Vẫn thạch Murchison

Murchison
Murchison
	Một mẫu vẫn thạch Murchison tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Quốc gia Hoa Kỳ (Washington)
Type	Chondrit
Class	Carbonaceous chondrite
Group	CM2
Composition	22.13% là sắt, 12% nước
Shock stage	S1-2
Country	Úc
Region	Victoria
Coordinates	36°37′N 145°12′Đ / 36,617°N 145,2°Đ
Observed fall	Đúng
Fall date	28 tháng 9 năm 1969
TKW	100 kg (220 lb)
	Cặp hạt từ vẫn thạch Murchison
	Related media on Wikimedia Commons

Vẫn thạch Murchison là một vẫn thạch lớn, đã rơi xuống Trái Đất tại một địa điểm gần Murchison, Victoria thuộc lãnh thổ Úc vào năm 1969. Nó là một trong những vẫn thạch được nghiên cứu nhiều nhất do khối lượng lớn (>100 kg (220 lb)), nó thuộc về nhóm vẫn thạch giàu hợp chất hữu cơ.

Vào tháng 1 năm 2020, các nhà thiên văn học cho biết vật liệu lâu đời nhất trên Trái Đất được tìm thấy cho đến nay là vẫn thạch Murchison, được xác định đã 7 tỷ năm tuổi, nhiều hơn hàng tỷ năm tuổi so với 4,54 tỷ năm tuổi của Trái Đất và nhiều hơn cả hệ mặt trời.

Lịch sử

Ngày 28 tháng 9 năm 1969 vào khoảng 10:58 sáng giờ địa phương, tại một địa điểm gần Murchison, Victoria, Úc, một quả cầu lửa rực sáng được quan sát tách thành ba mảnh trước khi biến mất,^[1] để lại một đám khói mịt mù. Khoảng 30 giây sau thì có một cơn chấn động mạnh. Nhiều mảnh vỡ đã được tìm thấy trên một khu vực rộng 13 kilômét vuông (5,0 dặm vuông Anh), với khối lượng riêng lên tới 7 kilôgam (15 lb); một mảnh trong đó nặng 680 gam (1,5 lb), phá vỡ một mái nhà và rơi xuống một bãi cỏ khô.^[1] Tổng khối lượng thu được của mảnh vẫn thạch là 100 kilôgam (220 lb).^[2]

Phân loại và thành phần

Vẫn thạch được phân loại thuộc nhóm chondrite cacbon. Giống như hầu hết chondrites CM, Murchison là vẫn thạch loại 2, điều đó có nghĩa là nó đã từng trải qua biến đổi lớn bởi chất lỏng giàu nước trong thiên thạch mẹ^[3] trước khi rơi xuống Trái Đất. CM chondrites, cùng với nhóm CI, rất giàu carbon và là một trong những vẫn thạch nguyên thủy nhất về mặt hóa học.^[4] Giống như các vẫn thạch chondrites CM khác, Murchison chứa phong phú calci-nhôm. Hơn 15 amino acid, một số thành phần cơ bản của sự sống đã được xác định trong thiên thạch^[5] bằng nhiều nghiên cứu.

Vào tháng 1 năm 2020, các nhà thiên văn học cho biết các hạt silicon carbide trong thiên thạch Murchison đã được xác định là 7 tỷ năm tuổi nhiều hơn 2,5 tỷ năm so với 4,54 tỷ năm tuổi của Trái Đất cũng như chính hệ mặt trời và là vật liệu lâu đời nhất trên Trái Đất được tìm thấy cho đến nay.^[6]^[7]

Các hợp chất hữu cơ

Mảnh vỡ của vẫn thạch Murchison (ở bên phải) và các hạt riêng lẻ (trong ống nghiệm).

Vẫn thạch Murchison chứa các amino acid phổ biến như glycine, alanine và glutamic acid cũng như các loại amino acid khác như isovaline và pseudoleucine.^[8] Một hỗn hợp phức hợp ankan cũng được phân lập, tương tự như trong thí nghiệm Miller-Urey. Serine và threonine, thường được coi là chất gây ô nhiễm Trái Đất không tìm thấy trong các mẫu. Một nhóm amino acid gọi là axit diamino cũng được xác định trong thiên thạch Murchison.^[9]

Báo cáo ban đầu cho thấy các amino acid là racemic, nó đã hình thành một cách vô sinh vì amino acid của protein trên Trái Đất tất cả có cấu hình L. Sau đó, amino acid alanine (cũng là một amino acid protein) đã được tìm thấy trong vẫn thạch, chúng vượt quá cấu hình L,^[10] khiến nhiều người nghi ngờ ô nhiễm trên mặt đất, họ lập luận rằng nó sẽ "không bình thường đối với sự phân hủy có chọn lọc đối với các chất lập thể phi sinh học hoặc sự tổng hợp amino acid xảy ra với amino acid protein nhưng không xảy ra với amino acid không phải protein."^[11] Năm 1997, cấu hình vượt mức L cũng được tìm thấy trong một amino acid không protein là isovaline,^[12] đặt ra ý kiến về một nguồn sống ngoài Trái Đất cho sự bất đối xứng phân tử trong hệ mặt trời này. Đồng thời, sự dư thừa L của alanine một lần nữa được tìm thấy ở Murchison nhưng hiện tại với mức giàu ở đồng vị 15N,^[13], tuy nhiên, sau đó đã diễn ra cuộc tranh luận về sự ghép đôi đồng vị dựa trên cơ sở phân tích.^[14] Danh sách các vật chất hữu cơ được xác định trong thiên thạch được mở rộng dài thêm với các polyol vào năm 2001.^[15]

