To zdjęcie asteroidy Bennu składa się z 12 obrazów Polycam zebranych 2 grudnia 2024 r. przez sondę kosmiczną OSIRIS-REx. NASA.
Jasna kula ognia przemknęła przez niebo nad górami, lodowcami i lasem świerkowym w pobliżu miasta Revelstoke w Kolumbii Brytyjskiej w Kanadzie wieczorem 31 marca 1965 roku. Fragmenty tego meteorytu, odkryte przez łowców bobrów, spadły do jeziora. Warstwa lodu uchroniła je przed głębinami i pozwoliła naukowcom zajrzeć do narodzin Układu Słonecznego.
Prawie 60 lat później misja NASA OSIRIS-REx powróciła z kosmosu z próbką asteroidy o nazwie Bennu, podobnej do tej, która zrzuciła deszcz kamieni nad Revelstoke. Nasz zespół badawczy opublikował analizę chemiczną tych próbek, dostarczając wglądu w to, jak niektóre składniki życia mogły najpierw dotrzeć na Ziemię.
Urodzeni w latach, w których spadł meteoryt Revelstoke, oboje spędziliśmy nasze kariery w kolekcjach meteorytów Smithsonian Institution w Waszyngtonie, DC i Natural History Museum w Londynie. Marzyliśmy o badaniu próbek z asteroidy podobnej do Revelstoke zebranych przez statek kosmiczny.
Następnie, prawie dwie dekady temu, zaczęliśmy zamieniać te marzenia w rzeczywistość. Dołączyliśmy do zespołu misji OSIRIS-REx NASA, którego celem było wysłanie statku kosmicznego w celu zebrania i odesłania próbki asteroidy na Ziemię. Po tym, jak próbki dotarły 24 września 2023 r., mogliśmy zanurzyć się w opowieści o skałach, lodzie i wodzie, która sugeruje, jak mogło powstać życie na Ziemi.

Chondryty CI i asteroida Bennu
Aby dowiedzieć się więcej o asteroidzie – skalistym lub metalicznym obiekcie krążącym wokół Słońca – zaczęliśmy od badania meteorytów.
Asteroidy takie jak Bennu to skaliste lub metaliczne obiekty orbitujące wokół Słońca. Meteoryty to fragmenty asteroid i innych naturalnych obiektów pozaziemskich, które przetrwały ognisty upadek na powierzchnię Ziemi.
Europejczycy, otrzymajcie nasz cotygodniowy newsletter z analizami europejskich naukowców
Naprawdę chcieliśmy zbadać asteroidę podobną do meteorytów zwanych chondrytami, których składniki powstały w obłoku gazu i pyłu na początku istnienia Układu Słonecznego miliardy lat temu.
Meteoryt Revelstoke należy do grupy zwanej chondrytami CI. Zmierzone laboratoryjnie składy chondrytów CI są zasadniczo identyczne, z wyjątkiem wodoru i helu, ze składem pierwiastków przenoszonych przez konwekcję z wnętrza Słońca i mierzonych w jego najbardziej zewnętrznej warstwie. Ponieważ ich składniki powstały miliardy lat temu, są niczym chemicznie niezmienione kapsuły czasu dla wczesnego Układu Słonecznego.
Geolodzy wykorzystują zatem skład chemiczny chondrytów CI jako ostateczny standard odniesienia dla geochemii. Mogą porównywać skład wszystkiego, od innych chondrytów po skały ziemskie. Wszelkie różnice w składzie chondrytów CI mogły mieć miejsce w wyniku tych samych procesów, które uformowały asteroidy i planety.
Chondryty CI są bogate w glinę i powstały, gdy lód stopił się na starożytnej asteroidzie, zmieniając skałę. Są również bogate w prebiotyczne cząsteczki organiczne. Niektóre z tych typów cząsteczek są budulcem życia.
To połączenie skał, wody i substancji organicznych to jeden z powodów, dla których misja OSIRIS-REx polegała na pobraniu próbek z bogatej w materię organiczną planetoidy Bennu, gdzie mogła znajdować się woda i związki organiczne niezbędne do powstania życia.
Ewaporaty – dziedzictwo starożytnej solanki
Od czasu, gdy próbki Bennu powróciły na Ziemię 24 września 2023 r., my i nasi koledzy na czterech kontynentach spędziliśmy setki godzin na ich badaniu.
Instrumenty na statku kosmicznym OSIRIS-REx wykonały obserwacje odbitego światła, które ujawniły najliczniejsze minerały i związki organiczne, gdy statek znajdował się w pobliżu asteroidy Bennu. Nasze analizy w laboratorium wykazały, że skład tych próbek był zgodny z tymi obserwacjami.
Próbki składają się głównie z bogatej w wodę gliny z minerałami siarczkowymi, węglanowymi i tlenkowymi żelaza. Są to te same minerały, które znajdują się w chondrytach CI, takich jak Revelstoke. Odkrycie rzadkich minerałów w próbkach Bennu zaskoczyło nas jednak obu. Pomimo naszych dziesięcioleci doświadczenia w badaniu meteorytów, nigdy nie widzieliśmy wielu z tych minerałów.
Znaleźliśmy minerały, w których dominuje sód, w tym węglany, siarczany, chlorki i fluorki, a także chlorek potasu i fosforan magnezu. Minerały te nie powstają tylko wtedy, gdy woda i skała reagują. Powstają, gdy woda odparowuje.

