Planeta Bennu zawiera „oryginalne elementy” Układu Słonecznego

Mikrofotografia ciemnej cząstki Bennu o długości około 1 milimetra z jasną powłoką fosforanową. Po prawej stronie od korpusu oddzielono mniejszą część. Źródło obrazu: od Lauretta & Connolly i in. (2024) Meteorytyka i nauki planetarne, doi:10.1111/maps.14227

NASA’S Ozyrys-Rex Misja była w stanie odzyskać próbkę z asteroidy Bennu, ujawniając, że zawiera ona niezbędne materiały dla Układu Słonecznego i możliwe oznaki obecności wody w przeszłości. Odkrycie to dostarcza cennych informacji na temat warunków panujących we wczesnym Układzie Słonecznym i możliwych źródeł życia.

Głębokie zanurzenie się w próbce skał i pyłu przywiezionej przez misję NASA OSIRIS-REx pod przewodnictwem Uniwersytetu Arizony z bliskiej Ziemi asteroidy Bennu ujawniło kilka długo oczekiwanych niespodzianek.

Zespół zajmujący się analizą próbek OSIRIS-REx odkrył, że asteroida Bennu zawiera oryginalne składniki, które utworzyły nasz Układ Słoneczny. Pył asteroidowy zawiera dużo węgla i azotu, a także związków organicznych, z których wszystkie są niezbędnymi składnikami życia, jakie znamy. Próbka zawiera także fosforan sodu i magnezu, co było zaskoczeniem dla zespołu badawczego, ponieważ nie wykazano go w danych teledetekcyjnych zebranych przez sondę Bennu. Jej obecność w próbce sugeruje, że asteroida mogła oddzielić się od małego, dawno zaginionego, prymitywnego świata oceanicznego.

Próbkowa kapsuła powrotna z misji NASA OSIRIS-REx jest widoczna wkrótce po wylądowaniu na pustyni 24 września 2023 r. na Poligonie Testowo-Szkoleniowym Departamentu Obrony w Utah. Próbkę pobrano z asteroidy Bennu w październiku 2020 roku przez należącą do NASA sondę kosmiczną OSIRIS-REx. Źródło zdjęcia: NASA/Kegan Barber

Próbny lot i dostawa Pino

Sonda kosmiczna OSIRIS-REx wystartowała 8 września 2016 r. i rozpoczęła podróż w stronę bliskiej Ziemi asteroidy Bennu, aby pobrać próbki skał i pyłu z powierzchni. OSIRIS-REx była pierwszą amerykańską misją, w ramach której pobrano próbkę z asteroidy. Sonda kosmiczna dostarczyła na Ziemię próbkę o wadze 4,3 uncji, czyli 121,6 grama, 24 września 2023 r.

„W końcu możliwość zapoznania się z próbką OSIRIS-REx pobraną od Bennu, po tylu latach, jest bardzo ekscytująca” – powiedział Dante Lauretta, główny badacz projektu OSIRIS-REx. Ozyrys-Rex „To odkrycie nie tylko odpowiada na długotrwałe pytania dotyczące wczesnego Układu Słonecznego, ale także otwiera nowe możliwości badań nad powstawaniem Ziemi jako planety nadającej się do zamieszkania. Idee opisane w artykule przeglądowym wzbudziły jeszcze większą ciekawość, co skłoniło nas do eksploruj głębiej.”

Loretta jest współautorką artykułu badawczego opublikowanego w Meteorologia i planetologia Co szczegółowo opisuje naturę próbki asteroidy. Publikacja pełni także funkcję wprowadzenia Katalog próbek Binozasób internetowy, w którym informacje o próbce są udostępniane społeczeństwu i gdzie naukowcy mogą poprosić o materiały przykładowe do własnych badań.

