Яркий огненный шар проникал по небу над горами, ледниками и еловыми лесами возле города Ривельсток в Британской Колумбии, Канада, вечером 31 марта 1965 года. Фрагменты этого метеорита, обнаруженные бобр -ловцами, упали на озеро. Слой льда спас их от глубины и позволил ученым заглянуть в рождение солнечной системы.
Почти 60 лет спустя миссия Осирис-Рекса НАСА вернулась из космоса с образцом астероида по имени Бенну, аналогично тем, который шел дождь, над Ревелстоком. Наша исследовательская группа опубликовала химический анализ этих образцов, давая представление о том, как некоторые из ингредиентов для жизни могли впервые появиться на Земле.
СМОТРЕТЬ: Ученые НАСА представили первое, что образец астероидов, связанный с приближением, вернулся к нам
Родившись в годы, заключавшись в падении метеорита Revelstoke, мы вдвоем провели свою карьеру в коллекциях метеоритов Смитсоновского учреждения в Вашингтоне, округ Колумбия, и в Музее естественной истории в Лондоне. Мы мечтали изучить образцы из астероида, подобного Revelstoke, собранным космическим кораблем.
Затем, почти два десятилетия назад, мы начали превращать эти мечты в реальность. Мы присоединились к миссионерской команде Osiris-Rex в НАСА, которая была направлена на то, чтобы отправить космический корабль для сбора и возврата астероидного образца на Землю. После того, как эти образцы появились 24 сентября 2023 года, мы должны были погрузиться в рассказ о скале, льду и воде, которые намекают на то, как жизнь могла бы сформироваться на земле.
На этой иллюстрации космический корабль Осирис-Рекса НАСА собирает образец из астероида Бенну. Изображение через
НАСА/Годдард/Университет Аризоны.
CI хондриты и астероид Бенну
Чтобы узнать об астероиде — каменистом или металлическом объекте на орбите вокруг солнца — мы начали с изучения метеоритов.
Астероиды, такие как Бенну, являются скалистыми или металлическими объектами на орбите вокруг Солнца. Метеориты — это кусочки астероидов и других природных инопланетных объектов, которые переживают огненное погружение на поверхность Земли.
Мы действительно хотели изучить астероид, похожий на набор метеоритов, называемых хондритами, компоненты которых образовались в облаке газа и пыли на рассвете солнечной системы миллиарды лет назад.
Метеорит Revelstoke находится в группе под названием CI Chondrites. Лабораторные композиции CI хондритов по существу идентичны, минус водород и гелий, до состава элементов, переносимых конвекцией изнутри солнца и измеренных во внешнем слое Солнца. С тех пор, как их компоненты сформировались миллиарды лет назад, они как химически неизменные капсулы времени для ранней солнечной системы.
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Какая миссия НАСА по изучению металлического астероида может научить нас о ядре Земли
Таким образом, геологи используют химические композиции CI хондритов в качестве конечного эталонного стандарта для геохимии. Они могут сравнить композиции всего, от других хондритов до земных скал. Любые различия от композиции CI хондрита произошли бы через те же процессы, которые образовали астероиды и планеты.
CI хондриты богаты глиной и образуются, когда лед растаял в древнем астероиде, изменяя камень. Они также богаты пребиотическими органическими молекулами. Некоторые из этих типов молекул являются строительными блоками для жизни.
Эта комбинация породы, воды и органики является одной из причин, по которой Осирис-Рекс решил попробовать богатую органическим астероидом Бенну, где можно найти воду и органические соединения, необходимые для происхождения жизни.
Эвапориты — наследие древнего рассола
С тех пор, как 24 сентября 2023 года образцы Бенну вернулись на Землю, мы и наши коллеги на четырех континентах потратили сотни часов, изучая их.
Инструменты на космическом корабле Osiris-Rex сделали наблюдения за отраженным светом, который выявил наиболее распространенные минералы и органические вещества, когда он был рядом с астероидом Бенну. Наш анализ в лаборатории показал, что композиции этих образцов выстроились в очередь с этими наблюдениями.
Образцы в основном представляют собой богатую водой глину с минералами сульфида, карбоната и оксида железа. Это те же минералы, которые можно найти в CI -хондритах, таких как Revelstoke. Однако открытие редких минералов в образцах Бенну удивило нас обоих. Несмотря на наш многолетний опыт изучения метеоритов, мы никогда не видели многих из этих минералов.
Мы обнаружили, что минералы преобладают натрий, включая карбонаты, сульфаты, хлориды и фториды, а также хлорид калия и фосфат магния. Эти минералы не образуются только тогда, когда вода и скала реагируют. Они образуются, когда вода испаряется.
