется, что распределение аминокислот в внеземном образце хирально асимметрично, демонстрирует структурное изомерное предпочтение и несет обеднение 13 C, 15 N и D по сравнению с соответствующим неорганическим материалом, можно привести убедительные аргументы в пользу его биологического происхождения. Учитывая текущий интерес к миссиям по возврату образцов с углеродистых астероидов (например, OSIRIS-REx ) и Марса, возглавляемым НАСА и другими космическими агентствами, последующий анализ возвращенных образцов, лишенных земного загрязнения, предоставит лучшую возможность обнаружить потенциальные биосигнатуры в нашей Солнечной системе. Система.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Бишофф, А.; Гейгер, Т. (1995). «Метеориты Сахары: найдите местоположения, классификацию ударов, степень выветривания и спаривания». Метеоритика . 30 (1): 113–122. Бибкод : 1995Metic..30..113B. дои : 10.1111/j.1945-5100.1995.tb01219.x . ISSN  0026-1114.
  2. ^ БЮЛЕР: . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-0348-6667-5 , стр. 130 (ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг). 
  3. ^ Хорст Раухфус:. Springer-Verlag, 2006, ISBN 978-3-540-27666-1 , стр. 83 (ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг). 
  4. ^ Грегор Маркл: . Springer-Verlag, 2014, ISBN 978-3-662-44628-7 , стр. 420 (ограниченный предварительный просмотр в Поиске книг Google). 
  5. ^ Мартин Вьюег: Древние карбонаты — свидетельство существования воды, на: Wissenschaft.de от 22 января 2021 г. Самые старые карбонаты в Солнечной системе, на: EurekAlert! с 20 января 2021 г.
  6. ^ Адди Бишоф и др.: Старый уникальный хондрит C1 Фленсбург - понимание первых процессов водных изменений, брекчии и разнообразия водоносных материнских тел и литологии . В: Geochimica et Cosmochimica Acta, Vol. 293, 15 января 2021 г., стр. 142–186.
  7. ^ Роберт Хатчисон: Издательство Кембриджского университета, 2006, ISBN 978-0-521-03539-2 , стр. 42 (ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книги). 
  8. ^ аб Нортон, О. Ричард (2002). Кембриджская энциклопедия метеоритов . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. стр. 121–124. ISBN 978-0-521-62143-4.
  9. ^ аб Эренфройнд, Паскаль; Дэниел П. Главин; Оливер Ботта; Джордж Купер; Джеффри Л. Бада (2001). «Внеземные аминокислоты в Оргее и Ивуне: отслеживание родительского тела углеродистых хондритов типа CI». Труды Национальной академии наук . 98 (5): 2138–2141. Бибкод : 2001PNAS...98.2138E. дои : 10.1073/pnas.051502898 . ПМК 30105 . ПМИД  11226205. 
  10. ^ Винг, Майкл Р.; Джеффри Л. Бада (1992). «Происхождение полициклических ароматических углеводородов в метеоритах». Происхождение жизни и эволюция биосферы . 21 (5–6): 375–383. Бибкод : 1991OLEB...21..375W. дои : 10.1007/BF01808308. S2CID  11504324.
  11. ^ abcde «Углеродистый хондрит» Meteorite.fr: Все о метеоритах: классификация. Архивировано 12 октября 2009 г. на Wayback Machine.
  12. ^ Немиров, Р.; Боннелл, Дж., ред. (28 апреля 2012 г.). «Метеорит Саттерс-Милл». Астрономическая картина дня . НАСА . Проверено 6 мая 2012 г.
  13. ^ Пирс, Бен К.Д.; Пудриц, Ральф Э. (2015). «Посев догенетической Земли: метеоритное изобилие азотистых оснований и потенциальные пути реакции». Астрофизический журнал . 807 (1): 85. arXiv : 1505.01465 . Бибкод : 2015ApJ...807...85P. дои : 10.1088/0004-637X/807/1/85. S2CID  93561811.
