Các hạt thiên thạch nhỏ với các phần nitơ và hydro. Nhấn vào đây để phóng to
Khi Hệ mặt trời lần đầu tiên hình thành từ hàng tỷ năm trước, các phân tử hữu cơ - các khối xây dựng của sự sống - đã bị biến thành hỗn hợp tiếp tục tạo ra các hành tinh. Các nhà khoa học từ Viện Carnegie đã phát triển một kỹ thuật để tìm ra những hạt hữu cơ nhỏ bé này ẩn giấu bên trong các thiên thạch. Những thiên thạch này đã tồn tại kể từ khi Hệ Mặt trời hình thành, vì vậy nó cho phép các nhà khoa học theo dõi sự phân bố vật chất hữu cơ và các quá trình chúng trải qua khi các hành tinh hình thành.
Giống như một tàu vũ trụ liên hành tinh chở hành khách, thiên thạch từ lâu đã bị nghi ngờ đưa các thành phần tương đối trẻ của hành tinh đến hành tinh của chúng ta. Sử dụng các kỹ thuật mới, các nhà khoa học thuộc Khoa Từ tính trên mặt đất của Viện Carnegie đã phát hiện ra rằng các thiên thạch có thể mang theo những hành khách khác, nhiều tuổi hơn - các hạt hữu cơ nguyên thủy, có nguồn gốc từ hàng tỷ năm trước trong không gian liên sao hoặc ngoài mặt trời hệ thống khi nó bắt đầu đông lại từ khí và bụi. Nghiên cứu cho thấy các thiên thể mẹ của các thiên thạch - các vật thể lớn từ vành đai tiểu hành tinh - chứa chất hữu cơ nguyên thủy tương tự như các hạt bụi liên hành tinh có thể đến từ sao chổi. Phát hiện này cung cấp manh mối về cách thức chất hữu cơ được phân phối và xử lý trong hệ mặt trời trong thời kỳ dài này. Công trình được công bố trên tạp chí Khoa học ngày 5 tháng 5 năm 2006.
Các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau có các dạng khác nhau, hoặc đồng vị, và tỷ lệ tương đối của chúng phụ thuộc vào các điều kiện môi trường mà các chất mang của chúng hình thành, như nhiệt gặp phải, phản ứng hóa học với các nguyên tố khác, v.v. Henner Busemann. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã xem xét số lượng tương đối của các đồng vị hydro (H) và nitơ (N) tương đối liên quan đến các hạt nhỏ của chất hữu cơ không hòa tan để xác định các quá trình tạo ra loại thiên thạch nguyên sơ nhất được biết đến. Các vật liệu không hòa tan rất khó phân hủy hóa học và tồn tại ngay cả các phương pháp xử lý axit rất khắc nghiệt.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một kỹ thuật hình ảnh hiển vi để phân tích thành phần đồng vị của chất hữu cơ không hòa tan từ sáu thiên thạch chondrite có chứa carbon - loại lâu đời nhất được biết đến. Tỷ lệ tương đối của các đồng vị của nitơ và hydro liên quan đến các chất hữu cơ không hòa tan đóng vai trò là dấu vân tay của Cameron và có thể tiết lộ cách thức và thời điểm carbon được hình thành. Đồng vị của nitơ thường được tìm thấy trong tự nhiên là 14N; anh chị em của nó nặng hơn là 15N. Các lượng khác nhau của 15N, ngoài một dạng hydro nặng hơn gọi là deuterium, (D), cho phép các nhà nghiên cứu cho biết liệu một hạt tương đối không thay đổi từ thời điểm hệ mặt trời lần đầu tiên hình thành.
Các dấu hiệu của câu chuyện kể là rất nhiều deuterium và 15N liên kết hóa học với carbon, đồng tác giả nhận xét, Larry Nittler. Chẳng hạn, chúng ta đã biết từ lâu, ví dụ, các hạt bụi liên hành tinh (IDP), được thu thập từ các máy bay bay cao trong bầu khí quyển phía trên, chứa quá nhiều các đồng vị này, có lẽ là dấu tích của vật chất hữu cơ hình thành trong môi trường liên sao. IDP có các đặc điểm khác chỉ ra rằng chúng có nguồn gốc trên cơ thể - có lẽ là sao chổi - đã trải qua quá trình xử lý ít nghiêm trọng hơn các tiểu hành tinh mà thiên thạch bắt nguồn.
Các nhà khoa học phát hiện ra rằng một số mẫu thiên thạch, khi được kiểm tra ở cùng một tỷ lệ nhỏ như các hạt bụi liên hành tinh, thực sự có lượng dư 15N và D tương đương hoặc thậm chí cao hơn so với các báo cáo về IDP. Một điều đáng kinh ngạc là các phân tử hữu cơ nguyên sơ liên kết với các đồng vị này có thể sống sót trong điều kiện khắc nghiệt và hỗn loạn có trong hệ mặt trời bên trong khi các thiên thạch chứa chúng cùng nhau, Conel Alexander, đồng tác giả phản ánh. Có nghĩa là các cơ thể mẹ - sao chổi và tiểu hành tinh - trong số các loại vật chất ngoài trái đất có vẻ giống nhau này có nguồn gốc giống nhau hơn so với trước đây.
Trước đây, chúng tôi chỉ có thể khám phá các mẫu phút từ IDP. Khám phá của chúng tôi hiện cho phép chúng tôi trích xuất một lượng lớn vật liệu này từ các thiên thạch, có khối lượng lớn và chứa vài phần trăm carbon, thay vì từ IDP, với khối lượng nhỏ hơn một triệu triệu lần. Sự tiến bộ này đã mở ra một cửa sổ hoàn toàn mới về nghiên cứu khoảng thời gian khó nắm bắt này, Busemann kết luận.
Nguồn gốc: Viện Carnegie
