Химическая неоднородность Бенну: вода избирательно изменяла астероид на заре Солнечной системы

Группа американских астрономов под руководством Мехмета Йешилтаса из Университета Стоуни-Брук провела один из самых глубоких на сегодняшний день анализов образца с астероида Бенну. Исследователи обнаружили, что состав астероида разделен на три различных химических домена, что указывает на неравномерное взаимодействие воды и органических веществ на ранних этапах формирования Солнечной системы. Результаты этой работы были опубликованы в научном журнале PNAS.

В сентябре 2023 года космическая миссия NASA OSIRIS-REx успешно доставила на Землю образцы с астероида Бенну, объекта диаметром около 500 метров, известного своим богатым углеродным составом. Это всего третий случай в истории, когда ученые получили возможность напрямую изучать астероидный материал.

Группа исследователей под руководством Мехмета Йешилтаса поставила перед собой амбициозную задачу: не просто констатировать наличие органики и воды, а понять, как именно эти компоненты взаимодействовали друг с другом в то время, когда Солнечная система только начинала формироваться. Для этого потребовался невероятно глубокий анализ, поскольку ключевые геологические и химические процессы на ранней Земле часто видны только в микроскопических, а точнее, в наномасштабах.

Используя передовые методы, включая комбинацию инфракрасной и рамановской спектроскопии, команде удалось исследовать вариации состава в масштабах всего 20 нанометров, что сопоставимо с размером крупной молекулы. Результат превзошел ожидания: выяснилось, что материал Бенну распределен не гомогенно, а разделен на три четко обособленных химических домена с минимальным перекрытием.

Первый домен богат алифатическими соединениями, где преобладают углеводороды, выстроенные в открытые цепочки. Второй домен представлен карбонатами — неорганическими минералами, содержащими кальций и магний. Третий, наиболее сложный домен содержит азотсодержащие органические соединения, которые представляют собой особый класс сложных молекул.

Наличие этих трех различных доменов позволило ученым сделать важные выводы о роли воды в формировании Бенну. Поскольку области так резко разделены, вода не могла равномерно пропитывать весь астероид. Напротив, данные свидетельствуют о том, что вода протекала через молодое небесное тело по узким, ограниченным каналам.

Наиболее убедительным доказательством этой теории служит распределение сероорганических соединений, которые практически полностью сконцентрированы в богатых карбонатами регионах. Эта закономерность указывает на то, что карбонатные минералы выпали в осадок именно из водных флюидов.

В то же время алифатические и азотсодержащие органические соединения, которые легко разрушаются или изменяются при контакте с водой, сохранились в других областях. Это значит, что эти регионы на ключевых этапах эволюции астероида оставались относительно сухими и нетронутыми.

Таким образом, сосуществование резко различающихся химических доменов в образце с Бенну доказывает, что вода играла высокоизбирательную роль в формировании астероида, просачиваясь по узким каналам и изменяя лишь определенные области, в то время как другие зоны с хрупкими органическими соединениями оставались в первозданном виде.

Это открытие не только реконструирует историю самого Бенну, но и дает астрономам мощный инструмент для сравнения с образцами другого астероида, Рюгу, доставленными японской миссией Hayabusa2, что в перспективе позволит составить более полную картину процессов, породивших планеты, включая нашу Землю.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях