Астероид Бенну хранит ключ к пониманию того, как Земля получила строительные блоки жизни

Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) проанализировали образцы с астероида Бенну и выяснили, что этот объект сформировался в особой зоне Солнечной системы, где смешивались материалы из ее внутренних и внешних областей. Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, показало, что Бенну, астероид Рюгу и редкие метеориты класса CI имеют общее происхождение и связаны с областью водяного льда, а ключевую роль в их формировании сыграл Юпитер.

Когда в сентябре 2023 года капсула с образцами астероида Бенну приземлилась в пустыне Юты, это стало финалом впечатляющей космической операции. Всего около 120 граммов вещества с поверхности далекого небесного тела добрались до Земли, и лишь половина грамма из этого бесценного груза попала в лабораторию профессора Марии Шёнбахлер в Цюрихе. Но даже такого крошечного количества оказалось достаточно, чтобы заглянуть в прошлое на 4,5 миллиарда лет и лучше понять, как возникла Солнечная система.

Исследователи проанализировали изотопы железа, титана и хрома в образцах Бенну. Изотопы это разновидности одного и того же химического элемента, которые немного отличаются по массе. Их соотношение создает уникальный «отпечаток пальца», позволяющий определить происхождение и примерный возраст космического материала. Оказалось, что титан и железо равномерно распределены по всей поверхности Бенну, а его изотопный состав удивительно близок к астероиду Рюгу и к метеоритам класса CI — редким богатым углеродом каменистым телам, которые иногда находят на Земле. Все три объекта, судя по всему, образовались из одного и того же резервуара космической пыли. При этом от других известных астероидов, метеоритных групп и планет они заметно отличаются.

Долгое время считалось, что такие астероиды, как Бенну, сформировались во внешних областях Солнечной системы, возможно, там же, где и кометы, причем относительно поздно в процессе ее эволюции. Новые данные противоречат обеим этим идеям. Наиболее вероятный сценарий теперь выглядит так: Бенну, Рюгу и метеориты CI образовались вблизи линии водяного льда — границы, где водяной пар замерзает.

Там, 4,5 миллиарда лет назад, когда Солнечная система еще только формировалась, встречались и смешивались материалы из ее внутренних и внешних областей. Лед работал как клей, соединяя мельчайшие частицы пыли. «Бенну — это гибрид: его материал не имеет четкого соответствия ни внутренней, ни внешней части Солнечной системы», объясняет Мария Шёнбахлер. Он сочетает характеристики обеих зон и возник там, где потоки вещества из разных областей смешались.

Ученые предлагают сценарий, в котором важную роль сыграл Юпитер. Газовый гигант сформировался очень рано, в течение первого миллиона лет после рождения Солнца, из пылевого облака под действием гравитации. Вокруг молодого Солнца уже существовал круговой диск из пыли, газа и водяного льда, в котором постепенно росли планеты и астероиды. Быстро растущий Юпитер действовал как барьер: он задерживал большую часть крупнозернистого материала, но мелкая пыль из разных областей диска обтекала его и равномерно перемешивалась в переходной зоне возле границы водяного льда. Именно там впоследствии и образовались предшественники Бенну, Рюгу и метеоритов CI.

Этот сценарий объясняет и то, почему вещество Бенну так богато водой: лед поблизости испарялся, а часть водяного пара снова конденсировалась в той области, где формировался астероид. Защитное влияние Юпитера обеспечило образование Бенну в основном из мелкой пыли. Именно поэтому его химический состав так похож на состав Солнца: мелкая пыль, вращавшаяся в диске вокруг молодой звезды, была тщательно перемешана, примерно как пыль в доме, которая со временем оказывается повсюду.

«Бенну, возможно, даст нам наилучшее представление об исходном составе химических элементов, из которых в конечном итоге были построены планеты земной группы», — говорит Мария Шёнбахлер. Этот астероид — очень древнее тело. Его материал относится ко времени зарождения Солнечной системы около 4,5 миллиардов лет назад и с тех пор практически не изменился. Поскольку Бенну богат водой и органическими веществами, он также помогает понять, как молодая Земля получила строительные блоки для жизни.

Теперь исследователи задаются вопросом, есть ли у других астероидов такая же изотопная сигнатура, как у Бенну и Рюгу. Остается неясным и то, в какой степени молодой Юпитер способствовал скоплению именно мелких частиц пыли. Дальнейшие исследования должны прояснить эти вопросы. Анализ материала с Бенну завершен, и ученые с нетерпением ждут японской миссии по доставке образцов со спутника Марса Фобоса, запуск которой запланирован на конец октября.

В итоге анализ изотопов железа, титана и хрома в образцах Бенну показал, что этот астероид, а также Рюгу и метеориты класса CI сформировались вблизи линии водяного льда из мелкой пыли, перемешанной под влиянием молодого Юпитера. Это делает Бенну гибридным телом, сочетающим черты внутренней и внешней Солнечной системы, и позволяет ученым лучше понять условия, в которых 4,5 миллиарда лет назад зарождались планеты земной группы и строительные блоки жизни.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях