617
Невеликий вуглецьовий астероїд Бенну, з якого місія OSIRIS-REx повернула на Землю зразки, виявився свідком ранньої історії Сонячної системи з несподіваним «місцем народження». Новий аналіз вказує, що він сформувався не в далеких холодних околицях, де зароджуються комети, а поблизу так званої водно-крижаної лінії молодої Сонячної системи, де ключову роль у перемішуванні пилу міг відіграти Юпітер, повідомляє SciTechDaily.
Бенну обертається навколо Сонця за 1,2 року та кожні шість років наближається до Землі приблизно на 300 000 кілометрів. Саме це зробило його зручним об’єктом для забору давньої речовини. 24 вересня 2023 року апарат OSIRIS-REx скинув у пустелі штату Юта контейнер із близько 120 грамами поверхневого матеріалу Бенну.
Ізотопний «паспорт» Бенну і спорідненість з Рюгу
Невелику частину зразка — близько пів грама — передали до Швейцарської вищої технічної школи Цюриха (ETH Zurich), де команда під керівництвом Марії Шьонбеклер (Maria Schönbächler) дослідила ізотопи заліза, титану та хрому. Результати опубліковано в журналі Science Advances.
Ізотопи — це різновиди одного й того самого елемента з різною масою. Співвідношення таких ізотопів зберігає «хімічний відбиток» середовища, з якого сформувався астероїд. Вимірювання показали, що ізотопи титану та заліза рівномірно розподілені в матеріалі Бенну, а сам відбиток дуже схожий на хімічний підпис іншого астероїда — Рюгу, а також рідкісного типу вуглецевих метеоритів, відомих як CI-метеорити.
Бенну, Рюгу та CI-метеорити разом формують окрему групу: їхній ізотопний склад чітко відрізняється від інших відомих астероїдів, класів метеоритів і навіть планет. Це свідчить, що всі вони походять з одного й того самого резервуару космічного пилу.
Народження біля водно-крижаної лінії
Щоб з’ясувати, де в протопланетному диску могла міститися така «спільна колиска» пилу, дослідники відмовилися від сценарію далекої зовнішньої Сонячної системи та звернули увагу на межу, де у газо-пиловому диску вода переходила з пари в лід — водно-крижану лінію.
Приблизно 4,5 мільярда років тому молоду Сонячну систему оточував обертовий диск газу, пилу й криги. На певній відстані від Сонця температура ставала достатньо низькою, щоб водяна пара замерзала. У цій перехідній зоні матеріал з внутрішніх і зовнішніх частин диска міг активно змішуватися, а крижані частинки допомагали найдрібнішому пилу злипатися.
За словами Шьонбеклер, Бенну має «гібридний» склад: він не належить ані до типових об’єктів внутрішньої, ані зовнішньої частини системи. Такий змішаний хімічний характер добре узгоджується з формуванням в області, де зустрічаються речовини з обох регіонів — якраз поблизу водно-крижаної лінії.
Роль Юпітера у сортуванні пилу
Ключовим гравцем у цьому сценарії виступає Юпітер. Цей газовий гігант сформувався дуже рано — приблизно протягом першого мільйона років після народження Сонця. Коли планети й астероїди лише починали наростати з дрібних частинок, масивний Юпітер уже сильно впливав на рух твердих тіл у диску.
Дослідники припускають, що Юпітер став бар’єром для грубішого, «галькового» матеріалу, тоді як найдрібніший пил міг обтікати його та вільно перетікати між різними ділянками диска. У зоні поблизу водно-крижаної лінії це мало призвести до інтенсивного перемішування й накопичення саме дрібного пилу, з якого згодом і могли сформуватися попередники Бенну, Рюгу та CI-метеоритів.
Такий механізм також пояснює, чому в Бенну так багато води. Лід, що містився біля межі, частково випаровувався, а водяна пара знову конденсувалася в тому ж регіоні, де збиралася речовина, з якої утворювався астероїд. У результаті майбутній Бенну збагачувався водою вже на стадії формування.
За оцінкою команди, домінування дрібного пилу могло зробити хімічний склад Бенну ближчим до середнього складу Сонця. Дослідники порівнюють це з побутовим пилом, який з часом розподіляється по всьому приміщенню, набуваючи досить однорідних властивостей.
Найпримітивніший матеріал і підказки про зародження Землі
Бенну вважають одним із найбільш примітивних відомих астероїдів: його речовина сформувалася ще під час народження Сонячної системи, близько 4,5 мільярда років тому, і відтоді зазнала мінімальних змін. Саме тому зразки з нього дають змогу зазирнути в той період, коли планети лише складалися з дрібних блоків.
Через це дослідники припускають, що Бенну може бути найкращим з відомих «знімком» початкової суміші хімічних елементів, з якої зрештою утворилися землеподібні планети. Наявність у ньому води та органічних сполук робить такі зразки ще ціннішими: вони допомагають зрозуміти, за яких умов формувалися внутрішні планети й як рання Земля отримала речовини, пов’язані з передумовами для появи життя.
Невідомі сторони ізотопного сліду
Попри детальну картину, яку дають зразки Бенну, вона поки що неповна. Досі незрозуміло, наскільки сильно молодий Юпітер впливав на процес, у якому саме дрібні частинки пилу мали змогу об’єднуватися в більші тіла. Також невідомо, чи унікальний ізотопний підпис Бенну і Рюгу, чи подібний склад мають й інші астероїди.
Команда Шьонбеклер вже планує наступні кроки. Дослідниця чекає на результати майбутньої японської місії зі зворотної доставки зразків з Фобоса — супутника Марса. Після повернення капсули, очікуваного у 2031 році, вона має намір подати заявку до космічного агентства JAXA на отримання частини цього матеріалу для аналізу в своїй лабораторії.
Нові зразки з інших небесних тіл дадуть змогу перевірити, наскільки поширений «почерк» Бенну в Сонячній системі та чи справді цей невеликий астероїд відображає первісну суміш, з якої сформувалися планети на кшталт Землі.
Зразки з астероїда Бенну вказують на народження біля межі льоду з’явилася спочатку на Цікавості.
