Астероид Бенну, один из самых изученных объектов вблизи Земли, предоставляет ученым бесценные данные о происхождении воды и органики в Солнечной системе. Благодаря миссии NASA OSIRIS-REx в 2023 году на Землю были доставлены уникальные образцы его поверхности, которые помогли раскрыть химические и физические процессы, происходившие миллиарды лет назад. Эти находки, включая соли, аминокислоты, нуклеобазы и органические соединения, позволяют изучить условия, в которых могли возникнуть первые строительные блоки жизни.
Ключевые открытия миссии OSIRIS-REx
Миссия OSIRIS-REx стартовала в 2016 году и спустя два года достигла Бенну, небольшого астероида диаметром около 500 метров, расположенного на орбите близкой к Земле. Основной задачей миссии было собрать пробы вещества, которые не подверглись воздействию земной атмосферы, и доставить их в лабораторию для анализа. Это позволило сохранить хрупкие соединения, такие как соли и органика, которые могли бы разрушиться при попадании на Землю в естественных условиях.
Внешняя часть закрытой капсулы с образцами грунта с поверхности астероида Бенну. Основная часть возвращенного вещества находится внутри капсулы. Credit: NASA/Erika Blumenfeld & Joseph Aebersold
Доставленные образцы подверглись анализу с использованием современных методов, включая химическую микроскопию и спектроскопию. Исследования, опубликованные в журналах Nature Astronomy и Nature, выявили множество уникальных особенностей Бенну, важных для понимания истории ранней Солнечной системы.
Соли и вода в недрах Бенну
Анализ показал, что образцы с астероида содержат разнообразные минеральные соли, богатые натрием, такие как фосфаты, карбонаты, сульфаты, хлориды и фториды. Эти соли сформировались в результате испарения жидкой воды, которая существовала в недрах родительского тела Бенну миллиарды лет назад.
Момент прикосновения космического аппарата OSIRIS-REx к астероиду Бенну для забора образцов поверхностного материала. Credit: OSIRIS-REx, University of Arizona, NASA, Goddard Scientific Visualization Studio
Вода, заполнявшая поры пород, растворяла химические элементы, включая натрий, калий, кальций и хлориды. Со временем эта жидкость испарялась, оставляя после себя соли. Ученые предполагают, что испарение воды происходило при температуре ниже 100 градусов по Цельсию, когда внутренние части планетезимали нагревались за счет радиоактивного распада изотопов.
Обнаружение солей подтверждает, что жидкая вода была важным фактором в эволюции вещества астероида. Это также поднимает вопрос о возможности существования химических реакций, которые могли бы привести к формированию простейших органических молекул.
Органика: аминокислоты и нуклеобазы
Второе исследование выявило богатое содержание органических соединений в образцах с Бенну. Среди них были обнаружены: 14 из 20 аминокислот, входящих в состав белков живых организмов на Земле, включая глицин и аланин; 19 редких аминокислот, не встречающихся в известной биологии; все пять нуклеобаз ДНК и РНК: аденин, гуанин, цитозин, тимин и урацил.
Присутствие нуклеобаз и аминокислот стало важным открытием, так как эти соединения являются основными компонентами жизни. Исследователи также выявили в образцах большое количество соединений аммиака и азота, которые сформировались в холодных внешних областях Солнечной системы миллиарды лет назад.
Художественное представление молодой Солнечной системы. Credit: NASA
Богатство органики на Бенну превышает сложность земной биологии, это позволяет предположить, что его родительское тело могло быть частью внешних регионов Солнечной системы, где стабилен аммиак и летучие льды.
Роль воды и пребиотического синтеза
Обнаружение воды и органических соединений на Бенну имеет важное значение для понимания происхождения жизни. Жидкая вода могла быть средой для химических реакций, приводящих к образованию первых биологических молекул. Присутствие аммиака и азотистых соединений, а также нуклеобаз указывает на то, что пребиотические процессы могли происходить на астероиде в прошлом.
Ученые предполагают, что испарение воды из недр родительского тела Бенну могло стимулировать реакции, в результате которых формировались органические молекулы. Эти процессы могут быть аналогичны тем, которые происходили на ранней Земле.
Значение для исследований Солнечной системы
Бенну представляет собой «капсулу времени», сохранившую данные о химических процессах, происходивших на ранних этапах формирования планет. Его изучение дает ключ к пониманию миграции воды и органики в Солнечной системе, а также механизмов, которые могли способствовать появлению жизни на Земле.
Фотография астероида Бенну, полученная космическим аппаратом OSIRIS-REx 16 ноября 2018 года с расстояния 136 километров. Credit: NASA/Goddard/University of Arizona
Миссия OSIRIS-REx также подтверждает, что внутренние планеты, включая Землю, могли получить воду и органику из внешних регионов Солнечной системы. Ледяные планетезимали, такие как родительское тело Бенну, переносили летучие вещества в сторону Солнца, где они могли интегрироваться в состав планет.
Перспективы дальнейших исследований
Открытия на Бенну ставят новые вопросы о том, как происходило взаимодействие воды, органики и минералов в ранней Солнечной системе. Будущие миссии, такие как анализ других астероидов и комет, помогут дополнить эту картину и приблизить нас к разгадке вопроса: как возникла жизнь?
Капсула с образцами грунта с поверхности астероида Бенну. Credit: NASA/Keegan Barber
Образцы с Бенну – это не только научный прорыв, но и подтверждение того, что наша Галактика полна удивительных возможностей для исследований, которые помогут человечеству понять свое место во Вселенной. Миссия OSIRIS-REx стала важным шагом на этом пути, открывая новые горизонты в изучении истории Солнечной системы и происхождения жизни.