|
Древние минералы с астероида Рюгу
|
|
|
|
В 2020 году беспилотный космический аппарат "Хаябуса-2" успешно доставил небольшие фрагменты с околоземного астероида Рюгу, предоставив первые нетронутые образцы с углеродсодержащего астероида. Частицы из этих образцов были изучены на Национальном синхротронном источнике света II (NSLS-II), что позволило выявить новые детали состава и происхождения астероида. Это открытие, в конечном счете, может помочь ответить на важные вопросы о том, как вода и органическое вещество появились на ранней Земле и стали строительными блоками жизни.
|
|
|
|
NSLS-II - это научно-исследовательский центр Министерства энергетики США (DOE) в Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США. В этом исследовательском сотрудничестве участвуют ученые из Университета Стоуни-Брук, Брукхейвенской лаборатории, Государственного университета Нью-Йорка в Платтсбурге, Токийского технологического института и Университета Брауна.
|
|
|
|
Миссия "Хаябуса-2", осуществляемая Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA), стартовала в декабре 2014 года и приземлилась на Рюгу в феврале 2019 года. 6 декабря 2020 года космический аппарат пролетел мимо Земли, чтобы сбросить герметично закрытые капсулы с образцами, которые были надежно защищены парашютами, раскрывшимися после падения в атмосфере. Целью миссии было получение образцов с Рюгу, чтобы ученые могли лучше понять происхождение и эволюционную историю примитивных, богатых органикой астероидов. В свою очередь, эти знания могли бы рассказать нам больше о том, как формировались планеты нашей Солнечной системы.
|
|
|
|
|
|
|
Рюгу, который был обнаружен в 1999 году, вероятно, произошел от более крупного протопланетного тела, сформировавшегося на холодных окраинах Солнечной системы. Таким образом, в его состав должны были входить водяной лед и углекислый газ. Затем это тело было слегка нагрето почти до 212 градусов по Фаренгейту (100 градусов по Цельсию) короткоживущими радиоактивными элементами, что привело к таянию льдов и мобилизации жидкостей, которые взаимодействовали с его первоначальными минеральными и органическими компонентами и изменяли их, образуя множество вторичных соединений. Эти процессы не только привели к образованию новых минералов, которых нет на Земле, но и катализировали сложные органические молекулы, такие как аминокислоты, необходимые строительные блоки для жизни.
|
|
|
|
Все это произошло около 4,7 миллиарда лет назад, и с тех пор материал, по существу, сохранился в межпланетном пространстве. Образцы, взятые с Рюгу, содержат признаки этих процессов на заре существования Солнечной системы. Земля постоянно меняется, и со временем естественные процессы на ней стерли большинство химических свидетельств о том, как впервые сформировалась Солнечная система. Астероиды, подобные Рюгу, хранят эту важную часть истории Солнечной системы.
|
|
|
|
В результате высококонкурентного процесса исследовательской группе были выделены два крошечных фрагмента астероида: одно зерно с его поверхности, а другое - из недр. В NSLS-II команда исследовала зерна, используя новую комбинацию рентгеновских методов, которые в совокупности позволили получить информацию о химическом составе образцов на микроскопическом уровне, включая конкретные элементы, их распределение и локальную молекулярную структуру. Важно отметить, что эти рентгеновские методы неинвазивны и не требуют физического разрезания таких ценных образцов.
|
|
|
|
Как рассказал руководитель проекта Пол Нортрап из Университета Стоуни Брук, "Прелесть этих комбинированных методов заключается в том, что мы можем измерить химический состав как внешнего, так и внутреннего образца, не повреждая его. Это важно для сохранения таких редких и уникальных образцов, особенно когда сотни исследователей конкурируют за доступ к такому небольшому количеству материалов".
|
|
|
|
Исследования проводились на двух лучевых линиях NSLS-II: лучевой линии рентгенофлуоресцентного микрозонда (XFM) и лучевой линии рентгеновской спектроскопии поглощения низкой энергии (TES). Группа использовала два метода рентгеновской визуализации: компьютерную микротомографию с флуоресценцией в розовом луче на лучевой линии XFM и энергетическую микроспектроскопию в тонких рентгеновских лучах на лучевой линии TES.
|
|
|
|
"Для меня настоящее удовольствие работать с такой сплоченной командой ученых из разных областей знаний, чтобы охарактеризовать материалы, собранные из космоса", - сказал Райан Тапперо, ведущий специалист по beamline в компании XFM beamline.
|
|
|
|
Результаты работы команды показывают, что частицы астероида состоят из широкого спектра минералов и соединений, содержащих такие элементы, как селен, марганец, железо, сера, фосфор, кремний и кальций.
|
|
|
|
Например, марганец в основном встречается в виде марганецсодержащих доломита и анкерита, которые являются карбонатными минералами. Железо присутствовало в виде сульфидного минерала, пирротина, и оксидного минерала, магнетита. Медь присутствовала в виде сульфида меди. Фосфор был обнаружен в двух формах: в виде минерала гидроксиапатита, более известного как минерал в зубах и костях, а также в виде редкого фосфидного минерала, не встречающегося на Земле.
|
|
|
|
Эти подсказки начинают рассказывать историю об исходных материалах астероида и их раннем взаимодействии с жидкостями. В частности, важно отслеживать содержание серы в различных формах в образцах, поскольку сера играет важную роль в химии жидкостей и является компонентом некоторых органических соединений.
|
|
|
|
В целом, результаты показывают, что на астероиде было несколько стадий изменения флюидов. Эта информация помогает лучше определить последовательность активности флюидов и процессов, которые привели к нынешнему составу Рюгу и других углеродсодержащих астероидов.
|
|
|
|
Совсем недавно миссия НАСА OSIRIS-REx вернулась с образцами, собранными с другого углеродсодержащего астероида Бенну. Эта же исследовательская группа с нетерпением ждет возможности сравнить эти новые образцы с образцами на Рюгу, используя лучевые линии NSLS-II.
|
|
|
|
Источник
|