Возвращающаяся капсула, содержащая образец, собранная у астероида Бенну в октябре 2020 года космическим кораблем Осирис-Рекса НАСА, появится вскоре после прикосновения в пустыне в диапазоне тестов и обучения Министерства обороны в Дюгэй, штат Юта, США, 24 сентября 2023 года. Фото НАСА/Киган Барбер через Reuters.
Мы никогда не видели большинства из этих богатых натрием минералов в метеоритах, но иногда они встречаются в высушенных ложе озера на Земле, как озеро Сирлс в Калифорнии.
Скалы Бенну сформировались 4,5 миллиарда лет назад на более крупном родительском астероиде. Этот астероид был влажным и грязным. Под поверхностью карманы воды, возможно, всего в нескольких футах поперечных, испарившись, оставляя минералы эвапорита, которые мы нашли в образце. Тот же процесс испарения также сформировал древние ложе озера, мы видели эти минералы на Земле.
СМОТРЕТЬ: НАСА выпускает первые изображения из приземления Osiris-Rex на астероиде
Родительский астероид Бенну, вероятно, разорвался 1-2 миллиарда лет назад, и некоторые из фрагментов собрались вместе, чтобы сформировать кучу обломков, которую мы знаем как Бенну.
Эти минералы также встречаются на ледяных телах во внешней солнечной системе. Яркие отложения на карликовой планете Ceres, крупнейшем корпусе в астероидном поясе, содержат карбонат натрия. Миссия Кассини измеряла тот же минерал в пляках на луне Сатурна.
Мы также узнали, что эти минералы, образующиеся, когда вода испаряется, исчезают, когда снова подвергаются воздействию воды — даже с крошечным количеством воды, найденной в воздухе. После изучения некоторых образцов Бенну и их минералов, исследователи хранили образцы в воздухе. Это то, что мы делаем с метеоритами.
К сожалению, мы потеряли эти минералы, поскольку влага в воздухе на земле заставила их раствориться. Но это объясняет, почему мы не можем найти эти минералы в метеоритах, которые были на земле на протяжении десятилетий до веков.
К счастью, большинство образцов были сохранены и транспортированы в азоте, защищены от следы воды в воздухе.
Пока ученые не смогли провести контролируемое возвращение образца с космическим кораблем и тщательно курировать и сохранить образцы в азоте, мы никогда не видели этот набор минералов в метеорите.
Неожиданное открытие
Перед возвращением образцов космический корабль Osiris-Rex провел более двух лет, делая наблюдения вокруг Бенну. Начиная с этих двух лет работы, исследователи узнали, что поверхность астероида покрыта каменистыми валунами.
Мы могли видеть, что астероид богат углеродными и водяными глинами, и мы увидели вены белого карбоната, наносящих длину несколько футов, осажденные древней жидкой водой. Но то, что мы не могли видеть из этих наблюдений, было более редкими минералами.
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: НАСА ДАРТ Космический корабль барана в астероид в защите испытания
Мы использовали множество методов для прохождения возвращенного образца по одному крошечному зерну за раз. Они включали КТ-сканирование, электронную микроскопию и рентгеновскую дифракцию, каждая из которых позволила нам взглянуть на скалу в масштабе, невозможной на астероиде.
Приготовление ингредиентов на всю жизнь
Из солей, которые мы определили, мы могли бы сделать вывод состава соленой воды, из которой они сформировались, и посмотреть, как она изменилась со временем, становясь более богатым натрием.
Эта соленая вода была бы идеальным местом для новых химических реакций и для образования органических молекул.
В то время как наша команда охарактеризовала соли, наши коллеги-органические химики были заняты идентифицируя молекулы на основе углерода, присутствующие в Бенну. Они обнаружили неожиданно высокий уровень аммиака, необходимый строительный блок аминокислот, которые образуют белки в живой материи. Они также обнаружили все пять нуклеобаз, которые составляют часть ДНК и РНК.
Основываясь на этих результатах, мы бы рискнули предположить, что эти соленые стручки жидкости были бы идеальной средой для формирования все более сложных органических молекул, таких как виды, которые составляют жизнь на Земле.
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Космические миссии в этом мире, чтобы посмотреть в 2025 году
Когда астероиды, такие как Бенну, попали в молодую землю, они могли бы предоставить полный пакет сложных молекул и ингредиентов, необходимых для жизни, таких как вода, фосфат и аммиак. Вместе эти компоненты могли бы посеять изначально бесплодный ландшафт Земли для производства обитаемого мира.
Без этой ранней бомбардировки, возможно, когда кусочки метеорита Revelstoke приземлились через несколько миллиардов лет, эти фрагменты из космоса не попали бы в ландшафт, перемежаемый ледниками и деревьями.
Эта статья переиздана из разговора по лицензии Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.
