広大な星間空間から原子の小さな領域まで：研究者らは最新の顕微鏡を使用して、最近発見されたウィンチコム隕石内部の初期太陽系の化学的および分子的指紋を明らかにしました。隕石は太陽系の構成要素であり、私たちの惑星を含む惑星を形成した成分に関する重要な情報を提供します。リーズ大学を含むパートナー機関が実施した研究により、これが達成されました。
炭素質隕石として知られる珍しい種類の隕石は、炭素や窒素などの化学物質が豊富で、初期の地球に水や有機分子を運ぶのに重要な役割を果たしたと考えられます。
ウィンチカムは炭素質隕石です。 2021年2月に英国に落下したことが広く観察されており、最初のサンプルは着陸から約12時間後に採取された。そのため、科学者は、隕石の研究に通常影響を与える深刻な地球変動の影響を受けることなく、初期太陽系の有機組成を研究する機会を得ることができます。
ナノスケールの分析と発見
リーズ大学、マンチェスター大学、ヨーク大学の学際的な科学者チームは、ロンドンの自然史博物館、ダイヤモンド光源、マインツのマックス・プランク化学研究所の同僚と協力し、ドイツのミュンスター大学が主導し、ウィンチカム隕石中の有機物のナノスケールでの初の詳細な分析を実施した。
彼らは、チェシャー州ダルズベリーの SuperSTEMFacility にある世界で最も強力な電子顕微鏡の 1 つを使用して、有機物中に存在する官能性化学基の性質に関する超高解像度の分光情報と放射光データを独自に関連付けました。
この画像は、隕石の極めて薄い部分を高精度で抽出し、X 線ビーム (ダイヤモンド光源) または電子顕微鏡 (SuperSTEM) で炭素化学物質が豊富な対象領域をさらに検査できる方法を概略的に示しています。出典: D.M. Kepaptsoglou、SuperSTEM
これにより、生物学で使用される大型で複雑なタンパク質の基本的な構成要素であるアミノ酸や核酸塩基など、窒素を含む生物学的に関連する分子の強制的な in situ 検出が可能になります。
研究によると、ウィンチカムには、初期の地球での生命の出現に不可欠であった可能性のある原始的な地球外の有機分子がまだ含まれていることが示されています。
この研究結果は、Nature Communications 誌に掲載されました。
リーズ大学化学・プロセス工学部の先進電子顕微鏡教授であり、SuperSTEM研究所の電子顕微鏡グループ長であるクエンティン・ラマス氏は、「この研究は、単色の高エネルギー分解能電子源や高感度の新しい検出器設計を含む電子顕微鏡機器の最近の進歩により、前例のない分解能と効率で地球外有機物の分析が可能になったことを示している。これにより、将来の研究に新たな道が開かれる」と述べた。これらの材料は、コンパクトで簡単にアクセスできる電子顕微鏡装置と放射光を使用して行われます。」
最先端のテクノロジーと将来への影響
この研究を主導したミュンスター大学の上級研究員クリスチャン・フォルマー氏は、「化学的抽出法を一切使わずにウィンチカムでアミノ酸や核酸塩基などの生物学的に関連する分子を同定できたことは非常にエキサイティングだ。特にこれらの分子の局所濃度の空間的変化をナノスケールで強調することができたからだ。これは、たとえ有機ドメインのサイズが非常に小さく、隕石の存在量が豊富であっても、我々の方法が隕石の機能化学をマッピングできることを示している」と述べた。化合物は非常に少ないです。」
研究者らは、英国工学物理研究評議会（EPSRC）の支援を受けている英国の国立先端電子顕微鏡研究施設であるSuperSTEM研究所を利用した。この施設は、物質の原子構造を研究するための世界で最も先進的な機器のいくつかを備えており、リーズ大学が主導する学術コンソーシアム（プロジェクトに参加するマンチェスター大学、ヨーク大学、オックスフォード大学、グラスゴー大学、リバプール大学も含む）の支援を受けて運営されている。
隕石の非常に薄い部分は、X 線ビーム (ダイヤモンド光源) または電子顕微鏡 (SuperSTEM) の下で非常に正確に抽出でき、炭素質化学物質が豊富な対象領域をターゲットにして詳細な検査を行うことができます。
ウィンチカム隕石を収集している自然史博物館の研究者、アシュリー・キング博士は、「私たちの観察は、ウィンチカムが炭素質隕石コレクションの重要なメンバーであることを示しています。その元の組成は、初期太陽系の有機分子の理解に新たなブレークスルーをもたらします。」と述べました。
編集元:ScitechDaily