Астероид Бенну — цель миссии NASA OSIRIS-REx по возврату образцов, возглавляемой Университетом Аризоны. Это смесь материалов со всей Солнечной системы и даже за её пределами. За последние несколько миллиардов лет уникальное и разнообразное содержимое астероида претерпело изменения под воздействием воды и суровых условий космического пространства.
Эти данные получены из трёх недавно опубликованных статей, основанных на анализе образцов Бенну, доставленных на Землю космическим аппаратом OSIRIS-REx в 2023 году. Кампания по анализу образцов OSIRIS-REx координируется Лабораторией Луны и планет Университета Аризоны (LPL) и включает учёных со всего мира. Исследователи LPL участвовали во всех трёх исследованиях и руководили двумя из них.
«Это работа, которую просто невозможно выполнить с помощью телескопов», — сказала Джессика Барнс, доцент Лаборатории Луны и планет Университета Аризоны и соавтор одной из публикаций.
«Это невероятно волнительно, что мы наконец можем рассказать всё об астероиде, к которому так долго стремились, и который в итоге принёс нам образцы», — добавила она.
Происхождение Бенну
Бенну состоит из фрагментов более крупного «родительского» астероида, который распался после столкновения с другим астероидом, вероятно, в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера.
Родительский астероид состоял из материала различного происхождения — вблизи Солнца, вдали от Солнца и из других звёзд — который объединился более 4 миллиардов лет назад, когда формировалась наша Солнечная система.
Эти выводы опубликованы в статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy, под совместным руководством Барнса и Энн Нгуен из Отдела исследований астроматериалов и освоения космоса в Космическом центре Джонсона NASA в Хьюстоне.
«Родительский астероид Бенну мог образоваться во внешних частях Солнечной системы, возможно, за пределами гигантских планет, Юпитера и Сатурна», — сказала Барнс.
«Мы думаем, что родительское тело было поражено входящим астероидом и разбилось на части. Затем фрагменты снова собрались вместе, и это могло повторяться несколько раз».
Изучение образцов
Изучая образцы, возвращённые космическим аппаратом OSIRIS-REx, Барнс и её коллеги смогли получить наиболее полное представление об истории астероида. Среди находок — обилие звёздной пыли, материала, существовавшего до формирования нашей Солнечной системы, сказала Барнс.
Обнаружение этих древнейших материалов стало возможным частично благодаря прибору NanoSIMS в Лаборатории анализа астроматериалов Университета Аризоны, который может выявить изотопы образца — варианты химических элементов — в нанометровом масштабе. Крошечные зёрна звёздной пыли можно идентифицировать по их необычному изотопному составу по сравнению с материалами, образованными в Солнечной системе.
«Это кусочки звёздной пыли из давно умерших звёзд, которые были включены в облако газа и пыли, из которого сформировалась наша Солнечная система», — сказала Барнс.
«Кроме того, мы обнаружили органический материал, который имеет аномальные изотопы и, вероятно, был сформирован в межзвёздном пространстве, и у нас есть твёрдые вещества, образовавшиеся ближе к Солнцу. Впервые мы показали, что все эти материалы присутствуют в Бенну».
Сходства и различия
Химические и изотопные сходства между образцами с Бенну и аналогичного астероида Рюгу, образцы которого были взяты японской миссией Hayabusa 2 в 2019 году, и наиболее химически примитивными метеоритами, найденными на Земле, позволяют предположить, что их родительские астероиды могли сформироваться в общей области ранней Солнечной системы.
Однако различия, наблюдаемые исследователями в образцах Бенну, могут указывать на то, что исходные материалы в этом регионе со временем изменились или были не так хорошо перемешаны, как думали некоторые учёные.
Анализы показывают, что некоторые материалы в родительском астероиде пережили различные химические процессы, связанные с нагревом и водой, а также с энергетическим столкновением, в результате которого образовался Бенну.
Тем не менее большинство материалов было преобразовано гидротермальными процессами, как сообщается во второй статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience. Фактически, в этом исследовании обнаружено, что минералы в родительском астероиде, вероятно, формировались, растворялись и образовывались со временем из-за взаимодействия с водой.
«Мы думаем, что родительский астероид Бенну аккумулировал много ледяного материала из внешней Солнечной системы, который со временем растаял», — сказал Том Зега, директор Лаборатории Куайпера-Аризоны, который руководил исследованием вместе с Тимом Маккоем, куратором метеоритов в Смитсоновском институте.
Команда обнаружила доказательства того, что силикатные минералы реагировали с полученной жидкой водой при относительно низких температурах около 25 градусов Цельсия или комнатной температуре.
Это тепло могло либо сохраниться с самого процесса аккреции, когда родительский астероид Бенну только сформировался, либо было создано ударами позже в его истории, возможно, в сочетании с распадом радиоактивных элементов глубоко внутри него. Согласно Зеге, захваченное тепло могло растопить лёд внутри астероида.
«Теперь у вас есть жидкость в контакте с твёрдым телом и теплом — всё, что нужно для начала химических реакций», — сказал он. «Вода реагировала с минералами и образовала то, что мы видим сегодня: образцы, в которых 80% минералов содержат воду в своей структуре, созданные миллиарды лет назад, когда Солнечная система ещё формировалась».
Дальнейшие трансформации
Трансформация материалов Бенну на этом не закончилась. В третьей статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience, сообщается о микроскопических кратерах и крошечных брызгах когда-то расплавленной породы на поверхности частиц Бенну — признаках того, что астероид подвергался ударам микрометеоритов.
Эти удары вместе с воздействием солнечного ветра известны как «космическое выветривание» и происходят потому, что у Бенну нет атмосферы для защиты. Это выветривание происходит гораздо быстрее, чем считалось ранее, согласно исследованию, которое возглавляли Линдси Келлер из NASA Johnson и Мишель Томпсон из Университета Пердью.
Предоставлено:
Университет Аризоны.