Home / Новости науки / Что было до Солнечной системы. Удивительные находки в образцах астероида

Что было до Солнечной системы. Удивительные находки в образцах астероида

Удивительные находки в образцах астероидаВладислав СтрекопытовУченые узнали, что происходило на месте Солнечной системы еще до образования Солнца и планет. Это позволили сделать образцы грунта с астероида Рюгу, которые доставила на Землю японская миссия «Хаябуса-2». Оказалось, что астероид содержит самый древний, еще досолнечный материал первичного газопылевого облака. Обнаружили и аминокислоты — строительные блоки белков всех живых организмов.Свидетели древнейшей историиАстероиды ученые называют «капсулами времени в космическом вакууме». Считается, что в отличие от планет, внутри которых более тяжелые химические элементы переместились в ядро, а более легкие — к поверхности, эти малые тела состоят из первичного материала протопланетного облака.Раньше астрономы судили об астероидах только по спектральным характеристикам — образцов вещества «ископаемых фрагментов Солнечной системы» у них не было. Теоретически частями астероидов могут быть некоторые метеориты. Но, во-первых, определить, от каких космических тел эти куски откололись, невозможно, а во-вторых, нельзя исключить попадание в них земного материала. А это принципиально важно, например, чтобы понять происхождение сложных органических соединений, которые порой находят в метеоритах.В июне 2010-го аппарат «Хаябуса» Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) доставил на Землю грунт с поверхности астероида Итокава. Там было около полутора тысяч микрозерен оливина, пироксенов и плагиоклазов — типичных минералов из группы силикатов, характерных для малых тел S-класса. S-астероиды, названные так из-за высокого содержания кремния, сформировались относительно недавно и находятся во внутренней части Солнечной системы, что делает их легкой мишенью.Астероид ИтокаваАстероид Итокава© JAXAМиссия «Хаябуса-2» амбициознее. Задача — получить образцы углистых астероидов спектрального класса С, к которым относится большинство малых тел Солнечной системы. Они сформировались далеко от Солнца и, по мнению ученых, сохранили примитивный протопланетный материал. Но эти тела чрезвычайно сложно изучать с помощью спектральных методов, поскольку из-за удаленности они слишком темные.Аппарат «Хаябуса-2» направили к астероиду Рюгу диаметром около 900 метров. До него 340 миллионов километров, однако он пересекает орбиту Земли. Кроме того, дистанционное зондирование показало, что Рюгу может содержать органическое вещество и немного воды на поверхности или в структуре минералов.Орбита астероида Рюгу и точки ее пересечения с орбитами Земли и ВенерыОрбита астероида Рюгу и точки ее пересечения с орбитами Земли и ВенерыCC BY-SA 4.0 / Tomruen / 162173 Ryugu orbit (cropped a photo)В 2019-м зонд добрался до астероида и взял пробы с поверхности и из подповерхностных слоев (по Рюгу выстрелили медной болванкой и собрали в кратере мелкие обломки). В декабре 2020-го аппарат вернулся на Землю. Ученые получили 5,4 грамма вещества: в 50 раз больше, чем ожидали. Полгода готовили образцы и летом 2021-го приступили к их изучению. Предварительные результаты опубликовали в журналах Science и Proceedings of the Japan Academy.Сотрудники Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) несут коробку с образцами астероида Рюгу, в районе Южной АвстралииСотрудники Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) несут коробку с образцами астероида Рюгу, район Южной Австралии© AP Photo / Australian Space Agency»Ископаемые» фрагменты водного мираПрежде всего ученые установили, что по химическому составу астероид Рюгу соответствует хондритам типа СI — самым древним из известных, образовавшихся еще до формирования основных планет Солнечной системы. Из более чем 70 тысяч найденных на Земле метеоритов только девять относятся к этому типу.Образцы грунта астероида Рюгу, доставленные на Землю аппаратом Хаябуса-2Образцы грунта астероида Рюгу, доставленные на Землю аппаратом «Хаябуса-2″© Фото : JAXAИзотопные соотношения кислорода, кальция и хрома позволяют предположить, что материал Рюгу даже древнее, чем в имеющихся хондритах СI, так как на него меньше воздействовала протосолнечная термическая активность.»Хондриты CI наиболее вероятные представители облака молекулярной пыли, которое коллапсировало, образуя Солнечную систему 4567 миллионов лет назад, — рассказал австралийскому Центру научных СМИ (SMC) профессор Тревор Айрленд из Исследовательской школы наук о Земле Австралийского национального университета. — Они обычно содержат органические молекулы и воду — два основных ингредиента белков, необходимых для жизни. Но репрезентативные метеориты CI чрезвычайно редки, а также подвержены земному загрязнению и изменениям в результате взаимодействия с нашей богатой кислородом и водой атмосферой. Таким образом, образец Рюгу дает нам уникальную возможность взглянуть на то, что представляет собой первичный протопланетный материал».Фото астероида Рюгу, сделанное 12 июля 2018-го аппаратом Хаябуса-2Фото фрагмента поверхности астероида Рюгу, сделанное аппаратом Хаябуса-2 с высоты 5 кмОсобенности частиц грунта астероида Рюгу под оптическим микроскопом: черная матовая поверхность, сильная трещиноватостьОсобенности частиц грунта астероида Рюгу под оптическим микроскопом: вкрапления карбонатов и сульфидов железа1 / 4Фото астероида Рюгу, сделанное 12 июля 2018-го аппаратом «Хаябуса-2″© Фото : JAXA / Kevin M. Gill2 / 4

