Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
19 июля 2018, четверг, 06:25
Facebook Twitter VK.com Telegram

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

СКОЛКОВО

РЕГИОНЫ

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
Loading...
Подпишитесь
чтобы вовремя узнавать о новых спектаклях и других мероприятиях ProScience театра!
3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi автоматизация бизнеса Адыгея акустика Александр Лавров альтернативная энергетика «Ангара» антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика аутизм Байконур бактерии бедность библиотеки биология биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера бозон Хиггса Византия викинги вирусы военная полиция Вольное историческое общество воспитание Вселенная вулканология гаджеты генетика география геология геофизика глобальное потепление гравитация грибы грипп дельфины демография демократия дети динозавры ДНК Древний Египет естественные и точные науки животные жизнь вне Земли Западная Африка защита диссертаций землетрясение змеи зоопарк зрение Иерусалим изобретения иммунология инновации интернет инфекции информационные технологии искусственный интеллект ислам историческая политика история история искусства история России история цивилизаций История человека. История институтов исчезающие языки карикатура картография католицизм квантовая физика квантовые технологии КГИ киты климатология комета кометы компаративистика компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор космос криминалистика культура культурная антропология лазер Латинская Америка лексика лженаука лингвистика Луна мамонты Марс математика материаловедение МГУ медицина междисциплинарные исследования местное самоуправление метеориты микробиология Минобрнауки мифология млекопитающие мобильные приложения мозг моллюски Монголия музеи НАСА насекомые научный юмор неандертальцы нейробиология неолит Нобелевская премия НПО им.Лавочкина обезьяны обучение общество О.Г.И. одаренные дети онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты педагогика планетология погода подготовка космонавтов популяризация науки право преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека Протон-М психоанализ психология психофизиология птицы РадиоАстрон ракета растения РБК РВК РГГУ регионоведение религиоведение рептилии РКК «Энергия» робототехника Роскосмос Роспатент Россотрудничество русский язык рыбы Сергиев Посад сердце Сингапур сланцевая революция смертность СМИ Солнце сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология физическая антропология финансовый рынок фольклор химия христианство Центр им.Хруничева черные дыры школа эволюция экология эмбриональное развитие эпидемии эпидемиология этнические конфликты этология Юпитер ядерная физика язык

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129090, г. Москва, Проспект Мира, дом 19, стр.1, пом.1, ком.5
Телефон: +7 495 980 1894.
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. 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, 1998–2014.