陨石是小行星的残骸，对于了解我们太阳系的历史至关重要，它充当保存原始物质的时间胶囊。研究人员在温奇科姆陨石中取得了突破性的发现，使用一种新颖的探测器设计，在没有化学处理的情况下鉴定了关键的氮化合物，包括氨基酸和碳氢化合物。这一发现对于研究地球上生命的起源具有重要意义，这得益于SuperSTEM实验室的高分辨率电子显微镜。这种技术不仅增强了我们对陨石的理解，而且具有分析太空任务中外星标本的潜力。
一个研究小组首次在不使用任何化学处理的情况下分析了英国陨石坠落中的外星氨基酸和其他有机化合物。
陨石是小行星的碎片，它们以流星的形式到达地球。这些宇宙沉积物冻结了我们太阳系出现的原始汤——像时间胶囊一样保存了它。这些岩石帮助研究人员深入了解地球上物质和生命的起源。明斯特大学矿物学研究所的克里斯蒂安·沃尔默（Christian Vollmer）博士与英国同事合作，研究了其中一个时间胶囊，一个非常特殊的时间胶囊——温奇科姆陨石。
研究小组现在是第一个高度精确地证明这颗陨石中存在一些重要的氮化合物与氨基酸和杂环烃的人 – 没有进行任何化学处理，并使用了新型探测器设计。研究结果已发表在《自然通讯》杂志上。
温奇科姆陨石
2021 年 2 月，英国的一个相机网络观测到了这颗温奇科姆陨石，并在短短几天内被收集起来。“通常，陨石是在地球上寒冷和炎热的沙漠中被追踪到的，那里的干燥气候意味着它们的风化速度不是很快，但它们确实会因湿度而发生变化，”克里斯蒂安·沃尔默说。“如果在事件发生后不久就观察到陨石坠落，并且陨石被迅速收集起来，就像温奇科姆的情况一样，它们对我们来说是太阳系诞生的重要’证人’——这使得它们对研究目的特别感兴趣。
使用纳米操纵器和超细离子束，从陨石中切出一个大小约为5×10微米，厚度仅为100纳米的微小薄片，并附着在样品棒上。然后，科学家们可以在电子显微镜下分析该薄片中的有机颗粒（右）。图片来源：SuperSTEM实验室，英国达斯伯里
生命的起源和先进的研究技术
我们星球上生命的起源仍然笼罩在神秘之中，一些研究人员认为，第一个与生物学相关的物质是在40多亿年前通过陨石运送到地球的。例如，这种物质包括复杂的有机化合物，如氨基酸或碳氢化合物。然而，这些分子的浓度非常低，专家们通常必须使用溶剂或酸将它们从陨石中分离出来，然后富集它们用于分析目的。
克里斯蒂安·沃尔默（Christian Vollmer）的团队现在是第一个能够在温奇科姆陨石中证明这些生物相关氮化合物的存在而不需要首先进行化学处理的人 – 尽管这些物质的浓度也非常低。
在他们的工作中，研究人员使用了一种现代的高分辨率电子显微镜，这种显微镜仅在全球少数几个地方发现。这台位于英国达斯伯里SuperSTEM实验室的“超级显微镜”不仅可以以原子分辨率描绘高碳化合物，还可以通过一种新型探测器对样品进行化学分析。
“证明这些生物相关的有机化合物在未经处理的陨石中的存在是研究的一项重大成就，”Vollmer说。“这表明，即使没有化学提取，这些生命的组成部分也可以在这些宇宙沉积物中表征。这一发展也非常重要，因为化学处理包括这些易碎物质被改变的风险。
这就是为什么这里应用于固体物质的分析方法对于研究从太空任务带回地球的小型外星标本也有潜在的价值 – 例如日本航天局（隼鸟2号）和美国宇航局（OSIRIS-REx）最近带回的小行星的尘埃颗粒。
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