Фото фрагмента поверхности астероида Рюгу, сделанное аппаратом "Хаябуса-2" с высоты 5000 метров

© JAXA3 / 4Особенности частиц грунта астероида Рюгу под оптическим микроскопом: черная матовая поверхность, сильная трещиноватость© Eizo NAKAMURA, Katsura KOBAYASHI4 / 4Особенности частиц грунта астероида Рюгу под оптическим микроскопом: вкрапления карбонатов и сульфидов железа© Eizo NAKAMURA, Katsura KOBAYASHIЯпонские ученые выявили в образцах с Рюгу следы воды. Частицы грунта сложены пористым мелкозернистым агрегатом листовых силикатов — глинистых минералов, содержащих воду — с отдельными вкраплениями кристаллов карбонатов, сульфидов и оксидов железа. Изотопные характеристики марганца и хрома в магнетите (оксид железа) и доломите (карбонат кальция и магния) указывают на то, что эти минералы также формировались в водной среде.Слева: проба грунта астероида Рюгу, доставленная на землю космическим аппаратом Хаябуса-2. Справа: увеличенное с помощью электронного микроскопа изображение глинистых минералов, из которых преимущественно состоит грунтСлева: проба грунта астероида Рюгу, доставленная на землю космическим аппаратом «Хаябуса-2». Справа: увеличенное с помощью электронного микроскопа изображение глинистых минералов, из которых преимущественно состоит грунт© Фото : JAXA / Yokoyama et al.Более 40 процентов объема частиц — это поры, которые когда-то были заполнены водой в твердом или жидком состоянии. Судя по минеральному составу и структуре частиц, порода не раз подвергалась замораживанию и оттаиванию. Первичным источником тепла при этом выступали процессы радиоактивного распада в недрах небольшого планетоподобного тела. Такие тела, называемые планетезималями, формировались при слипании космической пыли, содержащей водяной лед. Это происходило в первые два-пять миллионов лет после образования Солнечной системы.Внутреннее строение грунта астероида Рюгу под электронным микроскопом: а — основная масса сложена гранулами листовых силикатов (phyllosilicate nodule) — глинистых минералов — с кристаллами магнетита (magnetite), доломита (dolomite) и нановкраплениями органики (nano-OM); b и с — структура агрегата глинистых минералов при последовательном увеличении. Ученые предполагают, что пустоты между гранулами раньше были заполнены водой или льдомВнутреннее строение грунта астероида Рюгу под электронным микроскопом: а — основная масса сложена гранулами листовых силикатов (phyllosilicate nodule) — глинистых минералов — с кристаллами магнетита (magnetite), доломита (dolomite) и нановкраплениями органики (nano-OM); b и с — структура агрегата глинистых минералов при последовательном увеличении. Ученые предполагают, что пустоты между гранулами раньше были заполнены водой или льдом© Eizo NAKAMURA, Katsura KOBAYASHI, 2022Для нагрева в результате радиоактивного распада до образования жидкой воды необходимо, чтобы размер протопланеты был не менее нескольких десятков километров. Поэтому исследователи уверены, что астероид Рюгу — часть более крупного тела, которое со временем охладилось и снова замерзло.