Ранний анализ образца астероида Бенну, доставленного миссией NASA OSIRIS-REx, выявил пыль, богатую углеродом, азотом и органическими соединениями, все из которых являются необходимыми компонентами для жизни, какой мы ее знаем. Образец, в котором преобладают глинистые минералы, в частности серпентин, отражает тип породы, встречающейся в срединно-океанических хребтах на Земле.
Фосфат магния-натрия, обнаруженный в образце, намекает на то, что астероид мог отколоться от древнего, небольшого, примитивного океанического мира. Фосфат стал сюрпризом для команды, поскольку этот минерал не был обнаружен космическим аппаратом OSIRIS-REx во время его нахождения на Бенну.
В то время как аналогичный фосфат был обнаружен в образце астероида Рюгу, доставленном миссией Хаябуса-2 (JAXA) в 2020 году, фосфат магния-натрия, обнаруженный в образце Бенну, выделяется своей чистотой (то есть отсутствием других материалов, входящих в состав минерала) и размером его зерен, беспрецедентным для любого образца метеорита.
Ученые с нетерпением ждали возможности покопаться в 4,3-унцовом (121,6 грамма) нетронутом образце астероида Бенну, собранном миссией NASA OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, and Security – Regolith Explorer) с тех пор, как он был доставлен на Землю прошлой осенью. Они надеялись, что материал будет содержать секреты прошлого Солнечной системы и пребиотической химии, которая могла привести к возникновению жизни на Земле. Ранний анализ образца Бенну, опубликованный 26 июня в Meteoritics & Planetary Science, показывает, что это волнение было оправданным.
Группа анализа образцов OSIRIS-REx обнаружила, что Бенну содержит исходные ингредиенты, которые сформировали нашу Солнечную систему. Пыль астероида богата углеродом и азотом, а также органическими соединениями, все из которых являются необходимыми компонентами для жизни, какой мы ее знаем. Образец также содержит фосфат магния-натрия, что стало сюрпризом для исследовательской группы, поскольку он не был обнаружен в данных дистанционного зондирования, собранных космическим аппаратом в Бенну. Его присутствие в образце намекает на то, что астероид мог отколоться от давно исчезнувшего, крошечного, примитивного океанического мира.
Анализ образца Бенну раскрыл интригующие сведения о составе астероида. Образец, в котором преобладают глинистые минералы, в частности серпентин, отражает тип породы, встречающейся в срединно-океанических хребтах на Земле, где материал из мантии, слоя под земной корой, встречается с водой.
Это взаимодействие не просто приводит к образованию глины; оно также приводит к образованию различных минералов, таких как карбонаты, оксиды железа и сульфиды железа. Но самым неожиданным открытием является наличие водорастворимых фосфатов. Эти соединения являются компонентами биохимии для всех известных сегодня форм жизни на Земле.
В то время как аналогичный фосфат был обнаружен в образце астероида Рюгу, доставленном миссией Хаябуса-2 (JAXA) в 2020 году, фосфат магния-натрия, обнаруженный в образце Бенну, выделяется своей чистотой (то есть отсутствием других материалов в минерале) и размером его зерен, беспрецедентным для любого образца метеорита.
Крошечная часть образца астероида Бенну, возвращенного миссией NASA OSIRIS-REx, показана на снимках с микроскопа. На верхней левой панели показана темная частица Бенну длиной около миллиметра с внешней коркой из яркого фосфата. На трех других панелях показаны постепенно увеличивающиеся изображения фрагмента частицы, которая отделилась вдоль яркой жилы, содержащей фосфат, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа. Из работы Лоретты и Коннолли и др. (2024) Метеоритика и планетарная наука, doi:10.1111/maps.14227
Обнаружение фосфатов магния и натрия в образце Бенну поднимает вопросы о геохимических процессах, которые концентрировали эти элементы, и дает ценную информацию об исторических условиях Бенну.