  14. ^ "Метеоритический бюллетень: запись об Агуасе Заркасе" . www.lpi.usra.edu . Проверено 21 августа 2020 г.
  15. ^ https://www.science.org/content/article/unusual-meteorite-more-valuable-gold-may-hold-building-blocks-life
  16. ^ Нортон, О. Ричард (2002). Кембриджская энциклопедия метеоритов . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. п. 139. ИСБН 978-0-521-62143-4.
  17. ^ Гаттачека, Жером; Маккаббин FM; Гроссман Дж.; Бувье А.; Шабо, Нидерланды; Д'Орацио М.; Гудрич К.; Грешаке А.; Гросс Дж.; Комацу М.; Мяо Б.; Шредер Д. (2022). «Метеоритический бюллетень, № 110» (PDF) . Метеоритика и планетология . 57 (11): 21022105. Бибкод : 2022M&PS...57.2102G. дои : 10.1111/maps.13918. S2CID  253089085.
  18. ^ Мецлер, К.; Хезель, округ Колумбия; Барош, Дж.; Вёльфер, Э.; Шнайдер, Дж. М.; Хеллманн, Дж.Л.; Берндт, Дж.; и другие. (2021). «Группа углистых хондритов Лунгана (CL)» (PDF) . Geochimica et Cosmochimica Acta . 304 : 1–31. Бибкод : 2021GeCoA.304....1M. дои : 10.1016/j.gca.2021.04.007. S2CID  234847404.
  19. ^ аб Квенволден, Кейт; Лоулесс, Джеймс; Перинг, Кэтрин; Петерсон, Этта; Флорес, Хосе; Поннамперума, Кирилл; Каплан, ИК; Мур, Карлтон (1970). «Доказательства наличия внеземных аминокислот и углеводородов в метеорите Мерчисон». Природа . 228 (5275): 923–926. Бибкод : 1970Natur.228..923K. дои : 10.1038/228923a0. ISSN  1476-4687. PMID  5482102. S2CID  4147981.
  20. ^ Главин, Дэниел П.; Александр, Конель, доктор медицинских наук; Апонте, Хосе К.; Дворкин, Джейсон П.; Элсила, Джейми Э.; Ябута, Хикару (01 января 2018 г.), Абреу, Нейда (ред.), «Глава 3 - Происхождение и эволюция органического вещества в углеродистых хондритах и ​​связи с их родительскими телами», Primitive Meteorites and Asteroids , Elsevier, стр. 205–271, doi : 10.1016/b978-0-12-813325-5.00003-3, hdl : 2060/20180004493 , ISBN 978-0-12-813325-5, получено 1 мая 2023 г.
  21. ^ Кронин, Джон Р.; Чанг, Шервуд (1993), Гринберг, Дж. М.; Мендоса-Гомес, CX; Пирронелло, В. (ред.), «Органическое вещество в метеоритах: молекулярный и изотопный анализ метеорита Мерчисон», « Химия происхождения жизни » , Дордрехт: Springer Нидерланды, 416 : 209–258, Бибкод : 1993ASIC..416.. 209C, номер домена : 10.1007/978-94-011-1936-8_9, ISBN 978-94-011-1936-8, получено 1 мая 2023 г.
  22. ^ Милтон, RC deL.; Милтон, СКФ; Кент, SBH (5 июня 1992 г.). «Полный химический синтез D-фермента: энантиомеры протеазы ВИЧ-1 демонстрируют взаимную специфичность хирального субстрата». Наука . 256 (5062): 1445–1448. дои : 10.1126/science.1604320. ISSN  0036-8075. ПМИД  1604320.
  23. ^ Миллер, Стэнли Л. (15 мая 1953). «Производство аминокислот в возможных условиях примитивной Земли». Наука . 117 (3046): 528–529. Бибкод : 1953Sci...117..528M. дои : 10.1126/science.117.3046.528. ISSN  0036-8075. ПМИД  13056598.
