Analiza próbki materiału pochodzącego z planetoidy Bennu pozwoliła odkryć ważne związki chemiczne, które stanowią budulce życia oraz uzyskać argumenty za tym, że Bennu mogła być częścią wodnego świata, dając wgląd w warunki, w jakich powstawał Układ Słoneczny oraz w jego chemię prebiotyczną.
-
Wstępna analiza próbki materiału pochodzącego z planetoidy Bennu dostarczonej przez misję NASA OSIRIS-REx ujawniła pył bogaty w węgiel, azot i związki organiczne, z których wszystkie są niezbędnymi składnikami życia, jakie znamy. Próbka, zdominowana przez minerały ilaste, zwłaszcza serpentyny, doskonale oddaje rodzaj skał występujących na ziemskich grzbietach śródoceanicznych.
-
Fosforan magnezu i sodu znaleziony w próbce wskazuje, że planetoida mogła odłamać się od dawnego, małego świata oceanicznego. Fosforan był zaskoczeniem dla zespołu, ponieważ minerał nie został wykryty przez sondę OSIRIS-REx podczas pobytu w Bennu.
-
O ile podobny fosforan odkryto w próbce planetoidy Ryugu dostarczonej przez misję Hayabusa2 JAXA (Japońskiej Agencji Badań Kosmicznych) w 2020 r., o tyle fosforan magnezu i sodu wykryty w próbce Bennu wyróżnia się czystością (tzn. brakiem innych zawartych w nim materiałów) i wielkością ziaren niespotykanej w żadnej innej próbce meteorytu.
Na zdjęciu: mozaika przedstawiająca planetoidę Bennu utworzona na podstawie obserwacji przeprowadzonych przez należącą do NASA sondę kosmiczną OSIRIS-REx, która znajdowała się w pobliżu planetoidy przez ponad dwa lata. Źródło: NASA/Goddard/Uniwersytet Arizony
Skład planetoidy Bennu
Naukowcy z niecierpliwością czekali na możliwość zbadania próbki materiału z planetoidy Bennu o masie 121,6 grama pobranej przez misję NASA OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, and Security – Regolith Explorer) od chwili jej dostarczenia na Ziemię. Mieli nadzieję, że materiał skrywa tajemnice przeszłości Układu Słonecznego i chemii prebiotycznej, która mogła doprowadzić do powstania życia na Ziemi. Wstępna analiza próbki Bennu, opublikowana niedawno w Meteoritics & Planetary Science, pokazuje, że ta ekscytacja była uzasadniona.
Zespół analizy próbek OSIRIS-REx odkrył, że Bennu zawiera oryginalne składniki, które utworzyły nasz Układ Słoneczny. Pył planetoidy jest bogaty w węgiel i azot, a także związki organiczne, które są niezbędnymi składnikami życia, jakie znamy. Próbka zawiera także fosforan magnezu i sodu, co było zaskoczeniem dla zespołu badawczego, ponieważ nie wykazano tego w danych teledetekcyjnych zebranych przez sondę kosmiczną w Bennu. Ich obecność w próbce wskazuje, że planetoida mogła odłamać się od dawnego, małego, prymitywnego świata oceanicznego.
Na zdjęciu: widok ośmiu tacek na próbki zawierających materiał z planetoidy Bennu. Pył i kamienie wsypano na tace z górnej płyty głowicy mechanizmu pobierania próbek typu Touch-and-Go (TAGSAM). Z tej wylewki zebrano 51,2 grama, co dało końcową masę próbki planetoidy wynoszącą 121,6 grama. Źródło: NASA/Erika Blumenfeld i Joseph Aebersold
Dowody na obecność wody w materii pochodzącej z planetoid
Analiza próbki Bennu ujawniła intrygujący wgląd w skład planetoidy. Próbka, zdominowana przez minerały ilaste, zwłaszcza serpentyny, odzwierciedla rodzaj skał występujących na grzbietach śródoceanicznych na Ziemi, gdzie materiał z płaszcza – warstwy pod skorupą ziemską – styka się z wodą.
Ta interakcja skutkuje nie tylko tworzeniem się gliny; powoduje również powstawanie różnych minerałów, takich jak węglany, tlenki żelaza i siarczki żelaza. Jednak najbardziej nieoczekiwanym odkryciem jest obecność rozpuszczalnych w wodzie fosforanów. Związki te są składnikami biochemii całego znanego obecnie życia na Ziemi.
Podczas gdy podobny fosforan odkryto w próbce planetoidy Ryugu dostarczonej przez misję Hayabusa2 JAXA (Japońskiej Agencji Badań Kosmicznych) w 2020 r., fosforan magnezu i sodu wykryty w próbce Bennu wyróżnia się czystością — to znaczy brakiem innych minerałów w badanym materiale — i wielkością jego ziaren niespotykana w żadnej próbce meteorytu.
