默奇森陨石

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华盛顿国立自然历史博物馆的默奇森陨石样本。

默奇森陨石(Murchison meteorite)是一块于1969年9月28日在澳大利亚维多利亚州默奇森附近发现的陨石[1] 属于碳质球粒陨石,质量超过100千克,成分上总铁占22.13%,水占12%,有机物含量较高。它是世界上被研究最多的陨石之一。

目前已在其中发现了超过100种氨基酸,这之中包括常见氨基酸如甘氨酸丙氨酸谷氨酸,也包括一些罕见的氨基酸,例如异缬氨酸叔亮氨酸[2] 以及二氨基酸类,一类含有两个氨基的氨基酸。[3] 进一步研究显示陨石中的氨基酸有些是对映体不平衡的,即氨基酸某一对映体的含量与另一对映体的含量不相等,对映体过量百分数不为零。[4] 曾有认为这一不均衡是由地球上的杂质造成的。[5] 1997年科学家测定了陨石中同位素的含量,发现默奇森陨石中氮-15的含量与地球相比之下较为丰富,说明这些氨基酸不是来自地球,而应是原来就存在于陨石中的。[6]

这一发现引起了科学界对这一陨石的兴趣。默奇森陨石的这一对映体不平衡现象被广泛用于解释天然化合物的手性均一性(同手性)问题,它被认为是地球上天然化合物高度同手性的地外起源理论的证据。有理论认为,从仅有低对映体过量百分数(e.e.)的痕量手性引发剂开始,对映体的不平衡现象能通过不对称自催化作用发生扩增,而且此过程与地球上的同手性现象密切相关。2005年的一项实验[7] 证实了这个理论,在该实验中研究者以催化量的天然L-脯氨酸(e.e. 20%)为手性引发剂,成功实现了对映体不平衡的扩增,得到了以L-阿洛糖为主(e.e. 55%)的产物。该催化作用不是线性的,催化剂光学纯度只有在低于30%时产物的ee才有明显的下降,若以ee为80%的脯氨酸为催化剂,则产物ee可达>99%。

默奇森陨石中含有的有机物种类很多,各类物质的含量大致为:氨基酸 17~60ppm,脂肪烃 >35ppm,芳香烃 3319ppm,富勒烯 >100ppm,羧酸 >300pm,羟基酸[8] 15ppm,嘌呤类和嘧啶类 1.3ppm,类 11ppm,磺酸 68ppm,膦酸 2ppm。[9] 2001年在该陨石中发现了多元醇类物质。[10] 2008年时又发现了核碱基嘌呤和嘧啶。对核碱基的碳同位素含量分析同样显示这些化合物并非来自地球。[11]

这些发现对于更好地认识地球上生命的诞生和演化过程都具有非常重大的意义。有理论认为,地球上最初生命体形成的时期,正是大量撞击地球的天体中存在的这些化合物,给地球带来了大量的有机物,而这些有机物富集起来便构成了地球上生命的化学基础。

参见[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ Meteoritical Bulletin Database: Murchison
  2. ^ Kvenvolden, Keith A.; Lawless, James; Pering, Katherine; Peterson, Etta; Flores, Jose; Ponnamperuma, Cyril, Kaplan, Isaac R.; Moore, Carleton. Evidence for extraterrestrial amino-acids and hydrocarbons in the Murchison meteorite. Nature. 1970, 228 (5275): 923–926. doi:10.1038/228923a0. 
  3. ^ Meierhenrich, Uwe J.; al. Identification of diamino acids in the Murchison meteorite. PNAS. 2004, 101: 9182–9186. doi:10.1073/pnas.0403043101. 
  4. ^ Engel, Michael H.; Nagy, Bartholomew. Distribution and enantiomeric composition of amino acids in the Murchison meteorite. Nature. April 29, 1982, 296: 837–840. doi:10.1038/296837a0. 
  5. ^ Bada, Jeffrey L.; Cronin, John R.; Ho, Ming-Shan, Kvenvolden, Keith A.; Lawless, James G.; Miller, Stanley L.; Oro, J.; Steinberg, Spencer. On the reported optical activity of amino acids in the Murchison meteorite. Nature. February 10, 1983, 301: 494–496. doi:10.1038/301494a0. 
  6. ^ Engel, Michael H.; Macko, S. A. Isotopic evidence for extraterrestrial non-racemic amino acids in the Murchison meteorite. Nature. September 1, 1997, 389: 265–268. doi:10.1038/38460. 
  7. ^ Córdova, Armando; Engqvist, Magnus; Ibrahem, Ismail; Casas, Jesús; Sundén, Henrik. Plausible origins of homochirality in the amino acid catalyzed neogenesis of carbohydrates. Chem. Commun. 2005: 2047–2049. doi:10.1039/b500589b. 
  8. ^ 注:羟基酸应为 hydroxycarboxylic acid。英文维基原文为 hydrocarboxylic acid。条目中引用的pdf文件不存在,internet archive亦没有原始资料存档。
  9. ^ Machalek, Pavel. Organic Molecules in Comets and Meteorites and life on Earth (PDF). Department of Physics and Astronomy, Johns Hopkins University. February 17 2007 [2008-10-07]. (链接已失效)
  10. ^ Cooper, George; Kimmich, Novelle; Belisle, Warren; Sarinana, Josh; Brabham, Katrina; Garrel, Laurence. Carbonaceous meteorites as a source of sugar-related organic compounds for the early Earth. Nature. December 20, 2001, 414: 879–883. doi:10.1038/414879a. 
  11. ^ Martins, Zita; et al.. Extraterrestrial nucleobases in the Murchison meteorite. Earth and Planetary Science Letters. 2008, 270 (1–2): 130–136. doi:10.1016/j.epsl.2008.03.026.