  24. ^ Вулман, Йеческель; Хаверленд, Уильям Дж.; Миллер, Стэнли Л. (1972). «Небелковые аминокислоты из искровых разрядов и их сравнение с аминокислотами Мерчисонского метеорита». Труды Национальной академии наук . 69 (4): 809–811. Бибкод : 1972PNAS...69..809W. дои : 10.1073/pnas.69.4.809 . ISSN  0027-8424. ПМК 426569 . ПМИД  16591973. 
  25. ^ Кронин, Джон Р.; Пиццарелло, Сандра (14 февраля 1997 г.). «Энантиомерные избытки метеоритных аминокислот». Наука . 275 (5302): 951–955. Бибкод : 1997Sci...275..951C. дои : 10.1126/science.275.5302.951. ISSN  0036-8075. PMID  9020072. S2CID  10979716.
  26. ^ Элсила, Джейми Э.; Каллахан, Майкл П.; Главин, Дэниел П.; Дворкин, Джейсон П.; Брюкнер, Ганс (2011). «Распределение и стабильный изотопный состав аминокислот из грибковых пептабиотиков: оценка возможности метеоритного загрязнения». Астробиология . 11 (2): 123–133. Бибкод : 2011AsBio..11..123E. дои : 10.1089/ast.2010.0505. ISSN  1531-1074. ПМИД  21417942.
  27. ^ Главин, Дэниел П.; Каллахан, Майкл П.; Дворкин, Джейсон П.; Элсила, Джейми Э. (2010). «Влияние процессов родительского организма на аминокислоты в углеродистых хондритах: Аминокислоты в углеродистых хондритах». Метеоритика и планетология . 45 (12): 1948–1972. дои : 10.1111/j.1945-5100.2010.01132.x. hdl : 2060/20100032396 . S2CID  62883414.
  28. ^ Главин, Дэниел П.; Элсила, Джейми Э.; Маклейн, Ханна Л.; Апонте, Хосе К.; Паркер, Эрик Т.; Дворкин, Джейсон П.; Хилл, Долорес Х.; Коннолли, Гарольд К.; Лауретта, Данте С. (2021). «Внеземные аминокислоты и L-энантиомерные избытки в углеродистых хондритах CM 2 Агуас Заркас и Мерчисон». Метеоритика и планетология . 56 (1): 148–173. Бибкод : 2021M&PS...56..148G. дои : 10.1111/maps.13451. hdl : 10150/638053 . ISSN  1086-9379. S2CID  212671033.
  29. ^ аб Главин, Дэниел П.; Элсила, Джейми Э.; Бертон, Аарон С.; Каллахан, Майкл П.; Дворкин, Джейсон П.; Хилтс, Роберт В.; Херд, Кристофер Д.К. (2012). «Необычные избытки неземных L-протеиногенных аминокислот в метеорите озера Тагиш: избытки l-аминокислот в метеорите озера Тагиш». Метеоритика и планетология . 47 (8): 1347–1364. дои : 10.1111/j.1945-5100.2012.01400.x. S2CID  52227545.
  30. ^ аб Главин, Дэниел П.; Бертон, Аарон С.; Элсила, Джейми Э.; Апонте, Хосе К.; Дворкин, Джейсон П. (10 июня 2020 г.). «Поиск киральной асимметрии как потенциальной биосигнатуры в нашей Солнечной системе». Химические обзоры . 120 (11): 4660–4689. doi : 10.1021/acs.chemrev.9b00474 . ISSN  0009-2665. PMID  31743015. S2CID  208185504.
  31. ^ Гарсия, Адриан Д.; Мейнерт, Корнелия; Сугахара, Харуна; Джонс, Никола С.; Хоффманн, Сорен В.; Мейеренрих, Уве Дж. (16 марта 2019 г.). «Астрофизическое образование асимметричных молекул и возникновение кирального смещения». Жизнь . 9 (1): 29. Бибкод : 2019Жизнь....9...29Г. дои : 10.3390/life9010029 . ISSN  2075-1729. ПМК 6463258 . ПМИД  30884807. 

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме углеродистых хондритов .