Учёные сравнили бета-аланин из образцов астероида Бенну и метеорита Мерчисон, упавшего на Землю в 1969 году. Образец Бенну доставила на Землю миссия NASA OSIRIS-REx в 2023 году. Средние соотношения изотопов углерода в обоих образцах оказались практически одинаковыми, однако анализ отдельных атомов внутри молекул выявил резкие различия. Один из атомов углерода в бета-аланине Бенну показал самую сильную изотопную аномалию, когда-либо зарегистрированную в органической молекуле внеземного происхождения.
Чтобы обнаружить эту разницу, команда разработала метод измерения изотопного состава не всей молекулы в целом, а отдельных позиций внутри неё. Обычно анализ показывает усреднённое соотношение изотопов углерода, скрывая различия между атомами одной молекулы. Новый подход позволяет получить более подробный «изотопный отпечаток» и восстановить происхождение отдельных атомов. Для работы использовали два прибора, включая pico-CSIA — установку, существующую только в Университете штата Пенсильвания. Она позволяет анализировать крайне малые количества вещества, что особенно важно при работе с редкими образцами астероидного материала.
Источник изображения: Jaydyn Isiminger / Penn State
Изотопные различия показывают, что атомы углерода и азота в исследованных молекулах могли происходить из разных химических резервуаров. При этом общая структура изотопного распределения в бета-аланине Бенну и Мерчисона оказалась похожей. По мнению авторов, это допускает образование молекул в результате одного процесса, но в разных областях Солнечной системы. Таким образом, органические соединения, важные для предбиотической химии, что существовала и в условиях молодой Земли до появления первых живых организмов, могли формироваться в более разнообразных условиях, чем предполагали прежние модели.
Бета-аланин не входит в число 20 аминокислот, из которых строятся белки, но встречается в живых организмах и может участвовать в образовании пептидов. Это один из распространённых представителей органических соединений, обнаруживаемых в астероидах и метеоритах. Ранее та же научная группа изучала глицин образцов Бенну и пришла к выводу, что он мог образоваться в холодной и суровой среде, а не в тёплых и влажных условиях, которые часто рассматривают как подходящие для возникновения органических предшественников жизни.
Следующий этап работы — выяснить, как воздействие воды и другие процессы в космосе меняют изотопное распределение внутри органических молекул. Это поможет точнее установить, где и при каких условиях формировались вещества, которые могли участвовать в предбиотической химии ранней Солнечной системы.
