من اتساع الفضاء بين النجوم إلى عالم الذرات الصغير: استخدم الباحثون مجاهر متطورة للكشف عن البصمات الكيميائية والجزيئية للنظام الشمسي المبكر داخل نيزك وينشكومب المكتشف مؤخرًا. النيازك هي اللبنات الأساسية للنظام الشمسي وتوفر معلومات مهمة حول المكونات التي شكلت الكواكب، بما في ذلك كوكبنا. وقد حققت الأبحاث التي أجرتها المؤسسات الشريكة، بما في ذلك جامعة ليدز، ذلك.
من المحتمل أن فئة نادرة من النيازك المعروفة باسم النيازك الكربونية، الغنية بالمواد الكيميائية مثل الكربون والنيتروجين، لعبت دورًا رئيسيًا في توصيل الماء والجزيئات العضوية إلى الأرض المبكرة.
Winchcombe هو نيزك كربوني. ولوحظ على نطاق واسع أنه سقط في المملكة المتحدة في فبراير 2021، وتم جمع العينات الأولى بعد حوالي 12 ساعة من هبوطه. على هذا النحو، فإنه يوفر للعلماء فرصة لدراسة التركيب العضوي للنظام الشمسي المبكر دون تأثيرات التغير الأرضية الشديدة التي تؤثر عادة على دراسات النيازك.
التحليل والاكتشاف على المستوى النانوي
أجرى فريق متعدد التخصصات من العلماء من جامعات ليدز ومانشستر ويورك، بالتعاون مع زملاء في متحف التاريخ الطبيعي في لندن، وDiamond Light Source، ومعهد ماكس بلانك للكيمياء في ماينز، وبقيادة جامعة مونستر في ألمانيا، أول تحليل متعمق للمادة العضوية في نيزك وينشكومب بمقياس النانو.
لقد استخدموا أحد أقوى المجاهر الإلكترونية في العالم في SuperSTEMFacility في دالزبري، شيشاير، لربط بيانات إشعاع السنكروترون بشكل فريد مع المعلومات الطيفية فائقة الدقة حول طبيعة المجموعات الكيميائية الوظيفية الموجودة في المادة العضوية.
توضح هذه الصورة بشكل تخطيطي كيف يمكن استخراج أجزاء رقيقة للغاية من النيازك بدقة كبيرة للسماح بمزيد من الفحص للمناطق ذات الاهتمام الغنية بالمواد الكيميائية الكربونية تحت شعاع الأشعة السينية (في مصدر الضوء الماسي) أو تحت المجهر الإلكتروني (في SuperSTEM). المصدر: د.م. كيبابتسوغلو، سوبرستيم
وهذا يسمح بالكشف الموقعي عن الجزيئات ذات الصلة بيولوجيًا المحتوية على النيتروجين، بما في ذلك الأحماض الأمينية والقواعد النووية، والتي تعد اللبنات الأساسية للبروتينات الكبيرة والمعقدة المستخدمة في علم الأحياء.
تظهر الأبحاث أن Winchcomb لا يزال يحتوي على جزيئات عضوية بدائية من خارج كوكب الأرض ربما كانت حاسمة في ظهور الحياة على الأرض المبكرة.
ونشرت النتائج في مجلة نيتشر كوميونيكيشنز.
وقال كوينتين راماسي، أستاذ المجهر الإلكتروني المتقدم في كلية الكيمياء وهندسة العمليات بجامعة ليدز ورئيس مجموعة المجهر الإلكتروني في مختبر SuperSTEM: "يوضح هذا العمل أن التطورات الحديثة في أدوات المجهر الإلكتروني، بما في ذلك مصادر الإلكترون أحادية اللون عالية الدقة للطاقة وتصميمات كاشفات جديدة حساسة للغاية، تسمح لنا بتحليل المواد العضوية خارج كوكب الأرض بدقة وكفاءة غير مسبوقة. وهذا يفتح آفاقًا جديدة للدراسة المستقبلية لهذه المواد باستخدام أجهزة مدمجة، أدوات الفحص المجهري الإلكتروني وإشعاع السنكروترون يمكن الوصول إليها بسهولة."
التكنولوجيا المتطورة وتأثيرها المستقبلي
قال كريستيان فولمر، أحد كبار الباحثين في جامعة مونستر والذي قاد الدراسة: "من المثير للغاية أن نكون قادرين على تحديد الجزيئات ذات الصلة بيولوجيًا مثل الأحماض الأمينية والقواعد النووية في وينشكومب دون استخدام أي طرق استخلاص كيميائية، خاصة وأننا تمكنا من تسليط الضوء على التباين المكاني للتركيزات المحلية لهذه الجزيئات على مقياس النانو. وهذا يوضح أن طريقتنا تجعل من الممكن رسم خريطة للكيمياء الوظيفية في النيازك، حتى لو كان حجم المجالات العضوية صغيرًا جدًا" وفرة المركبات منخفضة للغاية."
استخدم الباحثون مختبر SuperSTEM، وهو مرفق أبحاث المجهر الإلكتروني المتقدم الوطني في المملكة المتحدة، بدعم من مجلس البحوث الهندسية والفيزيائية في المملكة المتحدة (EPSRC). يحتوي المرفق على بعض المعدات الأكثر تقدمًا في العالم لدراسة التركيب الذري للمادة ويتم تشغيله بدعم من اتحاد أكاديمي بقيادة جامعة ليدز (يشمل أيضًا جامعات مانشستر ويورك، بالإضافة إلى جامعات أكسفورد وجلاسكو وليفربول، الذين يشاركون في المشروع).
يمكن استخراج أجزاء رقيقة جدًا من النيزك بدقة كبيرة تحت شعاع الأشعة السينية (مصدر الضوء الماسي) أو تحت المجهر الإلكتروني (SuperSTEM)، لاستهداف المناطق ذات الاهتمام الغنية بالمواد الكيميائية الكربونية لمزيد من الفحص.
وقال الدكتور آشلي كينغ، الباحث في متحف التاريخ الطبيعي الذي يجمع نيزك وينشكومب: "تظهر ملاحظاتنا أن وينشكومب عضو مهم في مجموعة النيازك الكربونية. ويوفر تركيبه الأصلي اختراقا جديدا في فهمنا للجزيئات العضوية في النظام الشمسي المبكر".
تم التجميع من: سايتك ديلي