هل يمكنهم فتح أصول الحياة؟

صورة مجهرية لجسيم بيني داكن اللون بطول ملليمتر مع غلاف فوسفات لامع. هناك قطعة صغيرة مكسورة على اليمين. الائتمان: لوريتا وكونولي وآخرون. (2024) النيازك وعلوم الكواكبدوى:10.1111/maps.14227

وجد تحليل عينة من الكويكب بينو عناصر الحياة الأساسية وتلميحات عن الماضي المائي، مما يوفر نظرة ثاقبة حول أصل النظام الشمسي والكيمياء قبل الحيوية.

• لقد عاد التحليل الأولي لنموذج الكويكب بينو ناساس أوزيريس ريكس وكشفت المهمة عن غبار غني بالكربون والنيتروجين والمركبات العضوية، وكلها عناصر أساسية للحياة كما نعرفها. تعكس العينة، التي تهيمن عليها المعادن الطينية، وخاصة السربنتين، نوع الصخور الموجودة في تلال وسط المحيط على الأرض.
• يشير فوسفات المغنيسيوم والصوديوم الموجود في العينة إلى أن الكويكب ربما انفصل عن عالم محيطي قديم وصغير وبدائي. كان الفوسفات بمثابة مفاجأة للفريق، حيث لم يتم اكتشاف المعدن بواسطة مركبة الفضاء OSIRIS-REx أثناء وجوده في بينو.
• تم اكتشاف كويكب مماثل ينتج الفوسفات في عينة ريوكو جاكسابحلول مهمة هايابوسا 2 (وكالة استكشاف الفضاء اليابانية) في عام 2020، برز فوسفات المغنيسيوم والصوديوم الموجود في عينة بينو بسبب نقائه (أي عدم وجود مواد أخرى مضافة إلى المعدن) وحجم حبيباته، وهو أمر غير مسبوق. في أي نموذج نيزك.

تم إنشاء هذه الفسيفساء لبينو باستخدام عمليات رصد قريبة للكويكب بواسطة مركبة الفضاء OSIRIS-REx التابعة لناسا على مدار عامين. مصدر الصورة: ناسا/غودارد/جامعة أريزونا

نتائج من تكوين الكويكب بينو

يتطلع العلماء إلى إرسال عينة تزن 4.3 أونصة (121.6 جرامًا) من الكويكب القديم بينو إلى الأرض، والتي تم جمعها بواسطة OSIRIS-REx التابع لناسا (الأصل والتفسير الطيفي وتحديد الموارد والحفاظ عليها – مستكشف الثرى). الخريف الماضي. لقد اعتقدوا أن المادة تحتوي على أسرار ماضي النظام الشمسي والكيمياء الحيوية التي أدت إلى الحياة على الأرض. تحليل أولي لنموذج بينو، تم نشره مؤخرًا النيازك وعلوم الكواكبثبت أن هذا الحماس ضروري.

وجد فريق تحليل عينات OSIRIS-REx أن بينو يحتوي على المواد الأصلية التي شكلت نظامنا الشمسي. غبار الكويكبات غني بالكربون والنيتروجين والمركبات العضوية، وكلها عناصر أساسية للحياة كما نعرفها. وكانت العينة تحتوي على فوسفات المغنيسيوم والصوديوم، وهو ما كان مفاجأة لفريق البحث لأنه لم يتم رؤيته في بيانات الاستشعار عن بعد التي جمعتها المركبة الفضائية في بينو. ويشير وجوده في العينة إلى أن الكويكب ربما انفصل عن عالم محيطي طويل وصغير وبدائي.

منظر لثمانية لوحات عينة تحتوي على الجسم النهائي للكويكب بينو. تم صب الغبار والصخور في الصواني من الدرج الموجود أعلى رأس آلية الحصول على العينات التي تعمل باللمس (TAGSAM). تم جمع 51.2 جم من هذا الصب، وبذلك تصل الكتلة النهائية لعينة الكويكب إلى 121.6 جم. حقوق الصورة: ناسا/ إريكا بلومنفيلد وجوزيف إيبرسولد

وكشف تحليل عينة بينو عن رؤى مثيرة للاهتمام حول تكوين الكويكب. ويعكس هذا النمط، الذي تهيمن عليه المعادن الطينية، وخاصة السربنتين، نوع الصخور الموجودة في تلال وسط المحيط على الأرض، حيث تلتقي المواد من القشرة الموجودة أسفل القشرة الأرضية بالماء.

