Капсула NASA доставила образцы астероида Бенну на Землю. Почему это важно для всех нас?

Начиная с 2018-го аппарат NASA OSIRIS-REx провел два года на орбите Бенну — околоземного астероида шириной 500 м с высоким содержанием углерода. Огромный камень представлял собой рыхлое скопление валунов и гравия, едва ли удерживаемое вместе собственной микрогравитацией.

Когда в октябре 2020-го аппарат опустился на поверхность для сбора образцов, консистенция Бенну этому неумолимо препятствовала: автоматическая рука для сбора образцов неожиданно глубоко погрузилась в груду обломков и почти что застряла. Тем не менее ей удалось всосать около 250 г камней и пыли. Этого оказалось так много, что частицы стали выпадывать из контейнера для проб, и контроллеры были вынуждены быстро его утрамбовать. Затем космическому аппарату потребовалось три года, чтобы сориентироваться на орбите Земли и вернуться домой.

Доставленная капсула с образцами гальки и песка — итог семилетних усилий и расходов в размере $1 млрд. Это самый крупный груз внеземного материала, собранный NASA со времен лунных миссий «‎Аполлон».

По словам исследователей, образцы обещают дать новое представление о ранней Солнечной системе и о том, как зарождалась жизнь на Земле. Это одни из самых древних и нетронутых материалов, которые доступны на данный момент человечеству.

Ученым еще предстоит это узнать. Например, достоверно неизвестно, как зародилась жизнь на Земле. Одни предполагают, что важнейшие органические молекулы, такие как аминокислоты, возникли в результате химических реакций в глубоководных источниках. Другие считают, что их могли заложить астероиды. Образцы Бенну помогут ответить на этот вопрос.

До сих пор в метеоритах, большинство из которых — фрагменты астероидов, — было обнаружено только 12 из 20 необходимых для жизни аминокислот. Однако большинство методов экстракции, основанных на использовании теплой воды и механическом перемешивании для растворения соединений горных пород, разрушают некоторые аминокислоты. Поэтому ученые разработали более щадящую методику, использующую холодную воду и звуковые волны, и уверены, что она способна захватить все 20.

Ученые также собираются выяснить, нет ли на Бенну избытка левосторонних аминокислот. Дело в том, что аминокислоты существуют в двух зеркально противоположных формах, но жизнь использует исключительно левосторонние. Некоторые исследователи полагают, что такое неравенство возникло на Земле в результате воздействия на молекулы магнитных полей, но поляризованный ультрафиолетовый свет, падающий на астероиды во время их длительных путешествий, тоже мог благоприятствовать появлению левосторонних форм.

Исследователей также интересует, окажется ли состав Бенну таким, каким он представляется в телескопы. В 2020 году японский космический аппарат Hayabusa2 вернул около 5 г материала с Рюгу, другого богатого углеродом околоземного астероида, который считался относительно сухим. Вместо этого оказалось, что он был полностью изменен водой. Ситуация с Бенну может оказаться схожей.

Во время движения по орбите астероида OSIRIS-REx заметил еще один признак водного прошлого: метровые прожилки карбоната — минерала, который выпадает в осадок из раствора. Возможно, вода текла по телу Бенну, которое, скорее всего, сформировалось за орбитой Юпитера в самом начале существования Солнечной системы 4,56 млрд лет назад.

Короткоживущий радиоактивный алюминий в его недрах мог служить источником тепла, достаточно мощным для поддержания воды в жидком состоянии. Если в вернувшихся на Землю образцах будет присутствовать карбонат, исследователи получат возможность взглянуть на эту эпоху и, возможно, узнать, как вообще появилась вода.

Когда ученые хотят понять, как сформировалась Земля, им необходимо заглянуть за пределы нашей планеты. Звездные системы формируются из огромных облаков газа, которые коллапсируют в звезду в центре, вращая вокруг нее диск из различных веществ. Это ясно из наблюдения за другими звездными системами. Но есть доказательства этому и в нашей Солнечной системе: планеты вращаются вокруг Солнца в одном направлении и в одной плоскости, что подтверждает мысль о том, что они образовались из единого вещества. Одна его часть слилась в планеты, а другая — в первые астероиды, некоторые из которых существуют и сегодня.

Все имеющиеся у нас оценки возраста Солнечной системы основаны на датировке зерен метеоритов, упавших на Землю. Это связано с тем, что на Земле действуют такие факторы, как эрозия и тектоника плит, которые перерабатывают горные породы и стирают самую раннюю историю планеты, поэтому возраст самых древних камней, которые мы когда-либо находили здесь, составляет около 4 млрд лет. Однако материал с астероидов может быть еще более древним.

Астероиды датируются примерно на 500 млн лет старше, чем самые древние породы на Земле. Рассматривая астероиды, мы попадаем буквально в самое начало Солнечной системы. Это делает Бенну потенциальной капсулой времени с самых ранних этапов формирования Солнечной системы. Однако точно определить его возраст можно только после проведения детального анализа.

На месте посадки аппарата исследователи взяли пробы воздуха, почвы и воды, чтобы составить каталог потенциальных загрязнителей, включая органические молекулы и микробы.

Контейнер с образцами уже доставлен в космический центр NASA имени Джонсона в Хьюстоне, где находится основной архив образцов Солнечной системы. 26 сентября команда приступит к разборке контейнера в специально построенном помещении. Затем она займется сортировкой собранной гальки, используя встроенные приборы для измерения объема, формы, массы и пористости камней.

70% камней NASA оставит для будущих ученых, которые, возможно, будут располагать более совершенными инструментами. От 4 до 5% груза будет отправлено сотрудникам в Канаду и Японию. Оставшиеся 25% предназначены для детального анализа, которым займется научная группа, состоящая из более чем 200 человек, разбросанных по всем континентам. Ученые полностью готовы к неожиданностям.

Несмотря на то, что основная задача по доставке образцов выполнена, миссия аппарата OSIRIS-REx еще не завершена. Он уже начал прокладывать траекторию для выхода на орбиту каменистого астероида Апофис в 2029 году.