Бывшая кометаСчитается, что каменно-ледяные кометы — это осколки планетезималей. Не исключено, что астероид Рюгу когда-то был кометой. Численное моделирование показывает, что при миграции из холодной внешней зоны Солнечной системы во внутреннюю водяной лед кометы выпаривается, а ядро в процессе вращения уплотняется, приобретая вид пористого агрегата силикатных минералов. Часть водяного пара, поднимающегося из ядра, может конденсироваться на поверхности, что приводит к образованию водных минералов.Физическая модель превращения каменисто-ледяной кометы, обогащенной органическим веществом, в астероид, имеющий форму волчкаФизическая модель превращения каменисто-ледяной кометы, обогащенной органическим веществом, в астероид, имеющий форму волчкаCC BY 4.0 / Hitoshi Miura et al, Astrophysical Journal Letters (2022) / Гипотеза о бывшей комете подтверждается тем, что, во-первых, у Рюгу форма волчка. Во-вторых, его вещество не монолит, а отдельные частицы и кристаллы, как бы слипшиеся под действием силы тяжести. И в-третьих, в них очень много органики. А ледяные кометы часто содержат органику, образовавшуюся в межзвездной среде.Путь внеземной органикиГеохимический анализ выявил в пробах полициклические ароматические углеводороды, похожие на земную нефть, различные соединения азота, а также многочисленные пребиотические органические соединения, в том числе два десятка аминокислот: тех же, что в белках каждого живого организма на Земле.Судя по изотопному составу, примитивные органические вещества уже содержались в межзвездной пыли, из которой формировалось протопланетное облако на месте Солнечной системы. Слипаясь, эта пыль образовала планетезимали. В результате водных реакций на их поверхности возникли более сложные соединения типа аминокислот.После распада одной из планетезималей ее фрагмент несколько тысяч лет провел на окраине протопланетного облака в виде кометы, а затем переместился во внутренний пояс астероидов, где Солнце испарило его лед. В итоге появился нынешний астероид Рюгу.Общая схема формирования астероида Рюгу© Eizo NAKAMURA, Katsura KOBAYASHI, 2022Возможно, похожая судьба была у другого околоземного астероида — Бенну. В октябре 2020-го американский аппарат OSIRIS-REx взял пробу его грунта. Возвращение на Землю запланировано на сентябрь 2023-го.Если образцы Бенну по структуре и составу окажутся аналогичными, можно будет сказать, что есть целый класс переходных объектов, образовавшихся на окраине нашего протопланетного облака как каменисто-ледяные кометы и превратившихся после миграции к Солнцу в астероиды. По одной из гипотез, именно эти кометы-астероиды занесли с окраин Солнечной системы на Землю сложные органические соединения, давшие начало жизни.Фото астероида Бенну, сделанное 2 декабря 2018-го аппаратом НАСА OSIRIS-REx с расстояния 24 километраФото астероида Бенну, сделанное 2 декабря 2018-го аппаратом НАСА OSIRIS-REx с расстояния 24 километра© NASA/Goddard/University of ArizonaВЕРНУТЬСЯ В НАЧАЛОВЕРНУТЬСЯ НА ГЛАВНУЮ08:00 15.06.2022 

Источник

About Admin

Check Also

Российские ученые разработали особо стойкое антиобледенительное покрытие

© Фото : пресс-служба УрФУРабота в химической лаборатории. Архивное фото Российские ученые разработали антиобледенительное покрытие, …

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.