Si vous avez déjà vu une étoile filante, vous avez peut-être vu un météore en route vers la Terre. Celles qui atterrissent ici sont appelées météorites et peuvent être utilisées pour jeter un coup d’œil dans le temps, dans les coins les plus reculés de l’espace ou dans les premiers éléments constitutifs de la vie. Aujourd’hui, les scientifiques rapportent certaines des analyses les plus détaillées à ce jour de la matière organique de deux météorites. Ils ont identifié des dizaines de milliers de « pièces de puzzle » moléculaires, y compris une plus grande quantité d’atomes d’oxygène qu’ils ne l’avaient prévu.
Les chercheurs présenteront leurs résultats lors de la réunion de printemps de l’American Chemical Society (ACS). ACS Spring 2023 est une réunion hybride qui se tiendra virtuellement et en personne du 26 au 30 mars.
Auparavant, l’équipe dirigée par Alan Marshall, Ph.D., a enquêté sur des mélanges complexes de matériaux organiques trouvés sur Terre, y compris le pétrole. Mais maintenant, ils tournent leur attention vers le ciel ou vers les choses qui en sont tombées. Leur technique de spectrométrie de masse (MS) à ultra-haute résolution commence à révéler de nouvelles informations sur l’univers et pourrait à terme ouvrir une fenêtre sur l’origine de la vie elle-même.
« Cette analyse nous donne une idée de ce qui existe, de ce que nous allons rencontrer à mesure que nous progressons en tant qu’espèce » spatiale « », déclare Joseph Frye-Jones, un étudiant diplômé qui présente les travaux lors de la réunion. Marshall et Frye-Jones sont tous deux à la Florida State University et au National High Magnetic Field Laboratory.
Des milliers de météorites tombent sur Terre chaque année, mais seules quelques rares sont des « chondrites carbonées », la catégorie de roches spatiales qui contient le plus de matériaux organiques ou contenant du carbone. L’une des plus célèbres est la météorite « Murchison », tombée en Australie en 1969 et largement étudiée depuis. Une entrée plus récente est le « Aguas Zarcas », relativement inexploré, qui est tombé au Costa Rica en 2019, éclatant à travers les porches arrière et même une niche alors que ses morceaux tombaient au sol. En comprenant la composition organique de ces météorites, les chercheurs peuvent obtenir des informations sur où et quand les roches se sont formées, et sur ce qu’elles ont rencontré lors de leur voyage dans l’espace.
Pour donner un sens au fouillis compliqué de molécules sur les météorites, les scientifiques se sont tournés vers la SEP. Cette technique sépare un échantillon en minuscules particules, puis rapporte essentiellement la masse de chacune, représentée sous forme de pic. En analysant la collection de pics, ou le spectre, les scientifiques peuvent savoir ce qu’il y avait dans l’échantillon d’origine. Mais dans de nombreux cas, la résolution du spectre n’est suffisante que pour confirmer la présence d’un composé dont la présence était déjà présumée, plutôt que de fournir des informations sur des composants inconnus.
C’est là qu’intervient la SM à résonance cyclotronique ionique à transformée de Fourier (FT-ICR), également connue sous le nom de SM à « ultra haute résolution ». Il peut analyser des mélanges incroyablement complexes avec des niveaux de résolution et de précision très élevés. Il est particulièrement bien adapté à l’analyse de mélanges, comme le pétrole, ou la matière organique complexe extraite d’une météorite. « Avec cet instrument, nous avons vraiment la résolution de tout regarder dans de nombreux types d’échantillons », déclare Frye-Jones.
Les chercheurs ont extrait la matière organique d’échantillons des météorites Murchison et Aguas Zarcas, puis l’ont analysée par MS à ultra-haute résolution. Plutôt que d’analyser une seule classe spécifique de molécules à la fois, comme les acides aminés, ils ont choisi d’examiner toutes les matières organiques solubles à la fois. Cela a fourni à l’équipe plus de 30 000 pics pour chaque météorite à analyser, et plus de 60 % d’entre eux ont pu recevoir une formule moléculaire unique. Frye-Jones dit que ces résultats représentent la première analyse de ce type sur la météorite Aguas Zarcas, et l’analyse à la plus haute résolution sur celle de Murchison. En fait, cette équipe a identifié près de deux fois plus de formules moléculaires que celles rapportées précédemment pour l’ancienne météorite.
Une fois déterminées, les données ont été triées en groupes uniques en fonction de diverses caractéristiques, telles que si elles comprenaient de l’oxygène ou du soufre, ou si elles contenaient potentiellement une structure cyclique ou des doubles liaisons. Ils ont été surpris de trouver une grande quantité d’oxygène parmi les composés. « Vous ne pensez pas que les matières organiques contenant de l’oxygène constituent une grande partie des météorites », a expliqué Marshall.
Les chercheurs se pencheront ensuite sur deux échantillons bien plus précieux : quelques grammes de poussière lunaire provenant respectivement des missions Apollo 12 et 14 de 1969 et 1971. Ces échantillons sont antérieurs à l’invention par Marshall du FT-ICR MS au début des années 1970. L’instrumentation a parcouru un long chemin au cours des décennies qui ont suivi et est désormais parfaitement adaptée pour analyser ces poudres. L’équipe comparera bientôt les résultats des analyses de météorites aux données obtenues à partir des échantillons lunaires, dans l’espoir d’en savoir plus sur l’origine de la surface de la lune. « Était-ce des météorites? Le rayonnement solaire? Nous devrions bientôt pouvoir faire la lumière là-dessus », déclare Marshall.
Plus d’information:
ACS Spring 2023 : Caractérisation moléculaire de la matière organique soluble des météorites par 21T FT-ICR MS