Lớp tổng hợp^[16]	Nồng độ (ppm)
amino acid	17–60
Hợp chất không vòng	>35
Hydrocarbon thơm	3319
Fullerene	>100
Axit cacboxylic	>300
Axit cacboxylic hydro	15
Purin và Pyrimidine	1.3
Alcohol	11
Axit sulfonic	68
Axit phosphorơ	2
Toàn bộ	>3911,3

Mặc dù vẫn thạch chứa một hỗn hợp các amino acid thuận tay trái và amino acid thuận tay phải, hầu hết các amino acid được sử dụng bởi các sinh vật sống đều thuận tay trái theo tính chất hình học phân tử và ion, hầu hết các loại đường được sử dụng thuận tay phải. Một nhóm các nhà hóa học ở Thụy Điển đã chứng minh vào năm 2005 rằng sự đồng nhất của hình học phân tử-ion và thuận tay có thể đã được kích hoạt hoặc xúc tác do tác động của một amino acid thuận tay trái như Proline.^[17]

Một số bằng chứng cho thấy các phần bên trong của các mảnh vẫn thạch được bảo quản tốt từ Murchison là nguyên sơ. Một nghiên cứu năm 2010 sử dụng các công cụ phân tích độ phân giải cao bao gồm quang phổ, đã xác định 14.000 hợp chất phân tử bao gồm 70 amino acid trong một mẫu của thiên thạch.^[18]^[19] Phạm vi phân tích giới hạn bằng Phương pháp khối phổ đã thống kê được 50.000 thành phần phân tử độc đáo, nhóm nghiên cứu ước tính khả năng của hàng triệu hợp chất hữu cơ riêng biệt trong thiên thạch.^[20]

Nucleobase

Các hợp chất purin và pyrimidine đã được tìm thấy trong thiên thạch Murchison. Tỷ lệ đồng vị carbon của uracil và xanthine trong mức δ¹³C = +44.5‰ và +37.7‰, tương ứng, chỉ ra nguồn gốc không phải trên cạn cho các hợp chất này. Mẫu vật này chứng minh rằng nhiều hợp chất hữu cơ có thể đã được cung cấp bởi các hệ mặt trời đầu tiên và có thể đã đóng một vai trò quan trọng trong nguồn gốc sự sống.^[21]

