2020 年 10 月,一艘货车大小的机器人航天器短暂降落在贝努表面,贝努是一个宽 525 米的星球。距地球3.2亿公里。
作为美国宇航局 OSIRIS-REx 任务的一部分,该航天器不仅花了两年时间绕小行星运行并对其进行成像,还从小行星贝努的碎石表面收集了珍贵的灰尘和小岩石样本。
2023 年 9 月,装有原始小行星样本的太空舱返回地球,降落在美国犹他州沙漠。
从那时起,一个国际科学家团队(我们也是其中的成员)一直忙于研究从贝努收集的约 120 克材料。
我们的研究结果发表在两篇新论文中自然和自然天文学今天。它们表明贝努的母体上可能曾经存在过水,并为早期太阳系的化学提供了新的见解。
远古时期岩石的原始遗迹
小行星是太阳系历史早期就已存在的母体的碎片残余物,后来因与其他物体的碰撞而被摧毁。它们绕太阳运行,有许多不同的形状、大小和化学成分。
小行星贝努 (Bennu) 成为 OSIRIS-REx 任务的目标,因为来自地球的遥感观测表明它是一颗 B 型小行星。
这些小行星富含碳和水合粘土矿物,可能与地球上最原始的陨石群(即碳质球粒陨石)有相似之处。
与陨石样本不同,从小行星收集的样本并未受到地球大气层和生物圈的物理或化学改变。这使我们能够解决有关早期太阳系演化、行星形成和生命成分的关键问题。
OSIRIS-REx 任务的另一个目标是将实验室样本的发现与遥感技术的发现联系起来。这有助于我们证实对小行星的天文观测,从而改善我们对太阳系的调查。
盐矿物的微小晶体
为了防止污染,装有样本的密封胶囊在返回地球时被存放在一个巨大的玻璃箱中并进行处理。
这个水箱有橡胶手套从侧面插入,这样科学家就可以在不直接接触样品的情况下处理样品。它还用氮气净化,以防止地球大气中的水分和氧气进入。
当我们分析贝努尘埃颗粒的内部时,我们惊讶地发现了被称为岩盐和钾盐的盐矿物的微小晶体。
这是一个突破性的发现。
石盐在陨石中极为罕见。地球上已知的数十万颗陨石中只发现了三颗。我们还知道石盐是高度可溶的。当暴露于地球上的空气或水时,它会迅速降解。
OSIRIS-REx 样品分析小组的其他成员在贝努样品中发现了多种其他盐矿物。这些包括碳酸钠、磷酸盐、硫酸盐和氟化物。
这些矿物质可以通过盐水蒸发形成——类似于地球盐湖中形成的沉积物。
通过将这些结果与地球上盐湖的化学组成进行比较,一幅盐水在小行星贝努母体上蒸发的图片开始出现,留下盐作为证据。
多种有机化合物
这一发现为我们太阳系最早时期的水活动提供了新的见解。但盐矿物质的存在具有重要意义还有另一个原因。
在地球上,这些矿物质是形成催化剂有机化合物,如核碱基和核苷——陆地生物学的生命起源基础。
事实上,在对贝努样本的单独分析中,奥西里斯-雷克斯任务的其他同事发现了这颗富含碳和氮的小行星上存在多种有机化合物。
这些化合物包括我们在地球生物过程中发现的 20 种氨基酸中的 14 种。它们还包括已知生物学中不存在的几种氨基酸、氨以及 RNA 和 DNA 中发现的所有五种核碱基。
尽管在贝努上没有检测到生命,但这两项新研究表明,贝努母体上富含海水、富含碳的环境适合组装生命的基石。
正在进行的调查
返回的小行星贝努样本的发现可能会让研究人员深入了解太阳系遥远的冰体上发生的情况。
其中一些机构包括位于小行星带之间的卫星土卫二和矮行星谷神星和。
土卫二和谷神星都有地下盐水海洋。它们可能孕育生命吗?
我们正在继续使用 2020 年收集的原始样本来调查本努。我们目前正在研究本努母体分解事件的时间,并寻找样本中各种矿物质记录的影响证据。
本文作者感谢以下人员对科廷大学的研究做出的贡献:Fred Jourdan、Steven Reddy、David Saxey、Celia Mayers 和 Xiao Sun,以及整个 OSIRIS-REx 团队。
尼克·蒂姆斯,地球与行星科学学院副教授,科廷大学;菲尔·布兰德,二元空间计划主任,科廷大学, 和威廉·里卡德,科学与工程学院副教授,科廷大学









