14 декабря 2019, суббота, 11:22
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Установить древние торговые пути помогает масс-спектрометр

Масс-спектрометр
Масс-спектрометр
Wikimedia Commons

Ученые предложили новый способ анализа сложной органики и продемонстрировали его на примере изучения самого древнего битума из амфоры, сообщает пресс-служба Московского физико-технического института. Метод позволил уточнить возраст содержимого древней амфоры, рассмотреть химические трансформации битума за тысячелетия и предположить возможные торговые связи V века до н. э.

В исследовании приняли участие ученые из МФТИ, Сколтеха, Института истории материальной культуры РАН (Санкт-Петербург), Института энергетических проблем химической физики имени В.Л. Тальрозе (Черноголовка) и Института биохимической физики имени Н.М. Эмануэля (Москва). Объектом изучения стала амфора V века до н. э., найденная археологами в районе поселения Ильичевка на Таманском полуострове. Это самая древняя амфора, в которой хранился битум – продукт нефти, применявшийся в древности в самых разных целях, от медицины и мумификации до строительства и военного дела. Месторождения битума имелись и на Таманском полуострове.

Анализ образцов античного битума помогает узнать время и место его происхождения. Если найденному в амфоре образцу около 2500 лет, то всё это время он подвергался естественным процессам разложения, которые вызывают микроорганизмы. Под их действием происходит окисление содержащихся в битуме органических молекул, то есть присоединение кислорода. Это означает, что чем старше образец, тем больше атомов кислорода в нём находится. Элементный анализ показал, что найденный битум содержит 11% кислорода, хотя в свежих нефтяных образцах это число не больше 1%. Остальные элементы – углерод, водород, азот и сера – находились в обычном соотношении. Это говорит о том, что битум долго разлагался в амфоре и, вероятнее всего, пробыл в ней около 2500 лет.

Однако элементный анализ не позволяет узнать, какие молекулы находятся в образце. Для этого ученые воспользовались масс-спектрометрией ультравысокого разрешения. Масс-спектрометрия основана на разделении заряженных частиц с разными значениями соотношения массы к заряду в электрическом или магнитном поле. Изначально у молекул электрический заряд равен нулю, их заряжают и они становятся ионами. Магнитное и электрическое поле позволяет разделять ионы по отношению массы к заряду и определять количество ионов с определенным значением этого параметра. Масс-спектр - график, по горизонтальной оси которого откладывается соотношение массы к заряду, а по вертикальной оси - интенсивность сигнала детектора, которая пропорциональна количеству ионов. Масс-спектр состоит из пиков, каждому из которых можно приписать ион со своим соотношением массы к заряду и таким образом узнать, что за вещества находились в исходной смеси.

Масс-спектры битума содержат очень много пиков, и, чтобы их различить, приходится ухищряться. Ученые применили развиваемые в лаборатории методы современной масс-спектрометрии сверхвысокого разрешения, которые позволяют различать молекулы, чьи массы отличаются на доли массы электрона. Таким образом, в образце битума удается разглядеть все компоненты (чье число доходит до десятков тысяч) и определить их элементный состав. При исследовании таманского битума выяснилось, что кислородсодержащие вещества в нем по большей части имеют от четырех до девяти атомов кислорода. При этом в нормальных нефтяных образцах находится много соединений с двумя атомами кислорода и совсем немного – с тремя и четырьмя атомами кислорода. Если на сырую нефть подействовать озоном, то из-за окисления в ней появятся вещества с таким же содержанием кислорода, как и изучаемый битум. Это подтверждает теорию о том, что битум в амфоре подвергался длительному окислению.

На самом деле, кислород может присутствовать в молекулах в разном “окружении” – это называют функциональной группой, и она определяет химические свойства вещества. Чтобы узнать, какие функциональные группы есть у веществ из исследуемой смеси, ученые провели дейтерий-водородную замену. Дело в том, что дейтерий, он же тяжелый водород, может встать на место обычного водорода, только когда водород находится в составе функциональной группы. Если в какой-то молекуле происходит такая замена, ее пик на масс-спектре смещается. Оказалось, что для древнего битума на одну замену больше, по сравнению со свежим. Из этого авторы делают вывод, что после разложения в смеси кроме молекул с одной ОН-группой появились молекулы с двумя ОН-группами.

Итоги работы ученых изложены в статье, опубликованной в журнале Journal of Mass Spectrometry.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп защита растений информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.