Två egensinniga rymdstenar, som kraschade separat till jorden 1998 efter att ha cirkulerat i vårt solsystems asteroidbälte i miljarder år, dela något annat gemensamt:ingredienserna för livet. De är de första meteoriter som innehåller både flytande vatten och en blandning av komplexa organiska föreningar som kolväten och aminosyror.

En detaljerad studie av den kemiska sminkningen i små blå och lila saltkristaller som provtagits från dessa meteoriter, som inkluderade resultat från röntgenförsök vid Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), fann också bevis för parets tidigare blandning och troliga föräldrar. Dessa inkluderar Ceres, en dvärgplanet som är det största föremålet i asteroidbältet, och asteroiden Hebe, en stor källa till meteoriter som faller på jorden.

Studien, publicerad 10 januari i tidningen Vetenskapliga framsteg , tillhandahåller den första omfattande kemiska undersökningen av organiskt material och flytande vatten i saltkristaller som finns i meteoriter som påverkar jorden. Studien trampar ny mark i berättelsen om vårt solsystems tidiga historia och asteroidgeologi samtidigt som det dyker upp spännande möjligheter för livets existens någon annanstans i jordens grannskap.

"Det är som en fluga i bärnsten, "sa David Kilcoyne, en forskare vid Berkeley Labs Advanced Light Source (ALS), som gav röntgenstrålar som användes för att skanna provets organiska kemiska komponenter, inklusive kol, syre, och kväve. Kilcoyne var en del av det internationella forskargruppen som förberedde studien.

Medan de rika fyndigheterna av organiska rester som återhämtats från meteoriterna inte ger några bevis på liv utanför jorden, Kilcoyne sa att meteoriternas inkapsling av rik kemi är analogt med bevarandet av förhistoriska insekter i stelnade saftdroppar.

Queenie Chan, en planetvetare och postdoktoral forskningsassistent vid The Open University i Storbritannien som var studiens huvudförfattare, sa, "Det här är verkligen första gången vi har funnit rikligt med organiskt material som också är förknippat med flytande vatten som verkligen är avgörande för livets ursprung och komplexa organiska föreningars ursprung i rymden."

Tillade hon, "Vi tittar på de ekologiska ingredienserna som kan leda till livets ursprung, "inklusive aminosyrorna som behövs för att bilda proteiner.

Om det fanns liv i någon form i det tidiga solsystemet, studien konstaterar att dessa saltkristallinnehållande meteoriter ökar "möjligheten att fånga liv och/eller biomolekyler" i sina saltkristaller. Kristallerna bar mikroskopiska spår av vatten som man tror kan dateras till vårt solsystem - för cirka 4,5 miljarder år sedan.

Chan sa att likheten mellan kristallerna som hittades i meteoriterna - varav en slog i marken nära ett basketbollsmatch för barn i Texas i mars 1998 och den andra som träffade nära Marocko i augusti 1998 - tyder på att deras asteroidvärdar kan ha korsat vägar och blandade material.

Det finns också strukturella ledtrådar om en påverkan - kanske genom att ett litet asteroidfragment påverkar en större asteroid, Sa Chan.

Detta öppnar många möjligheter för hur organiskt material kan överföras från en värd till en annan i rymden, och forskare kan behöva tänka om processerna som ledde till den komplexa sviten av organiska föreningar på dessa meteoriter.

"Saker är inte så enkla som vi trodde att de var, "Sa Chan.

Det finns också ledtrådar, baserat på organisk kemi och rymdobservationer, att kristallerna ursprungligen kan ha utsatts av is- eller vattenspuande vulkanisk aktivitet på Ceres, Hon sa.

"Allt leder till slutsatsen att livets ursprung verkligen är möjligt någon annanstans, "Sa Chan." Det finns ett stort utbud av organiska föreningar inom dessa meteoriter, inklusive en mycket primitiv typ av organiska ämnen som sannolikt representerar det tidiga solsystemets organiska sammansättning. "

Chan sa att de två meteoriterna som gav de 2 millimeter stora saltkristallerna var noggrant bevarade vid NASA:s Johnson Space Center i Texas, och de små kristallerna som innehåller organiska fasta ämnen och vattenspår mäter bara en bråkdel av bredden på ett människohår. Chan samlade noggrant dessa kristaller i ett dammkontrollerat rum, dela upp små provfragment med metallinstrument som liknar tandplockningar.

"Det som gör vår analys så speciell är att vi kombinerade många olika toppmoderna tekniker för att omfattande studera de organiska komponenterna i dessa små saltkristaller, "Sa Chan.

Yoko Kebukawa, docent i teknik vid Yokohama National University i Japan, utförde experiment för studien vid Berkeley Labs ALS i maj 2016 med Aiko Nakato, en postdoktor vid Kyoto University i Japan. Kilcoyne hjälpte till att utbilda forskarna att använda ALS röntgenstråle och mikroskop.

Strållinjen utrustad med detta röntgenmikroskop (ett röntgenmikroskop med avsändningsöverföring, eller STXM) används i kombination med en teknik som kallas XANES (röntgenabsorption nära kantstrukturspektroskopi) för att mäta närvaron av specifika element med en precision på tiotals nanometer (tiotals miljardelar av en meter).

"Vi avslöjade att det organiska materialet var något liknande det som finns i primitiva meteoriter, men innehöll mer syrehaltig kemi, "Kebukawa sa." I kombination med andra bevis, resultaten stöder tanken att det organiska materialet härrör från en vattenrik, eller tidigare vattenrik föräldrakropp - en havsvärld i det tidiga solsystemet, möjligen Ceres. "

Kebukawa använde också samma STXM -teknik för att studera prover vid Photon Factory, en forskningsplats i Japan. Och forskargruppen anlitade en mängd andra kemiska experimentella tekniker för att utforska provens smink på olika sätt och i olika skalor.

Chan noterade att det finns några andra välbevarade kristaller från meteoriterna som ännu inte har studerats, och det finns planer för uppföljningsstudier för att identifiera om någon av dessa kristaller också kan innehålla vatten och komplexa organiska molekyler.

Kebukawa sa att hon ser fram emot att fortsätta studier av dessa prover på ALS och andra platser:"Vi kan hitta fler variationer i organisk kemi."