„Publikacja pierwszego artykułu pod kierunkiem dr Loretty i dr Connolly’ego, opisującego próbkę Bennu, stanowi ekscytujący kamień milowy dla misji oraz dla Laboratorium Lunar and Planetary Laboratory” – powiedział Mark Marley, dyrektor Laboratorium Lunar and Planetary Laboratory na uniwersytecie z Arizony i kierownik Wydziału Nauk Planetarnych. „Wydział, naukowcy i studenci będą nadal badać próbkę przez nadchodzące lata i dziesięciolecia.” „Na razie możemy sobie jedynie wyobrazić historie o początkach naszej planety i życiu, które będzie opowiedziane przez ziarna Bennu już w naszych laboratoriach.”

Widok z lotu ptaka na jeden z pojemników zawierających skały i pył z asteroidy Bennu, ze skalą instrumentu oznaczoną w centymetrach. Prawa autorskie: NASA/Erica Blumenfeld i Joseph Aebersold

„Wodna przeszłość” Pino?

Analiza próbki asteroidy Bennu ujawniła ciekawe spostrzeżenia na temat składu asteroidy. Próbka, w której dominują minerały ilaste, zwłaszcza serpentyny, odzwierciedla rodzaj skał występujących w grzbietach śródoceanicznych Ziemi, gdzie materiał z płaszcza – warstwy pod skorupą ziemską – spotyka się z wodą.

W wyniku tej interakcji między wodą oceaniczną a materiałem płaszcza Ziemi powstają gliny i różnorodne minerały, w tym węglany, tlenki żelaza i siarczki żelaza. Jednak najbardziej zaskakującym odkryciem w próbce Bennu była obecność rozpuszczalnych w wodzie fosforanów, powiedziała Laurita. Związki te są biochemicznymi składnikami wszystkich form życia znanych obecnie na Ziemi.

Podobny fosforan wykryto w próbce asteroidy Ryugu dostarczonej przez misję Hayabusa 2 Japońskiej Agencji Badań Kosmicznych w 2020 r. Jednak fosforan sodu i magnezu wykryty w próbce Bennu wyróżnia się brakiem zanieczyszczeń, które przypominają małe pęcherzyki innych minerałów uwięziony wewnątrz skały, a wielkość jego ziaren nie jest niespotykana w żadnej próbce meteorytu, stwierdziła Laurita.

Odkrycie fosforanów sodu i magnezu w próbce Bennu rodzi pytania dotyczące procesów geochemicznych, które połączyły te pierwiastki, a także dostarcza cennych wskazówek na temat historycznych warunków Bennu.

„Obecność i stan fosforanów, wraz z innymi pierwiastkami i związkami na Bennu, wskazuje na wodnistą przeszłość asteroidy. Jest prawdopodobne, że Bennu było kiedyś częścią bardziej wilgotnego świata. Chociaż hipoteza ta wymaga dalszych badań” – stwierdziła Lauretta.

Ta mozaika przedstawiająca Bennu została utworzona na podstawie obserwacji przeprowadzonych przez należącą do NASA sondę kosmiczną OSIRIS-REx, która znajdowała się w pobliżu asteroidy przez ponad dwa lata. Prawa autorskie: NASA/Goddard/Uniwersytet Arizony

O młodym Układzie Słonecznym

Pomimo prawdopodobnej historii interakcji z wodą, Bennu pozostaje chemicznie prymitywną asteroidą, a jej proporcje pierwiastków są bardzo podobne do proporcji Słońca.

„Próbka, którą przywieźliśmy, to największy obecnie zbiornik niezmienionego materiału asteroidowego na Ziemi” – powiedziała Loretta.

Formowanie się asteroid daje wgląd w początki naszego Układu Słonecznego, ponad 4,5 miliarda lat temu. Skały zachowały swój pierwotny stan i nie stopiły się ani nie stwardniały od czasu ich powstania, co potwierdza ich dziewiczy charakter i starożytne pochodzenie.

