6 Minutės
Retos asteroido grūdelės atneša į Žemę senovinę chemiją
Du mikroskopiniai fragmentai, grąžinti JAXA misijos Hayabusa2, suteikia mokslininkams neįprastą galimybę pažvelgti į cheminių procesų liekanas nuo Saulės sistemos pradinės eros. Surinktos ir į Žemę atgabentos 2020 m., šios grūdelės kilusios iš angliškio asteroido Ryugu skirtingų sluoksnių: viena – nuo atviros paviršinės dalies, kita – iš vidaus. Kartu jos veikia kaip išsaugotos laiko kapsulės, išlaikydamos mineralinius ir cheminius parašus, kurie Žemėje seniai buvo ištrinti tektonikos, erozijos ir biologinio perdirbimo.
Iš viso buvo grąžinta tik 5,4 gramo Ryugu medžiagos, o tarptautinė tyrimų grupė, kuriai vadovauja geoscientistas Paulas Northrupas, gavo tik 9,3 miligramo išsamiam tyrimui. Dėl tokio riboto kiekio būtinos neardomos, didelio tikslumo vaizdavimo ir žemėlapių sudarymo technikos, kad būtų galima išgauti daugiausia informacijos sunaudojant kuo mažiau mėginio.
Mokslinis fonas ir misijos kontekstas
Didelės raiškos Ryugu grūdelio pjūvis, rodantis seleną (raudona), geležį (žalia) ir mangano (mėlyna). (BNL)
Ryugu yra anglies turintis asteroidas – primityvi kūnų klasė, turtinga organinėmis medžiagomis, hidratais mineralais ir lakiomis elementų frakcijomis. Tokie objektai susiformavo Saulės sistemos išorinėse zonose ir patyrė santykinai mažai transformacijų, todėl jie išsaugo saulės ūko chemijos, vandeninių reakcijų ir elementų inventoriaus, kuris apvaisino jaunus planetinius kūnus, įrašus.
Hayabusa2 misija buvo sukurta tam, kad grąžintų nepaliestus mėginius į laboratorijas Žemėje. Mėginių parvežimo privalumas yra tas, kad žemės laboratorijose yra prietaisų, kurių neįmanoma nuskraidinti į kosmosą: sinchrotrų rentgeno spindulių linijos, elektroniniai mikroskopai ir masės spektrometrai, galintys aptikti pėdsakinius elementus ir žemėlapiuoti jų erdvinius ryšius submikronų skalėje. Kadangi Žemė perdirbo didžiąją dalį savo ankstyvosios plutonos, asteroido fragmentai, tokie kaip Ryugu, suteikia geriausiai išlikusius pirminės Saulės sistemos medžiagų archyvus.
Misijos analizė ir vaizdavimo metodai
Ryugu grūdelio energijų žemėlapis, rodantis fosforą, sierą ir silikoną. (Northrup ir kt., Geosciences, 2025)
Northrupas ir kolegos taikė dvi papildančias X‑spindulių vaizdavimo metodikas, kad ištirtų kiekvieno grūdelio išorę ir vidų, neardydami mėginių. Naudodami pažangų, neardomą rentgeno žemėlapių sudarymą ir tomografinį vaizdavimą, komanda nustatė įvairius elementus ir mineralines fazes, įskaitant seleną, manganą, geležį, sierą, fosforą, silikoną ir kalcį. Šie elementų žemėlapiai atskleidžia, kaip elementai erdvėje susiję tarpusavyje – tai raktas skaitant vandeninių modifikacijų ir mineralų iškritimo istoriją tėviniame kūne.
Neardomas vaizdavimas: kodėl tai svarbu
Neardomosios technikos leidžia tyrėjams išsaugoti ribotą mėginių atsargą, tuo pačiu atskiriant chemines heterogeniškumas mikrometrų ir submikrometrų skalėje. Kaip pabrėžia Northrupas, ši galimybė yra ypač svarbi, kai šimtai tyrėjų siekia prieigos prie mažyčių vieno iš vertingiausių Saulės sistemos mėginių dalelių.
Pagrindinis atradimas: fosfidas ir naujas hidratuotas fosfato mineralas
Svarbus rezultatas, praneštas 2024 m. rentgeno tyrime ir išsamiau atskleistas Brookhaven nacionalinės laboratorijos pranešime spaudai, buvo fosforo aptikimas dviejose skirtingose cheminėse aplinkose Ryugu grūdeliuose: fosfato formoje, panašioje į mineralus, randamus dantyse ir kauluose Žemėje, ir retesnėje fosfido formoje, anksčiau nepastebėtoje žemės geologijoje. Vėlesnės, detalesnės mineraloginės analizės 2024 m. atskleidė Ryugu medžiagoje hidratuotą amonio magnio fosforą (HAMP). HAMP yra kristalinio pobūdžio hidratuotas amonio‑magnio‑fosfato mineralas, kuris natūraliai Žemėje nepasitaiko ir primena struvitą – amonio fosfato mineralą, susijusį su biologiniais procesais.
