“أرخبيلات نانوية” من المواد العضوية والمعادن الموجودة في بينو

تم إرجاع عينات من الكويكب بينو، أحد أكثر الأجسام بدائية في النظام الشمسي، إلى الأرض بواسطة مهمة OSIRIS-REx في سبتمبر 2023. ومن المثير للدهشة أنها ظلت دون تغيير تقريبًا على مدار 4.5 مليار سنة: على عكس النيازك، التي يمكن أن تصبح ملوثة على كوكبنا، تحتفظ العينات بالبنية الأصلية للمادة. وبمساعدتهم، يمكننا أن نفهم كيف تفاعلت المياه والمعادن والمركبات العضوية مع بعضها البعض في النظام الشمسي المبكر. قام مؤلفو ورقة علمية جديدة نشرت في مجلة PNAS بتحليل جسيم OREX-800066-3 باستخدام التحليل الطيفي nano-FTIR ومطياف رامان. أتاحت كلتا الطريقتين تحديد التركيب الكيميائي بدقة مكانية تصل إلى عشرات النانومترات وتتبع توزيع المجموعات الوظيفية الفردية على طول نطاقات الامتصاص المميزة، على سبيل المثال، في النطاق من 1550 إلى 1310 سنتيمترًا معكوسًا. يتم تسجيل إشارات المواد العضوية والكربونات هناك. ونتيجة لذلك، حدد الباحثون ثلاثة أنواع متميزة من المناطق. الأولى هي المناطق الغنية بالمواد العضوية الأليفاتية (الهيدروكربونات). والثاني هو المناطق التي تحتوي على نسبة عالية من الكربونات (المعادن المتكونة بمشاركة الماء وثاني أكسيد الكربون). والثالثة هي المناطق التي تحتوي على مواد عضوية تحتوي على النيتروجين. من المحتمل أن يكون هذا الأخير مهمًا من وجهة نظر كيمياء ما قبل الحيوية.

وتبين أن هذه المناطق ليست مختلطة، ولكنها منفصلة مكانيا حتى على المستوى النانوي. وأظهر التحليل الإحصائي وجود علاقة سلبية قوية. حيث توجد إشارات للمركبات الأليفاتية – المناطق التي لا تحتوي على شظايا عطرية – لا توجد عملياً كربونات ومركبات تحتوي على النيتروجين. وفي الوقت نفسه، لا يوجد عمليا أي اتصال بين الكربونات والمواد العضوية النيتروجينية. بالإضافة إلى ذلك، تم اكتشاف مركبات الكبريت العضوي، ولكنها متمركزة فقط في مناطق الكربونات. وهذا يعني أنه في المراحل اللاحقة من التطور، يمكن أن توجد المحاليل الملحية في بينو، حيث حدثت تفاعلات بين الكبريت والمواد العضوية والمعادن. وببساطة، فإن التطور الكيميائي للكويكب تم على عدة مراحل، بمشاركة الماء السائل.

اتضح فيما بعد أن المادة الكربونية في حالة مضطربة للغاية ولا تخضع تقريبًا للتسخين. ولهذا السبب ظلت درجة حرارة بينو منخفضة وتم الحفاظ على العديد من المجموعات العضوية غير المستقرة (بما في ذلك المجموعات المحتوية على النيتروجين). لاحظ أن مثل هذه الجزيئات عادة ما يتم تدميرها، ولكن في هذه الحالة لم يحدث هذا. علاوة على ذلك، يوجد هيكل معقد حتى داخل مناطق الكربونات: حيث يتم خلط أنواع مختلفة من الكربونات على مستوى عشرات النانومترات. أي أن المعادن لم تتشكل في وقت واحد، بل على عدة مراحل – ربما مع تغير تركيبة السائل. عينة من الكويكب بينو تحت المجهر الضوئي كجزء من التحليل النانوي. / © Mehmet Yesiltas وهكذا، فإن مادة بينو هي مجموعة من البيئات الدقيقة. انتقلت المياه عبر قنوات محدودة، مما أدى إلى إنشاء مناطق محلية للتفاعلات الكيميائية. في بعض الأماكن، تم تشكيل الكربونات ومركبات الكبريت، في أماكن أخرى – المواد العضوية، بما في ذلك الجزيئات التي تحتوي على النيتروجين. وأظهرت المقارنات مع ريوجو أيضًا أن الكويكبين يشتركان في سمات مشتركة تختلف في توزيع المواد العضوية والكربونات. اتضح أنه حتى الأجرام السماوية المماثلة يمكن أن تتطور وفقًا لسيناريوهات مختلفة. دعونا نتذكر أنه في وقت سابق تم العثور على جميع “الحروف” الخمسة للأبجدية الجينية في عينات ريوجو. ويوسع هذا الاكتشاف بشكل كبير فهم أين وكيف يمكن الحفاظ على الجزيئات العضوية، وهي السلائف المحتملة للحياة، في النظام الشمسي المبكر.