Группа исследователей, включая учёных из Токийского университета, обнаружила, что жидкая вода текла на астероиде, породившем околоземный астероид Рюгу, более чем через миллиард лет после его первоначального формирования. Это открытие, основанное на крошечных фрагментах породы, возвращённых космическим аппаратом Hayabusa2 Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), опровергает давние предположения о том, что водная активность на астероидах происходила только в самые ранние моменты истории Солнечной системы.
У нас есть относительно хорошее представление о том, как сформировалась Солнечная система, но, конечно, есть много пробелов. Один из таких пробелов в наших знаниях — как Земля приобрела столько воды. Давно известно, что так называемые углеродистые астероиды, подобные Рюгу, образовались из льда и пыли во внешней части Солнечной системы и поставляли воду на Землю.
Космический аппарат Hayabusa2 посетил Рюгу в 2018 году. Это был первый подобный визит, во время которого были собраны данные на месте и небольшие образцы материала были доставлены на Землю. Благодаря этим усилиям исследователи могут помочь заполнить некоторые пробелы в картине нашего происхождения.
«Мы обнаружили, что Рюгу сохранил нетронутый след водной активности, свидетельство того, что жидкости проходили через его породы гораздо позже, чем мы ожидали», — сказал доцент Цуёси Иидзука из отдела наук о Земле и планетах Токийского университета. «Это меняет наше представление о долгосрочной судьбе воды на астероидах. Вода существовала в течение длительного времени и не была исчерпана так быстро, как считалось». Исследование опубликовано в журнале Nature.
Суть открытия заключается в анализе изотопов лютеция (Lu) и гафния (Hf), радиоактивный распад которых может служить своего рода часами для измерения геологических процессов. Их присутствие в определённых количествах в изученных образцах должно было соотноситься с возрастом астероида достаточно предсказуемым образом. Но соотношение 176Hf к 176Lu оказалось намного выше ожидаемого. Это убедительно указывало исследователям на то, что жидкость фактически вымывала лютеций из содержащих его пород.
«Мы думали, что химический состав Рюгу будет напоминать некоторые метеориты, уже изученные на Земле, — сказал Иидзука. — Но результаты оказались совершенно другими. Это означало, что нам пришлось тщательно исключить другие возможные объяснения и в итоге мы пришли к выводу, что система Lu-Hf была нарушена поздним потоком жидкости».
Вероятным спусковым крючком стало столкновение с более крупным астероидом-прародителем Рюгу, которое привело к разрушению породы и таянию погребённого льда, что позволило жидкой воде проникнуть через тело астероида. Это стало настоящим сюрпризом! Это столкновение также могло стать причиной разрушения родительского тела и формирования Рюгу.
Одним из наиболее важных выводов является то, что углеродистые астероиды могли содержать и доставлять на Землю гораздо больше воды, чем считалось ранее. Похоже, что родительское тело Рюгу сохраняло лёд в течение более чем миллиарда лет, а значит, подобные тела, столкнувшиеся с молодой Землёй, могли принести примерно в два-три раза больше воды, чем учитывают стандартные модели, что существенно повлияло на ранние океаны и атмосферу нашей планеты.
«Идея о том, что объекты, подобные Рюгу, удерживали лёд так долго, поразительна, — сказал Иидзука. — Это говорит о том, что строительные блоки Земли были гораздо более влажными, чем мы себе представляли. Это заставляет нас переосмыслить начальные условия для водной системы нашей планеты. Хотя пока рано говорить наверняка, моя команда и другие могут развить это исследование, чтобы прояснить некоторые вопросы, в том числе как и когда наша Земля стала пригодной для жизни».
Hayabusa2 доставил всего несколько граммов материала. Поскольку многие исследователи хотели провести тесты, каждый эксперимент мог использовать лишь несколько десятков миллиграммов, что составляет доли рисового зёрнышка. Чтобы максимизировать полученную информацию, команда разработала сложные методы разделения элементов и анализа изотопов с исключительной точностью, реализовав весь потенциал современных геохимических аналитических методов.
«Наш малый размер выборки был огромной проблемой, — вспоминает Иидзука. — Нам пришлось разработать новые химические методы, которые минимизировали потери элементов, при этом выделяя несколько элементов из одного и того же фрагмента. Без этого мы никогда не смогли бы обнаружить такие тонкие признаки поздней жидкостной активности».
Исследователи также планируют изучить фосфатные жилы в образцах Рюгу, чтобы определить более точный возраст позднего потока жидкости. Они также сравнят свои результаты с образцами NASA, собранными с астероида Бенну космическим аппаратом OSIRIS-REx, чтобы проверить, могла ли подобная водная активность происходить и там, или же она была уникальной для Рюгу. В конечном итоге Иидзука и его коллеги надеются проследить, как вода хранилась, мобилизовалась и в конце концов была доставлена на Землю, история, которая продолжает формировать наше понимание обитаемости планет.