Odkrycie fosforanów magnezu i sodu w próbce Bennu rodzi pytania dotyczące procesów geochemicznych, które doprowadziły do koncentracji tych składników i dostarcza cennych wskazówek na temat wcześniejszych warunków panujących na Bennu.
„Obecność i stan fosforanów, wraz z innymi pierwiastkami i związkami na Bennu, sugerują wodną przeszłość planetoidy” – powiedział Dante Lauretta, współautor artykułu i główny badacz OSIRIS-REx na Uniwersytecie w Arizonie, Tucson. „Bennu mogła kiedyś być częścią wodnego świata. Chociaż hipoteza ta wymaga dalszych badań.”
Na zdjęciu: niewielki ułamek próbki planetoidy Bennu zwróconej przez misję NASA OSIRIS-REx, pokazany na zdjęciach mikroskopowych. Lewy górny panel pokazuje ciemną cząsteczkę Bennu o długości około milimetra, z zewnętrzną skorupą jasnego fosforanu. Pozostałe trzy panele przedstawiają stopniowo powiększane widoki fragmentu cząstki, który oddzielił się wzdłuż jasnej żyły zawierającej fosforan, uchwycone przez skaningowy mikroskop elektronowy. Źródło: Lauretta & Connolly i in. (2024) Meteoritics & Planetary Science, doi:10.1111/maps.14227
Warunki panujące w młodym Układzie Słonecznym
Pomimo możliwej dawnej interakcji z wodą, Bennu pozostaje chemicznie prymitywną planetoidą, której proporcje pierwiastków bardzo przypominają Słońce.
„Próbka, którą zwróciliśmy, jest obecnie największym zbiornikiem niezmienionego materiału znajdującego się planetoidalnego na Ziemi” – powiedział Lauretta.
Ta próbka daje wgląd w początki naszego Układu Słonecznego, ponad 4,5 miliarda lat temu. Skały pochodzące z Bennu zachowały swój pierwotny stan, nie stopiły się ani nie zestaliły od momentu powstania, co potwierdza ich odległe w czasie pochodzenie.
Składowe życia
Zespół potwierdził, że planetoida Bennu jest bogata w węgiel i azot. Pierwiastki te mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia środowiska, z którego pochodzi materia Bennu oraz procesów chemicznych, które przekształciły proste pierwiastki w złożone cząsteczki, potencjalnie kładąc podwaliny pod życie na Ziemi.
„Te odkrycia podkreślają znaczenie zbierania i badania materiału z planetoid takich jak Bennu – zwłaszcza materiału o małej gęstości, który zazwyczaj spala się po wejściu w ziemską atmosferę” – powiedział Lauretta. „Materiał ten jest kluczem do rozwikłania zawiłych procesów powstawania Układu Słonecznego i chemii prebiotycznej, która mogła przyczynić się do powstania życia na Ziemi”.
Animacja pokazuje sondę kosmiczną OSIRIS-REx NASA, która opuszcza powierzchnię planetoidy Bennu po pobraniu próbki. Źródło: Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda NASA/CI Lab/SVS
Co dalej
W nadchodzących miesiącach dziesiątki kolejnych laboratoriów w Stanach Zjednoczonych i na całym świecie otrzymają fragmenty próbki Bennu z należącego do NASA Johnson Space Center w Houston, a w ciągu najbliższych kilku lat spodziewanych jest znacznie więcej publikacji naukowych opisujących analizy próbki Bennu.
„Próbki Bennu to wspaniałe skały pozaziemskie” – powiedział Harold Connolly, współautor artykułu i naukowiec zajmujący się próbkami z misji OSIRIS-REx na Uniwersytecie Rowan w Glassboro w stanie New Jersey. „Co tydzień analiza przeprowadzana przez zespół analizy próbek OSIRIS-REx dostarcza nowych, a czasem zaskakujących odkryć, które pomagają nałożyć istotne ograniczenia na pochodzenie i ewolucję planet podobnych do Ziemi”.
Wystrzelona 8 września 2016 roku sonda kosmiczna OSIRIS-REx udała się do bliskiej Ziemi planetoidy Bennu i zebrała próbki skał i pyłu z powierzchni. OSIRIS-REx, pierwsza amerykańska misja, która pobrała próbkę z planetoidy, dostarczyła próbkę na Ziemię 24 września 2023 r.
Więcej informacji: publikacja „Asteroid (101955) Bennu in the laboratory: Properties of the sample collected by OSIRIS-REx”, Dante S. Lauretta, Harold C. Connolly i in., Meteoritics & Planetary Science (2024). DOI: 10.1111/maps.14227
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
Na ilustracji: Obraz mikroskopowy ciemnej cząstki Bennu o długości około milimetra ze skorupą jasnego fosforanu. Po prawej stronie mniejszy fragment, który się ułamał. Źródło: Lauretta & Connolly i in. (2024) Meteorytyka i nauki planetarne, doi:10.1111/maps.14227