Der Meteorit, der 2021 auf eine Auffahrt in Gloucestershire fiel, enthielt Aminosäuren und Nukleobasen, die Vorläufer der chemischen Bausteine des Lebens auf der Erde sein könnten, wie aus einer Analyse mithilfe einer neuen Elektronenmikroskopie-Technik hervorgeht.
Am Abend des 28. Februar 2021 wurde ein heller Feuerball beobachtet, der über dem Südwesten Englands durch den Himmel schoss. Am nächsten Tag wurden Fragmente des Meteoriten aus dem Dorf Winchcombe in Gloucestershire geborgen – ein wertvoller interplanetarer Schatz aus dem ersten aufgezeichneten Meteoriteneinschlag im Vereinigten Königreich seit 1991.
Jetzt erfolgt die Analyse des Meteoriten mit dem Rastertransmissionselektronenmikroskop (STEM) an der National Research Facility for Advanced Electron Microscopy – besser bekannt als SuperSTEM – in Daresbury, Großbritannien, hat Aminosäuren und N-Heterozyklen identifiziert. Letztere sind stickstoffhaltige Verbindungen, die einfache Nukleobasen bilden. Obwohl keine dieser Verbindungen direkt Teil der Chemie des Lebens ist, könnten sie Vorläufer für biologisch relevante Aminosäuren und die komplexeren Nukleobasen sein, die von RNA und DNA genutzt werden.
Erdverwitterung und biologische Kontamination können die chemische Zusammensetzung eines Meteoriten verändern, eine Komplikation, die die meisten Meteoriten betrifft, die erst Tage, Monate oder Jahre nach ihrem Landfall gefunden werden. Im Gegensatz dazu wurde der Winchcombe-Meteorit innerhalb von 12 Stunden geborgen.
„Der schnelle Abruf hat definitiv dabei geholfen, diese Verbindungen zu erkennen“, sagt Christian Vollmer vom Institut für Mineralogie der Universität Münster in Deutschland, der die Studie leitete. „Die Ursprünglichkeit des Winchcombe-Meteoriten war für unsere Arbeit von entscheidender Bedeutung, da dadurch die Auswirkungen terrestrischer Veränderungen begrenzt wurden und stickstoffhaltige Verbindungen sehr anfällig für Veränderungen und Auflösung sind.“
Superelektronenmikroskopie
Die Konzentrationen dieser organischen Verbindungen im Meteoriten sind gering, reichten aber aus, um mit dem leistungsstarken Elektronenmikroskop von SuperSTEM entdeckt zu werden.
Seit den frühen 2000er Jahren besteht die Mission von SuperSTEM darin, neue Technologien und Techniken im Bereich der Elektronenmikroskope zu testen. „Am besten lässt es sich als ‚Skunk Works‘ für die Elektronenmikroskopie beschreiben“, sagt SuperSTEM-Direktor. Quentin Ramasse der University of Leeds.
Bei Elektronenmikroskopen wird ein nanoskaliges Ziel mit einem Elektronenstrahl abgetastet, um ein Bild zu erstellen. Die Analyse des Winchcombe-Meteoriten führte zu einer neuen Technik, die der Absorptionsspektroskopie nicht unähnlich ist. Wenn die Elektronen auf den Meteoriten auftreffen, werden sie verlangsamt oder verschieben ihre Wellenlänge als Reaktion auf die Zusammensetzung des Meteoriten.
„Wir sehen einen Unterschied im Spektroskopiesignal je nach spezifischem Molekül“, erzählt Ramasse Physik-Welt.
Diese Methode der Elektronenspektroskopie ist weitaus weniger invasiv als herkömmliche Analysetechniken, die auf chemischer Trennung basieren, die die wertvolle Probe beschädigen kann.
„Normalerweise müssen solche Verbindungen aus Meteoriten durch Lösungsmittel und aufwendige chemische Extraktionsverfahren extrahiert werden“, sagt Vollmer. „In unserer Arbeit war es möglich, diese Verbindungen – vorläufig – ohne chemische Trennung oder Konzentration in einem speziellen Elektronenmikroskop nachzuweisen.“
Kosmische Verbindung
Die im Winchcombe-Meteoriten identifizierten Aminosäuren und N-Heterozyklen ähneln den Verbindungen, die in anderen Meteoriten gefunden werden, und liefern weitere Unterstützung für die Theorie, dass die Bausteine für das Leben auf der Erde aus dem Weltraum stammen. Ramasse hofft, dass die Untersuchung des Winchcombe-Meteoriten durch SuperSTEM noch weiter vorangetrieben werden kann, indem Isotopenverhältnisse untersucht werden, um zu bestimmen, wo und wann sich der Meteorit im präsolaren Nebel gebildet hat, der vor 4.6 Milliarden Jahren zum Sonnensystem wurde.
„Gebiete mit einem bestimmten Isotopenverhältnis sind möglicherweise ursprünglicher und haben sich früher gebildet als Gebiete mit einem Verhältnis, das eher dem entspricht, was wir heute auf der Erde finden“, erklärt Ramasse. Zu den Schlüsselverhältnissen gehören die zwischen den Kohlenstoff-12- und -13-Atomen sowie den Stickstoff-14- und -15-Atomen.
„Wir möchten unter anderem nach Hotspots und Coldspots suchen, an denen es mehr Stickstoff-15 oder weniger Stickstoff-15 gibt, und sehen, wie die funktionelle Chemie variiert, und zu verschiedenen Zeitpunkten in der Geschichte des Sonnensystems zurückkehren“, sagt er Ramasse.
Meteoriten und magnetostrophische Mathematik enthüllen unbesungene wissenschaftliche Helden der Vergangenheit
Und es sind nicht nur Meteoriten, die die SuperSTEM-Forscher in die Finger bekommen wollen. Wir befinden uns zunehmend im Zeitalter der Probenrückgabemissionen, bei denen die Japaner Steine von Asteroiden zur Erde zurückbringen Hayabusa2 Mission und die der NASA OSIRIS-RExsowie Proben vom Mond und mit etwas Glück sogar vom Mars in den frühen 2030er Jahren.
„Wir hatten das Glück, uns Winchcombe anzusehen, weil es in Großbritannien fiel und daher vom Natural History Museum [in London] kuratiert wird“, sagt Ramasse. „Aber es wäre auch sehr spannend, Proben von Hayabusa2 und OSIRIS-REx in die Hände zu bekommen.“
Die Ergebnisse des Winchcombe-Meteoriten werden in beschrieben Nature Communications veröffentlicht .
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- Quelle: https://physicsworld.com/a/advanced-electron-microscope-finds-uk-meteorite-fall-contains-lifes-chemical-precursors/