Xem thêm

Hoá học vũ trụ

Tham khảo

^ ^a ^b ^c Cơ sở dữ liệu Bản tin Vẫn thạch: Murchison
^ Pepper, F. 2 tháng 10 năm 2019/murchison-meteorite-50th-anniversary-1969-science-geology/11528644 When a space visitor came to country Victoria ABC News, 2 tháng 10 năm 2019. Truy cập 2 tháng 10 năm 2019.
^ Airieau, S. A.; Farquhar, J.; Thiemens, M. H.; Leshin, L. A.; Bao, H.; Young, E. (2005). “Planetesimal sulfate and aqueous alteration in CM and CI carbonaceous chondrites”. Geochimica et Cosmochimica Acta. 69 (16): 4167–4172. Bibcode:2005GeCoA..69.4167A. CiteSeerX 10.1.1.424.6561. doi:10.1016/j.gca.2005.01.029.
^ “Planetary Science Research Discoveries: Glossary”.
^ Wolman, Yecheskel; Haverland, William J.; Miller, Stanley L. (tháng 4 năm 1972). “Nonprotein Amino Acids from Spark Discharges and Their Comparison with the Murchison Meteorite Amino Acids”. Proceedings of the National Academy of Sciences. 69 (4): 809–811. Bibcode:1972PNAS...69..809W. doi:10.1073/pnas.69.4.809. PMC 426569. PMID 16591973.
^ Weisberger, Mindy (ngày 13 tháng 1 năm 2020). “7 Billion-Year-Old Stardust Is Oldest Material Found on Earth - Some of these ancient grains are billions of years older than our sun”. Live Science. Truy cập ngày 13 tháng 1 năm 2020.
^ Heck, Philipp R.; Greer, Jennika; Kööp, Levke; Trappitsch, Reto; Gyngard, Frank; Busemann, Henner; Maden, Colin; Ávila, Janaína N.; Davis, Andrew M.; Wieler, Rainer (tháng 1 năm 2020). “Lifetimes of interstellar dust from cosmic ray exposure ages of presolar silicon carbide”. Proceedings of the National Academy of Sciences. doi:10.1073/pnas.1904573117.
^ Kvenvolden, Keith A.; Lawless, James; Pering, Katherine; Peterson, Etta; Flores, Jose; Ponnamperuma, Cyril; Kaplan, Isaac R.; Moore, Carleton (1970). “Evidence for extraterrestrial amino-acids and hydrocarbons in the Murchison meteorite”. Nature. 228 (5275): 923–926. Bibcode:1970Natur.228..923K. doi:10.1038/228923a0. PMID 5482102.
^ Meierhenrich, Uwe J.; Bredehöft, Jan Hendrik; Jessberger, Elmar K.; Thiemann, Wolfram H.-P. (2004). “Identification of diamino acids in the Murchison meteorite”. PNAS. 101 (25): 9182–9186. Bibcode:2004PNAS..101.9182M. doi:10.1073/pnas.0403043101. PMC 438950. PMID 15194825.
^ Engel, Michael H.; Nagy, Bartholomew (ngày 29 tháng 4 năm 1982). “Distribution and enantiomeric composition of amino acids in the Murchison meteorite”. Nature. 296 (5860): 837–840. Bibcode:1982Natur.296..837E. doi:10.1038/296837a0.
^ Bada, Jeffrey L.; Cronin, John R.; Ho, Ming-Shan; Kvenvolden, Keith A.; Lawless, James G.; Miller, Stanley L.; Oro, J.; Steinberg, Spencer (ngày 10 tháng 2 năm 1983). “On the reported optical activity of amino acids in the Murchison meteorite”. Nature. 301 (5900): 494–496. Bibcode:1983Natur.301..494B. doi:10.1038/301494a0.
^ Cronin, John R.; Pizzarello, S. (1997). “Enantiomeric excesses in meteoritic amino acids”. Science. 275 (5302): 951–955. Bibcode:1997Sci...275..951C. doi:10.1126/science.275.5302.951. PMID 9020072.
^ Engel, Michael H.; Macko, S. A. (ngày 1 tháng 9 năm 1997). “Isotopic evidence for extraterrestrial non-racemic amino acids in the Murchison meteorite”. Nature. 389 (6648): 265–268. Bibcode:1997Natur.389..265E. doi:10.1038/38460. PMID 9305838.
^ Pizzarello, Sandra; Cronin, JR (1998). “Alanine enantiomers in the Murchison meteorite”. Nature. 394 (6690): 236. Bibcode:1998Natur.394..236P. doi:10.1038/28306.
^ Cooper, George; Kimmich, Novelle; Belisle, Warren; Sarinana, Josh; Brabham, Katrina; Garrel, Laurence (ngày 20 tháng 12 năm 2001). “Carbonaceous meteorites as a source of sugar-related organic compounds for the early Earth”. Nature. 414 (6866): 879–883. Bibcode:2001Natur.414..879C. doi:10.1038/414879a. PMID 11780054.
^ Machalek, Pavel (ngày 17 tháng 2 năm 2007). “Organic Molecules in Comets and Meteorites and Life on Earth” (PDF). Department of Physics and Astronomy. Johns Hopkins University. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 17 tháng 12 năm 2008. Truy cập ngày 7 tháng 10 năm 2008.
^ Córdova, Armando; Engqvist, Magnus; Ibrahem, Ismail; Casas, Jesús; Sundén, Henrik (2005). “Plausible origins of homochirality in the amino acid catalyzed neogenesis of carbohydrates”. Chem. Commun. (15): 2047–2049. doi:10.1039/b500589b. PMID 15834501.
^ Walton, Doreen (ngày 15 tháng 2 năm 2010). “Space rock contains organic molecular feast”. BBC News. Truy cập ngày 15 tháng 2 năm 2010.
^ Schmitt-Kopplin, Philippe; Gabelica, Zelimir; Gougeon, Régis D.; Fekete, Agnes; Kanawati, Basem; Harir, Mourad; Gebefuegi, Istvan; Eckel, Gerhard; Hertkorn, Norbert (ngày 16 tháng 2 năm 2010). “High molecular diversity of extraterrestrial organic matter in Murchison meteorite revealed 40 years after its fall” (PDF). PNAS. 107 (7): 2763–2768. Bibcode:2010PNAS..107.2763S. doi:10.1073/pnas.0912157107. PMC 2840304. PMID 20160129. Truy cập ngày 16 tháng 2 năm 2010.
^ Matson, John (ngày 15 tháng 2 năm 2010). “Meteorite That Fell in 1969 Still Revealing Secrets of the Early Solar System”. Scientific American. Truy cập ngày 15 tháng 2 năm 2010.
^ Martins, Zita; Botta, Oliver; Fogel, Marilyn L.; Sephton, Mark A.; Glavin, Daniel P.; Watson, Jonathan S.; Dworkin, Jason P.; Schwartz, Alan W.; Ehrenfreund, Pascale (ngày 20 tháng 3 năm 2008). “Extraterrestrial nucleobases in the Murchison meteorite” (PDF). Earth and Planetary Science Letters. 270 (1–2): 130–136. arXiv:0806.2286. Bibcode:2008E&PSL.270..130M. doi:10.1016/j.epsl.2008.03.026. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 10 tháng 8 năm 2011. Truy cập ngày 7 tháng 10 năm 2008.