Większości z tych bogatych w sód minerałów nigdy nie widzieliśmy w meteorytach, ale czasami można je znaleźć w wyschniętych korytach jezior na Ziemi, takich jak jezioro Searles w Kalifornii.
Skały Bennu powstały 4,5 miliarda lat temu na większej macierzystej asteroidzie. Ta asteroida była mokra i błotnista. Pod powierzchnią kieszenie wody, być może o średnicy zaledwie kilku stóp, parowały, pozostawiając minerały ewaporatowe, które znaleźliśmy w próbce. Ten sam proces parowania uformował również starożytne koryta jezior, w których widzieliśmy te minerały na Ziemi.
Planetoida macierzysta Bennu najprawdopodobniej rozpadła się 1–2 miliardy lat temu, a niektóre fragmenty połączyły się, tworząc stos gruzu, który znamy jako Bennu.
Te minerały znajdują się również na lodowych ciałach w zewnętrznym układzie słonecznym. Jasne osady na planecie karłowatej Ceres, największym ciele w pasie asteroid, zawierają węglan sodu. Misja Cassini zmierzyła ten sam minerał w pióropuszach na księżycu Saturna, Enceladusie.
Dowiedzieliśmy się również, że te minerały, które powstają, gdy woda odparowuje, znikają, gdy są ponownie wystawione na działanie wody – nawet przy niewielkiej ilości wody znajdującej się w powietrzu. Po zbadaniu niektórych próbek Bennu i ich minerałów, naukowcy przechowywali próbki w powietrzu. To samo robimy z meteorytami.
Niestety, straciliśmy te minerały, ponieważ wilgoć w powietrzu na Ziemi spowodowała ich rozpuszczenie. Ale to wyjaśnia, dlaczego nie możemy znaleźć tych minerałów w meteorytach, które były na Ziemi przez dziesięciolecia lub stulecia.
Na szczęście większość próbek była przechowywana i transportowana w atmosferze azotu, co chroniło je przed śladowymi ilościami wody w powietrzu.
Dopóki naukowcy nie przeprowadzili kontrolowanego powrotu próbek za pomocą statku kosmicznego oraz nie zabezpieczyli ich i nie przechowali w azocie, nigdy wcześniej nie widzieliśmy tego zestawu minerałów w meteorycie.
Nieoczekiwane odkrycie
Przed odesłaniem próbek statek kosmiczny OSIRIS-REx spędził ponad dwa lata na obserwacjach wokół Bennu. Podczas tych dwóch lat pracy naukowcy dowiedzieli się, że powierzchnia asteroidy jest pokryta skalistymi głazami.
Widzieliśmy, że asteroida jest bogata w węgiel i gliny wodonośne, i widzieliśmy żyły białego węglanu o długości kilku stóp, osadzone przez starożytną wodę w stanie ciekłym. Ale to, czego nie mogliśmy zobaczyć z tych obserwacji, to rzadsze minerały.
Użyliśmy szeregu technik, aby przejrzeć zwróconą próbkę, jedno maleńkie ziarenko na raz. Obejmowały one skanowanie CT, mikroskopię elektronową i dyfrakcję rentgenowską, z których każda pozwoliła nam przyjrzeć się skale w skali niemożliwej na asteroidzie.

Gotowanie składników na życie
Na podstawie zidentyfikowanych soli mogliśmy wnioskować o składzie słonej wody, z której powstały, i obserwować, jak zmieniał się on z czasem, stając się bardziej bogaty w sód.
Ta słona woda prawdopodobnie stanowiła idealne środowisko do zachodzenia nowych reakcji chemicznych i tworzenia się cząsteczek organicznych.
Podczas gdy nasz zespół charakteryzował sole, nasi koledzy chemicy organiczni byli zajęci identyfikacją cząsteczek węglowych obecnych w Bennu. Znaleźli niespodziewanie wysokie poziomy amoniaku, niezbędnego budulca aminokwasów , które tworzą białka w materii żywej. Znaleźli również wszystkie pięć zasad nukleinowych, które stanowią część DNA i RNA.
Opierając się na tych wynikach, możemy zaryzykować stwierdzenie, że te słone skupiska cieczy mogły stanowić idealne środowisko do tworzenia się coraz bardziej skomplikowanych cząsteczek organicznych, takich, które tworzą życie na Ziemi.
Gdy asteroidy takie jak Bennu uderzyły w młodą Ziemię, mogły dostarczyć kompletny pakiet złożonych cząsteczek i składników niezbędnych do życia, takich jak woda, fosforan i amoniak. Razem te składniki mogły zasiać początkowo jałowy krajobraz Ziemi, aby stworzyć nadający się do zamieszkania świat.
Gdyby nie to wczesne bombardowanie, do którego doszło być może kilka miliardów lat później, gdy spadły fragmenty meteorytu Revelstoke, te fragmenty z kosmosu nie dotarłyby do krajobrazu pełnego lodowców i drzew.
Oświadczenie informacyjne
Timothy J McCoy otrzymuje dofinansowanie od NASA.
Sara Russell otrzymuje dofinansowanie od brytyjskiej Rady ds. Obiektów Naukowo-Technicznych (STFC).
Wzmacniacz
Smithsonian Institution zapewnia finansowanie jako członek The Conversation US.
Wierzymy w swobodny przepływ informacji
Publikuj nasze artykuły bezpłatnie, online lub w wersji drukowanej, na podstawie licencji Creative Commons.
Ten artykuł jest przedrukowany z The Conversation na licencji Creative Commons. Przeczytaj oryginalny artykuł .
Link do artykułu: https://theconversation.com/bennu-asteroid-reveals-its-contents-to-scientists-and-clues-to-how-the-building-blocks-of-life-on-earth-may-have-been-seeded-248096