لا يؤدي هذا التفاعل إلى تكوين الطين فحسب؛ ويشكل معادن مختلفة مثل الكربونات وأكاسيد الحديد وكبريتيدات الحديد. لكن الاكتشاف غير المتوقع كان وجود الفوسفات القابل للذوبان في الماء. هذه المركبات هي اللبنات الأساسية للكيمياء الحيوية لجميع أشكال الحياة المعروفة على الأرض اليوم.

في حين تم العثور على فوسفات مماثل في عينة من كويكب ريوكو الذي سلمته مهمة هايابوسا 2 التابعة لوكالة استكشاف الفضاء اليابانية (JAXA) في عام 2020، فإن فوسفات المغنيسيوم والصوديوم الموجود في عينة بينو يتميز بنقائه – أي عدم وجود مواد أخرى. . المعدن – وحجم حبيباته – لم يسبق له مثيل في أي عينة نيزكية.

جزء صغير من عينة الكويكب بينو التي أعادتها مهمة OSIRIS-REx التابعة لناسا، تظهر في الصور المجهرية. تُظهر اللوحة العلوية اليسرى جسيمًا داكنًا بطول ملليمتر مع غلاف خارجي من الفوسفات اللامع. تُظهر اللوحات الثلاث الأخرى مناظر مكبرة تدريجيًا لجزيئات الجسيمات التي تخترق عرقًا مشرقًا من الفوسفات تم التقاطه بواسطة المجهر الإلكتروني الماسح. الائتمان: لوريتا وكونولي وآخرون. (2024) النيازك وعلوم الكواكبدوى:10.1111/maps.14227

يثير اكتشاف فوسفات المغنيسيوم والصوديوم في عينة بينو تساؤلات حول العمليات الجيوكيميائية التي تراكمت هذه العناصر ويوفر أدلة قيمة حول الظروف التاريخية لبينو.

وقال دانتي لوريتا، الباحث الرئيسي في OSIRIS-REx في جامعة أريزونا والمؤلف الرئيسي المشارك للدراسة: “إن وجود وحالة الفوسفات، إلى جانب العناصر والمركبات الأخرى في بينو، يشير إلى وجود ماضي مائي للكويكب”. توكسون. “ربما كان بينو في يوم من الأيام جزءًا من عالم رطب. ومع ذلك، فإن هذه الفرضية تتطلب مزيدًا من البحث.”

قال جيسون دوركين، المؤلف المشارك للورقة البحثية والعالم في مشروع أوزوريس-ريكس في مركز جودارد للفضاء التابع لناسا: “لقد أنتج أوزوريس-ريكس ما توقعناه: عينة كبيرة وجميلة من الكويكب غنية بالنيتروجين والكربون من عالم رطب سابقًا”. مركز الطيران في جرينبيلت بولاية ماريلاند.

المركبة الفضائية OSIRIS-REx التابعة لناسا تغادر سطح الكويكب بينو بعد جمع عينة. مصدر الصورة: مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا/مختبر CI/SVS

على الرغم من تاريخه المحتمل في الاتصال بالمياه، فإن بينو كويكب بدائي كيميائيًا، وله أبعاد أساسية مشابهة للشمس.

وقالت لوريتا: “العينة التي أعادناها هي الآن أكبر خزان لمواد الكويكب غير المتغيرة على الأرض”.

يوفر هذا المزيج لمحة عن الأيام الأولى لنظامنا الشمسي، قبل 4.5 مليار سنة. ولم تذوب هذه الصخور أو تتطور مرة أخرى منذ نشأتها، حيث احتفظت بحالتها الأصلية وتؤكد أصلها القديم.

وأكد الفريق أن الكويكب غني بالكربون والنيتروجين. وهذه العناصر مهمة لفهم البيئات التي نشأت فيها مواد بينو والعمليات الكيميائية التي تحول العناصر البسيطة إلى جزيئات معقدة، والتي تضع أساس الحياة على الأرض.

وقالت لوريتا: “تؤكد هذه النتائج أهمية جمع ودراسة المواد من الكويكبات مثل بينو، وخاصة المواد منخفضة الكثافة التي تحترق عادة عند دخولها الغلاف الجوي للأرض”. “هذه المادة تحمل المفتاح لكشف العمليات المعقدة لتشكيل النظام الشمسي والكيمياء الحيوية التي ربما ساهمت في الحياة على الأرض.”