Struvitas dažnai siejamas su biologiniu nukalkėjimu ir yra pagrindinė kai kurių inkstų akmenų sudedamoji dalis Žemėje. HAMP radinys egzogeniniame mėginyje yra įspūdingas, nes tai nurodo, kad amonis, magnis ir fosfatas gali susitvarkyti į kristalines hidratuotas fazes kosmoso aplinkoje, kur sąlygos gerokai skiriasi nuo Žemės.
Fosforo pristatymo ir prebiotinės chemijos pasekmės
Fosforas yra esminis gyvybei reikalingas elementas, dalyvaujantis energijos perdavime (ATP), genetinėje grandinėje (DNR ir RNR) ir ląstelių membranose (fosfolipidai). Fosfato ir neįprastų fosforo junginių radimas primityviose asteroido medžiagose palaiko modelius, kuriuose asteroidai ir meteoritai tiekė bioaktyvų fosforą ankstyvajai Žemei. Amonį turinčio hidratuoto fosfato mineralo buvimas kelia naujų klausimų apie redoksinius ir skysčių cheminių sąlygų parametrus Ryugu tėviniame kūne bei apie tai, kaip egzogeniniai mineralai galėjo prisidėti prie prebiotinės chemijos ankstyvoje Žemėje.
Eksperto įžvalga
Dr. Elena Morales, planetų mokslininkė ir mėginių analizės specialistė (NASA Ames astrobiologijos institutas), priduria: 'Tokie atradimai kaip HAMP rodo, kad asteroidinė aplinka gali suformuoti mineralų komplektus, kurių retai matome Žemėje. Tai išplečia mūsų supratimą apie cheminius kelius, prieinamus jaunajame Saulės sistemos laikotarpyje. Amonį turinčių hidratuotų fosfatų radimas rodo, kad mažuose kūnuose galėjo egzistuoti prieinami sumažinti azoto ir fosforo rezervuarai, kurie galėjo būti pristatyti į Žemę ir paveikti ankstyvąją organinę chemiją.'
Ši pastaba pabrėžia platesnę Ryugu mėginių reikšmę klausimams apie cheminę evoliuciją ir gyvybės kilmę. Nors HAMP pats savaime nėra gyvybės įrodymas, jo mineralogija rodo vandeninių modifikacijų ir cheminių sąlygų pėdsakus, galinčius koncentruoti ir transformuoti gyvybiškai svarbius elementus.
Ateities perspektyvos ir susiję tyrimai
Tęstiniai Ryugu grūdelžių tyrimai derins aukštos raiškos mineralogiją su izotopiniais tyrimais ir organinės chemijos apžvalgomis. Tyrėjai siekia nustatyti HAMP tikslinę kristalinę chemiją, susidarymo temperatūrą ir izotopinius parašus, kad apribotų jo formavimosi laiką ir aplinkos kontekstą. Panašios metodikos bus taikomos ir kitų parvežtų misijų mėginiams, įskaitant NASA OSIRIS‑REx medžiagą iš Bennu, leidžiant palyginamąją planetologiją tarp anglies turtingų asteroidų.
Technikos, tobulintos dirbant su Ryugu mėginiais – neardomas rentgeno žemėlapių sudarymas, mikro‑tomografija ir taikomoji mikroanalizė – bus esminės analizuojant ateities vertingus parvežimus iš mažų kūnų ir Marso mėginių saugyklų. Kai mėginių kolekcijos augs, daugialypės disciplinų komandos galės geriau įvertinti, kaip plačiai paplitę neįprasti fosforo mineralai yra ir ką jie reiškia dėl lakiųjų ir organinių medžiagų, pristatytų į ankstyvąsias planetas.
Išvados
Mikroskopiniai grūdeliai iš asteroido Ryugu išsaugo mineralinius ir cheminius pirminės Saulės sistemos procesų įrašus, kurių Žemė jau nebeturi. Naudodami pažangų neardomą rentgeno vaizdavimą, tyrėjai identifikavo įvairius elementus ir anksčiau nematytą hidratuotą amonio‑magnio‑fosfato mineralą (HAMP), kartu su kitomis fosforo formomis, įskaitant retą fosfidą. Šie atradimai patikslina mūsų supratimą, kaip fosforas – gyvybei svarbus elementas – buvo apdorotas ir perneštas ankstyvoje Saulės sistemoje. Tolesni Ryugu ir kitų parvežtų mėginių tyrimai žada toliau tobulinti asteroidinės vandeninės chemijos, elementų pristatymo į Žemę ir galimų kelių, padariusių mūsų planetą cheminiu požiūriu gyvybingu, modelius.
Šaltinis: sciencealert
Komentarai