Ta grafika koncepcyjna przedstawia statek kosmiczny OSIRIS-REx (Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security – Regolith Explorer) nawiązujący kontakt z asteroidą Bennu za pomocą mechanizmu ramienia próbkowego Touch-And-Go (TAGSAM). Misja pomyślnie wysłała na Ziemię próbkę powłoki powierzchni Bennu w celu zbadania. Prawa autorskie: NASA

Wskazówki dotyczące podstawowych elementów składowych życia

Zespół potwierdził również, że asteroida jest bogata w węgiel i azot. Pierwiastki te są niezbędne do zrozumienia środowiska, w którym powstały materiały Bennu, oraz procesów chemicznych, które przekształciły proste pierwiastki w złożone cząsteczki, które mogą położyć podwaliny pod życie na Ziemi.

„Wyniki te podkreślają znaczenie zbierania i badania materiału z asteroid takich jak Bennu — zwłaszcza materiału o małej gęstości, który zazwyczaj spala się po wejściu w ziemską atmosferę” – stwierdziła Lauretta. „Materiały te są kluczem do rozwikłania złożonych procesów powstawania Układu Słonecznego i biochemii, które mogły przyczynić się do pojawienia się życia na Ziemi”.

Co wtedy

W nadchodzących miesiącach dziesiątki innych laboratoriów w Stanach Zjednoczonych i na całym świecie otrzymają części próbki Bennu z należącego do NASA Johnson Space Center w Houston, a w ciągu najbliższych kilku lat oczekuje się, że więcej artykułów naukowych opisujących próbkę Bennu zostanie opublikowanych przez sondę OSIRIS- Zespół analizy próbek REx.

„Próbki Bennu to niesamowicie piękne skały pozaplanetarne” – powiedział współautor badania Harold Connolly, naukowiec zajmujący się próbkami z misji, który kieruje zespołem analiz próbek, profesor na Uniwersytecie Rowan w Glassboro w stanie New Jersey i badacz wizytujący na Uniwersytecie w Arizonie. Co tydzień „Zespół zajmujący się analizą próbek OSIRIS-REx dostarcza nowe i czasami zaskakujące wyniki, które pomagają nałożyć istotne ograniczenia na pochodzenie i ewolucję planet podobnych do Ziemi”.

Odniesienie: „Asteroida (101955) Bennu w laboratorium: Charakterystyka próbki zebranej przez OSIRIS-REx” autorstwa Dante S. Loretta, Harold C. Connolly, Joseph E. Aebersold, Connell M. Lub. D. Aleksandra, Ronalda L. Ballouz, Jessica J. Barnes, Helena C. Bates, Carina A. Bennett, Laurinne Blanche, Erika H. Blumenfeld, Simon J. Clemett, George D. Cody, Daniella N. DellaGiustina, Jason P. Dworkin, Scott A. Eckley, Dionysis I. Foustoukos, Ian A. Franchi, Daniel P. Glavin, Richard C. Greenwood, Pierre Haenecour, Victoria E. Hamilton, Dolores H. Hill, Takahiro Hiroi, Kana Ishimaru, Fred Jourdan, Hannah H. Kaplan, Lindsay P. Keller, Ashley J. King, Piers Koefoed, Melissa K. Kontogiannis, Loan Le, Robert J. Macke, Timothy J. McCoy, Ralph E. Milliken, Jens Najorka, Ann N. Nguyen, Maurizio Pajola, Anjani T. Polit, Kevin Reitera, Heather L. Roper, Sarah S. Russella, Andrew J. Ryana, Scotta A. Sandford, Paul F. Scofielda, Cody’ego D. Schultz, Laura B. Seifert, Shogo Tachibana, Cathy L. Thomas-Kiberta, Michelle S. Thompson, Valerie Tu, Filippo Tosperti, Qun Wang, Thomas J. Zija, C.W. w Woolner, 26 czerwca 2024 r., Meteorologia i planetologia.
DOI: 10.1111/maps.14227