وستتلقى العشرات من المختبرات في الولايات المتحدة وحول العالم أجزاء من عينة بينو من مركز جونسون الفضائي التابع لناسا في هيوستن في الأشهر المقبلة، ومن المتوقع تقديم العديد من الأوراق العلمية التي توضح تفاصيل تحليلات عينة بينو خلال السنوات القليلة المقبلة. مجموعة تحليل نموذج OSIRIS-REx.

وقال هارولد كونولي، المؤلف الرئيسي المشارك للورقة البحثية وعالم عينة مهمة OSIRIS-REx في جامعة روان في جلاسبورو، نيوجيرسي: “إن عينات بينو هي صخور جميلة حقًا من خارج كوكب الأرض”. “في كل أسبوع، يقدم تحليل فريق تحليل نموذج OSIRIS-REx اكتشافات جديدة ومفاجئة في بعض الأحيان تساعد في وضع قيود مهمة على أصل وتطور الكواكب الشبيهة بالأرض.”

انطلقت المركبة الفضائية OSIRIS-REx في 8 سبتمبر 2016، وسافرت إلى الكويكب القريب من الأرض بينو وجمعت عينة من الصخور والغبار من السطح. أوزيريس-ريكس، أول مهمة أمريكية لجمع عينة من كويكب، سلمت العينة إلى الأرض في 24 سبتمبر 2023.

ملاحظة: الكويكب (101955) بينو في المختبر: خصائص العينة التي تم جمعها بواسطة OSIRIS-REx Dante S. لوريتا، هارولد سي. كونولي، جوزيف إي. إيبرسولد، كونيل إم.أو.دي. الكسندر، رونالد-L. بالوز، جيسيكا ج. بارنز، هيلينا سي. بيتس، كارينا أ. بينيت، لورين بلانش، إريكا إتش. بلومينفيلد، سيمون جيه. كليميت، جورج دي كودي، دانييلا إن. ديلاجيوستينا، جايسون بي. دوركين، سكوت إيه. إيكلي، ديونيسوس ط. فوستوكوس، إيان أ. فرانكي، دانييل ب. كلافين، ريتشارد سي. جرينوود، بيير هونيكور، فيكتوريا إي. هاملتون، دولوريس ه. هيل، تاكاهيرو هيروي، كانا إيشيمارو، فريد جوردان، هانا إتش. كابلان، ليندساي ب. كيلر، آشلي جيه كينغ، بيرس كويفود، ميليسا ك. كونتوجيانيس، لون لو، روبرت جيه. ماكي، تيموثي جيه. مكوي، رالف إي. ميليكين، جينس ناجوركا، آن إن نغوين، موريزيو باجولا، أنجاني تي بوليت، كيفن تي بوليت رايتر، هيذر إل. روبير، سارة س. راسل، أندرو ج. ريان، سكوت أ. ساندفورد، بول ف. شوفيلد، كودي د. شولتز، لورا ب. سيفرت، شوكو تاتشيبانا، كاثي إل. توماس-جبردا، ميشيل س. طومسون، فاليري دو، فيليبو دوسبرتي، كون وانغ، توماس ج. زيجا، سي دبليو في فولنر وآخرون، 26 يونيو 2024، النيازك وعلوم الكواكب.
دوى: 10.1111/maps.14227

قدم مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ميريلاند الإدارة الشاملة للمهمة وهندسة الأنظمة والسلامة وضمان المهمة لـ OSIRIS-REx. وكان دانتي لوريتا من جامعة أريزونا، توكسون، هو الباحث الرئيسي. تقود الجامعة الفريق العلمي وتخطيط الرصد العلمي للبعثة ومعالجة البيانات. قامت شركة لوكهيد مارتن سبيس في ليتلتون، كولورادو، ببناء المركبة الفضائية وتوفير عمليات الطيران. يتولى Goddard وKinectX Aerospace مسؤولية قيادة المركبة الفضائية OSIRIS-REx. يتم علاج OSIRIS-REx في ناسا جونسون. تشمل الشراكات الدولية في هذه المهمة جهاز قياس الارتفاع بالليزر OSIRIS-REx من وكالة الفضاء الكندية (CSA) والتعاون العلمي لأخذ عينات الكويكبات مع مهمة Hayabusa2 التابعة لـ JAXA. OSIRIS-REx هي المهمة الثالثة في برنامج الحدود الجديدة التابع لناسا، والذي يديره مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا في هانتسفيل، ألاباما.