Метеорит Мурчисон¶

Мурчисон — это крупный углистый хондрит, упавший на Землю 28 сентября 1969 года в окрестностях города Мурчисон (штат Виктория, Австралия). Метеорит относится к наиболее примитивным и химически неизменённым образцам вещества Солнечной системы, известным науке. Его общая масса составила около 100 кг, а падение сопровождалось ярким болидом и множественными фрагментами, разбросанными на площади около 13 км². Мурчисон знаменит тем, что в его составе были обнаружены десятки аминокислот и других органических соединений, включая те, что не встречаются в земной биосфере, что делает его ключевым объектом для изучения предбиологической химии и происхождения жизни.

¶История падения и сбора

¶Обстоятельства падения

28 сентября 1969 года около 10:58 по местному времени (UTC+10) жители города Мурчисон и окрестностей наблюдали яркий болид, который двигался с северо-востока на юго-запад. Свидетели сообщали о громких звуковых ударах и гуле, сопровождавших падение. Метеорит распался в атмосфере, и его фрагменты выпали в виде каменного дождя на территорию площадью примерно 13 на 3 км. Осколки находили на полях, пастбищах и в садах; некоторые упали на крыши домов, но не причинили серьёзных повреждений.

¶Сбор и распределение

В течение нескольких дней после падения местные жители и учёные из Университета Мельбурна и Австралийского национального университета собрали множество фрагментов. Крупнейший из найденных образцов весил около 7,5 кг. Общая масса собранного материала составила около 100 кг, хотя, по оценкам, первоначальная масса метеорита до входа в атмосферу могла достигать нескольких тонн. Большая часть собранных фрагментов хранится в научных коллекциях Австралии, США и Европы, включая Музей естественной истории в Лондоне и Смитсоновский институт.

¶Классификация и состав

¶Тип метеорита

Мурчисон классифицируется как углистый хондрит типа CM2. «CM» означает, что метеорит принадлежит к группе углистых хондритов, обогащённых углеродом и водой, а «2» указывает на степень метаморфизма — минимальную, то есть вещество почти не подверглось нагреванию и перекристаллизации после аккреции. Это один из самых примитивных типов метеоритов, сохранивших первичный состав протопланетного диска.

¶Минеральный и химический состав

Метеорит состоит из следующих компонентов:

• Матрикс — тонкозернистая тёмная масса, содержащая глинистые минералы (серпентин, смектиты), оливин, пироксены, сульфиды и магнетит.
• Хондры — мелкие сферические включения размером 0,1–1 мм, состоящие в основном из оливина и пироксена. В Мурчисоне хондры встречаются реже, чем в обычных хондритах, и часто замещены вторичными минералами.
• CAI (кальций-алюминиевые включения) — тугоплавкие включения, богатые кальцием, алюминием и титаном, которые являются одними из древнейших твёрдых частиц Солнечной системы.
• Органическое вещество — до 2–3 % массы метеорита составляет углерод в форме сложных органических соединений, включая аминокислоты, углеводороды, карбоновые кислоты, спирты и полициклические ароматические углеводороды.

¶Вода и летучие элементы

Мурчисон содержит до 10–12 % воды по массе, связанной в глинистых минералах. Изотопный состав водорода и кислорода в этой воде отличается от земного, что указывает на её происхождение из протопланетного облака. Кроме того, в метеорите обнаружены благородные газы (гелий, неон, аргон) с аномальными изотопными соотношениями, свидетельствующими о присутствии досолнечного вещества.

¶Органическая химия и значение для астробиологии

¶Аминокислоты и другие биомолекулы

Мурчисон стал первым метеоритом, в котором были достоверно идентифицированы внеземные аминокислоты. В 1970 году группа учёных под руководством Кирилла Поннамперумы (США) сообщила об обнаружении 18 аминокислот, включая такие, как глицин, аланин, глутаминовая кислота, а также необычные для земной биологии α-аминоизомасляная кислота и изовалин. Позднее число идентифицированных аминокислот превысило 70, причём около 30 из них не встречаются в природных земных организмах. Все аминокислоты представлены в виде рацемической смеси (равное количество L- и D-изомеров), что подтверждает их абиогенное происхождение.

¶Изотопные аномалии

Органическое вещество Мурчисона характеризуется аномальным изотопным составом: в нём повышено содержание дейтерия (²H) и изотопа азота ¹⁵N по сравнению с земными образцами. Это указывает на то, что синтез органики происходил в холодных областях межзвёздной среды или протопланетного диска при температурах ниже 10–20 К, где идут ионно-молекулярные реакции.

¶Значение для теории происхождения жизни

Открытие богатого набора органических соединений в Мурчисоне подтвердило гипотезу о том, что необходимые для возникновения жизни молекулы могли быть доставлены на раннюю Землю с метеоритами и кометами. Мурчисон рассматривается как модель того, как могло выглядеть органическое вещество в протопланетном диске до формирования планет. Исследования его состава продолжаются, и в 2020-х годах в нём были обнаружены рибоза и другие сахара, а также азотистые основания, входящие в состав ДНК и РНК.

¶Научные методы исследования

¶Анализ в лабораториях

Изучение Мурчисона ведётся с использованием широкого спектра методов: газовой хроматографии-масс-спектрометрии (ГХ-МС), ядерного магнитного резонанса (ЯМР), инфракрасной и рамановской спектроскопии, рентгеновской дифракции, электронной микроскопии и масс-спектрометрии высокого разрешения. Для исключения земного загрязнения образцы отбираются из внутренних частей фрагментов, которые не контактировали с атмосферой.

¶Изотопная геохимия

Изотопный анализ углерода, азота, водорода и кислорода позволяет различать компоненты разного происхождения: межзвёздные зёрна, органику, синтезированную в протопланетном диске, и вторичные минералы, образовавшиеся при водном изменении на родительском теле.

¶Поиск досолнечных зёрен

В матриксе Мурчисона обнаружены микроскопические зёрна алмаза, карбида кремния (SiC) и графита, которые имеют изотопный состав, резко отличающийся от солнечного. Эти зёрна образовались в оболочках звёзд-гигантов и сверхновых до формирования Солнечной системы и были включены в протопланетное облако.

¶Сравнение с другими метеоритами

Мурчисон является эталоном для углистых хондритов группы CM. Другие известные метеориты этого типа включают:

• Метеорит Алан-Хиллс 84001 (ALH84001) — марсианский метеорит, не относящийся к углистым хондритам.
• Метеорит Оргей (упал во Франции в 1864 году) — также углистый хондрит, но с меньшим содержанием органики.
• Метеорит Тагиш-Лейк (упал в Канаде в 2000 году) — углистый хондрит типа CI, ещё более водный и богатый органикой, но менее изученный.

Мурчисон выделяется среди них наибольшим разнообразием и сохранностью органических соединений, а также тем, что был собран практически сразу после падения, что минимизировало земное загрязнение.

¶Интересные факты

• Падение Мурчисона произошло всего через два месяца после высадки «Аполлона-11» на Луну, что привлекло к нему дополнительное внимание как к образцу внеземного вещества.
• В 2020 году группа учёных из Японии и США сообщила об обнаружении в Мурчисоне рибозы — сахара, входящего в состав РНК. Это стало первым прямым доказательством наличия сахаров в метеоритах.
• Мурчисон — один из немногих метеоритов, падение которого было зафиксировано множеством очевидцев, и чьи фрагменты были собраны в течение нескольких дней, что позволило избежать значительного загрязнения земной органикой.
• В 2019 году, к 50-летию падения, в Мурчисоне прошла научная конференция, посвящённая итогам исследований метеорита.