31 марта 1965 года яркий огненный шар пронесся по небу над горами, ледниками и еловыми лесами в окрестностях Ривельстока, Британская Колумбия, Канада. Некоторые фрагменты этого метеорита, найденные бобрами, упали в озеро. Ледяной слой помог сохранить их, и теперь ученые могут заглянуть в то, как зарождалась солнечная система.

Почти 60 лет спустя миссия Осирис-Рекса от НАСА вернулась с образцом астероида Бенну, который похож на те метеориты, что падали над Ривельстоком. Наша команда опубликовала результаты химического анализа этих образцов, что дало нам представление о том, как на Земле могли появиться некоторые из ингредиентов для жизни.

Мы оба родились в те годы, когда метеорит упал в Ривельстоке, и провели свои карьеры, изучая коллекции метеоритов в Смитсоновском институте в Вашингтоне и в Музее естественной истории в Лондоне. Мы всегда мечтали изучить образцы астероида, похожие на те, что были собраны космическим кораблем.

Почти двадцать лет назад мы начали осуществлять наши мечты. Мы присоединились к команде миссии Осирис-Рекс в НАСА, которая была нацелена на сбор и возвращение астероидного образца на Землю. Когда образцы прибыли 24 сентября 2023 года, мы погрузились в изучение скал, льда и воды, которые могут подсказать, как жизнь могла возникнуть на нашей планете.

CI хондриты и астероид Бенну

Чтобы лучше понять астероид — каменистый или металлический объект, который вращается вокруг Солнца — мы начали с изучения метеоритов.

Астероиды, такие как Бенну, являются скалистыми или металлическими телами, которые движутся по орбите вокруг Солнца. Метеориты — это кусочки астероидов и других космических объектов, которые пережили падение на Землю.

Нам было интересно исследовать астероид, подобный группе метеоритов, известных как хондриты. Их компоненты сформировались в облаке газа и пыли в начале солнечной системы миллиарды лет назад.

Метеорит из Ривельстока относится к группе CI хондритов. Химический состав CI хондритов практически идентичен, за исключением водорода и гелия, составу элементов, которые были перенесены изнутри Солнца и измерены на его поверхности. Эти метеориты являются химически неизменными капсулами времени, сохранившимися с тех далеких времен.

Геологи используют химические составы CI хондритов как стандарт для сравнения с другими метеоритами и земными породами. Любые отличия от состава CI хондритов произошли из-за тех же процессов, которые сформировали астероиды и планеты.

CI хондриты богаты глиной и образуются, когда лед тает в древнем астероиде, изменяя его состав. Они также содержат пребиотические органические молекулы, которые могут быть строительными блоками для жизни.

Эта комбинация породы, воды и органики — одна из причин, по которой Осирис-Рекс выбрал астероид Бенну, где можно найти необходимые для жизни воду и органические соединения.

Эвапориты — наследие древнего рассола

С момента возвращения образцов Бенну на Землю 24 сентября 2023 года мы и наши коллеги на четырех континентах провели сотни часов, изучая их.

Инструменты на борту Осирис-Рекса сделали наблюдения, которые помогли выявить наиболее распространенные минералы и органические вещества, когда космический корабль находился рядом с астероидом. Наш анализ в лаборатории подтвердил эти наблюдения.

Образцы в основном состоят из глины, богатой водой, с минералами сульфида, карбоната и оксида железа. Это те же минералы, что и в CI хондритах, таких как Ривельсток. Однако открытие редких минералов в образцах Бенну удивило нас. Несмотря на наш опыт, мы никогда не встречали многие из этих минералов.

Мы обнаружили, что среди минералов преобладают натриевые соединения, включая карбонаты, сульфаты, хлориды и фториды, а также хлорид калия и фосфат магния. Эти минералы образуются не только в результате реакции воды и породы, но и когда вода испаряется.

Большинство из этих натриевых минералов мы никогда не видели в метеоритах, но иногда они встречаются в высохших озерах на Земле, как, например, озеро Сирлс в Калифорнии.

Скалы Бенну сформировались 4,5 миллиарда лет назад на более крупном родительском астероиде, который был влажным и грязным. Под его поверхностью, возможно, находились карманы воды, которые испарились, оставив минералы эвапорита, которые мы нашли в образце. Этот же процесс испарения также формировал древние озера, где мы видели эти минералы на Земле.

Родительский астероид Бенну, вероятно, разорвался 1-2 миллиарда лет назад, и некоторые фрагменты собрались вместе, образовав то, что мы знаем как Бенну.

Эти минералы также встречаются на ледяных телах во внешней солнечной системе. Яркие отложения на карликовой планете Церера, крупнейшем объекте в астероидном поясе, содержат натриевый карбонат. Миссия Кассини обнаружила тот же минерал на луне Сатурна.

Мы также узнали, что минералы, образованные во время испарения воды, исчезают, если снова подвергнуться воздействию влаги — даже от небольшого количества воды 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, так как влага в воздухе на Земле привела к их растворению. Это объясняет, почему мы не можем найти эти минералы в метеоритах, которые находились на Земле в течение десятилетий или даже веков.

К счастью, большинство образцов были сохранены и транспортированы в азоте, что защитило их от влаги.

Пока ученые не смогли провести контролируемое возвращение образца с космического корабля и тщательно сохранить образцы в азоте, мы никогда не встречали этот набор минералов в метеорите.

Неожиданное открытие

Перед возвращением образцов космический корабль Осирис-Рекс провел более двух лет, изучая Бенну. В ходе этой работы исследователи поняли, что поверхность астероида покрыта каменистыми валунами.

Мы заметили, что астероид богат углеродными и водяными глинами, и увидели белые карбонатные вены, которые образовались в результате древней жидкой воды. Но мы не могли увидеть более редкие минералы.

Мы использовали множество методов, чтобы изучить возвращенные образцы, анализируя их по одному крошечному зерну за раз. Это включало КТ-сканирование, электронную микроскопию и рентгеновскую дифракцию, каждая из которых позволила нам рассмотреть породу в масштабе, недоступном на астероиде.

Приготовление ингредиентов для жизни

Из солей, которые мы изучили, мы смогли сделать вывод о составе соленой воды, из которой они образовались, и проследить, как она менялась со временем, становясь более насыщенной натрием.

Эта соленая вода могла стать идеальным местом для новых химических реакций и формирования органических молекул.

Пока наша команда изучала соли, наши коллеги-органические химики работали над идентификацией углеродных молекул, найденных в Бенну. Они обнаружили неожиданно высокий уровень аммиака, который является необходимым строительным блоком для аминокислот, формирующих белки в живых организмах. Также были найдены все пять нуклеобаз, которые составляют часть ДНК и РНК.

Основываясь на этих результатах, мы можем предположить, что эти соленые жидкости были идеальной средой для формирования более сложных органических молекул, подобных тем, что составляют жизнь на Земле.

Когда астероиды, такие как Бенну, падали на молодую Землю, они могли принести с собой все необходимые молекулы и ингредиенты для жизни, такие как вода, фосфат и аммиак. В совокупности эти компоненты могли превратить бесплодный ландшафт Земли в обитаемый мир.

Если бы не эта ранняя бомбардировка, возможно, когда кусочки метеорита Ривельстока приземлялись через миллиарды лет, они бы не нашли себе места среди ледников и деревьев.

Тимоти Дж. Маккой, геолог, ведущий исследование, Смитсоновский институт и Сара Рассел, профессор планетарных наук, Музей естественной истории

Эта статья была переиздана из разговора по лицензии Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.