«Наличие и состояние фосфатов, а также других элементов и соединений на Бенну, предполагает водное прошлое астероида», — сказал Данте Лауретта, соавтор статьи и главный исследователь OSIRIS-REx в Университете Аризоны в Тусоне. «Бенну потенциально мог когда-то быть частью более влажного мира. Хотя эта гипотеза требует дальнейшего изучения».
«OSIRIS-REx дал нам именно то, на что мы надеялись: большой нетронутый образец астероида, богатый азотом и углеродом, из некогда влажного мира», — сказал Джейсон Дворкин, соавтор статьи и научный сотрудник проекта OSIRIS-REx в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.
Несмотря на возможную историю взаимодействия с водой, Бенну остается химически примитивным астероидом, пропорции элементов которого очень напоминают пропорции Солнца.
«Образец, который мы вернули, на данный момент является крупнейшим резервуаром неизмененного астероидного материала на Земле», — сказала Лоретта.
Эта композиция предлагает взгляд на ранние дни нашей солнечной системы, более 4,5 миллиардов лет назад. Эти породы сохранили свое первоначальное состояние, не расплавившись и не затвердев повторно с момента своего возникновения, что подтверждает их древнее происхождение.
Команда подтвердила, что астероид богат углеродом и азотом. Эти элементы имеют решающее значение для понимания среды, в которой возникли материалы Бенну, и химических процессов, которые преобразовали простые элементы в сложные молекулы, потенциально закладывая основу для жизни на Земле.
«Эти результаты подчеркивают важность сбора и изучения материала с таких астероидов, как Бенну, — особенно материала с низкой плотностью, который обычно сгорает при входе в атмосферу Земли», — сказала Лоретта. «Этот материал является ключом к разгадке сложных процессов формирования солнечной системы и пребиотической химии, которая могла способствовать возникновению жизни на Земле».
В ближайшие месяцы еще десятки лабораторий в Соединенных Штатах и по всему миру получат части образца Бенну из Космического центра имени Джонсона НАСА в Хьюстоне, а в ближайшие несколько лет ожидается появление еще большего количества научных статей, описывающих анализ образца Бенну, от группы анализа образцов OSIRIS-REx.
«Образцы Бенну — это соблазнительно красивые внеземные породы», — сказал Гарольд Коннолли, соавтор статьи и научный сотрудник миссии OSIRIS-REx в Университете Роуэна в Глассборо, штат Нью-Джерси. «Каждую неделю анализ, проводимый группой анализа образцов OSIRIS-REx, дает новые и порой удивительные результаты, которые помогают установить важные ограничения на происхождение и эволюцию планет земного типа».
Запущенный 8 сентября 2016 года космический аппарат OSIRIS-REx отправился к околоземному астероиду Бенну и собрал образец камней и пыли с поверхности. OSIRIS-REx, первая американская миссия по сбору образца с астероида, доставила образец на Землю 24 сентября 2023 года.
Центр космических полетов имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, обеспечивал общее управление миссией, системную инженерию, а также безопасность и обеспечение миссии OSIRIS-REx. Данте Лауретта из Университета Аризоны в Тусоне является главным исследователем. Университет руководит научной группой и планированием научных наблюдений миссии и обработкой данных. Lockheed Martin Space в Литтлтоне, штат Колорадо, построила космический корабль и обеспечила управление полетом. Goddard и KinetX Aerospace отвечали за навигацию космического корабля OSIRIS-REx. Кураторство OSIRIS-REx осуществляется в NASA Johnson. Международное партнерство в этой миссии включает лазерный высотомер OSIRIS-REx от CSA (Канадское космическое агентство) и научное сотрудничество по образцам астероидов с миссией Hayabusa2 JAXA. OSIRIS-REx является третьей миссией в программе NASA New Frontiers, управляемой Центром космических полетов имени Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, для Управления научных миссий агентства в Вашингтоне.