Вместо того, чтобы формироваться далеко от того места, где формируются кометы, Бенну, возможно, сформировался вблизи линии воды и льда молодой солнечной системы, где Юпитер помог сформировать смесь пыли, сформировавшую астероид.
Чтобы понять, как именно образовались планеты 4,5 миллиарда лет назад, необходимо изучить материал, который практически не изменился, поскольку Солнечная система представляет собой вращающийся диск из газа и пыли.
Поскольку астероид Бенну обращается вокруг Солнца каждые 1,2 года и проходит примерно 186 000 миль или 300 000 километров от Земли каждые шесть лет, он дает редкую возможность запечатлеть одну из этих первозданных реликвий. 23 сентября 2026 года зонд НАСА OSIRIS-REx сбросил в пустыне Юты контейнер с образцами, содержащий около 120 граммов, или около 4 унций, поверхностного материала Бенну.
Астрономы ранее предполагали, что астероиды, подобные Бенну, сформировались относительно поздно в эволюции Солнечной системы, намного дальше того места, где, как считалось, сформировались кометы. Химический отпечаток пальца, запертый в возвращенном материале, указывает на то, что Бенну находится в другой среде.
Изотопы связывают Бенну с Рюгу
Небольшая часть образца отправилась в ETH Zurich, где Мария Шенбехлер, профессор изотопной геохимии, получила полграмма для анализа. Его команда измерила изотопы железа, титана и хрома, результаты были опубликованы в журнале Достижения науки. Изотопы — это формы одного и того же элемента, незначительно отличающиеся по массе, а пропорции, в которых они встречаются, могут сохранить химический отпечаток материала, из которого образовался астероид.
Измерения показали, что титан и сталь были равномерно распределены по всему материалу Бенну. Они также выявили тесную химическую связь с астероидом Рюгу и метеоритами CI, редким классом примитивных, богатых углеродом метеоритов, обнаруженных на Земле. Все три имеют схожий изотопный состав, который отличает их от других известных астероидов, групп метеоритов и планет.
Место рождения возле линии воды и льда
Это сходство предполагает, что Бенну, Рюгу и родительские тела метеоритов CI образовались из одного и того же резервуара космической пыли. Определение того, где существует такой резервуар, увело исследователей от далеких пределов Солнечной системы к границе, известной как линия воды и льда.
Около 4,5 миллиардов лет назад молодое Солнце было окружено вращающимся диском из газа, пыли и водяного льда. Линия водяного льда отмечает область, где температура становится достаточно низкой, чтобы водяной пар замерз. Вблизи этого перехода материал, поступающий из внутренней и внешней частей диска, может смешиваться, поскольку лед помогает слипаться мельчайшим частицам пыли.
«Бенну — это гибрид: материал явно не соответствует ни внутренней, ни внешней солнечной системе», — говорит Шенбехлер.
Его смешанные химические характеристики соответствуют образованию астероида, в котором соединились материалы из обоих регионов. Шенбехлер и его коллеги предполагают, что Юпитер сыграл важную роль в создании этих условий.
Юпитер, возможно, уладил пыль
Газовый гигант образовался рано, примерно через миллион лет после рождения Солнца. Когда планеты и астероиды начали расти, постепенно аккумулируя меньшее количество материала, Юпитер быстро стал достаточно большим, чтобы влиять на движение твердых тел в окружающем диске.
Исследователи предполагают, что растущая планета служила барьером для большей части более грубого материала. Мелкая пыль все еще может обтекать его, позволяя частицам из разных областей диска более равномерно смешиваться вблизи границы вода-лед. Предшественники метеоритов Бенну, Рюгу и CI могли образоваться из этой тонкой смеси материала.
Эта ситуация также помогает объяснить, почему в Бенну содержится так много воды. Лед может испариться вблизи границы, при этом часть образовавшегося водяного пара снова конденсируется в той же области, где накопился материал-предшественник Бенну.
Влияние Юпитера также может объяснить, почему Бенну состоит в основном из мелкой пыли. Маленькие частицы, движущиеся через диск, могут тщательно перемешиваться, образуя материал, общий химический состав которого больше напоминает химический состав Солнца. Исследователи сравнили этот процесс с мелкой бытовой пылью, которая постепенно распространяется вокруг него.
«Бенну может дать нам лучшее представление о первоначальной смеси химических элементов, из которой в конечном итоге были построены планеты земной группы», — сказал Шенбехлер.
Бенну будет удерживать этот рекорд, потому что это очень примитивный астероид. Его материал восходит к зарождению Солнечной системы около 4,5 миллиардов лет назад и с тех пор мало изменился, оставив исследователям образец материи того времени, когда планеты еще собирались.
Вода и органический материал также делают эту запись полезной для другого вопроса. Изучение того, где накапливались эти вещества, поможет исследователям лучше понять условия, в которых формировались планеты земной группы, и то, как молодая Земля приобрела некоторые материалы, связанные со строительными блоками жизни.
Изотопный след Бенну остается неполным
Предлагаемый образ разработки является неполным. Исследователи до сих пор не знают, насколько сильно молодой Юпитер повлиял на процесс, который позволил большинству мелких частиц пыли слипаться вместе, и они еще не знают, насколько широк изотопный отпечаток Бенну на других астероидах.
«Теперь мы задаемся вопросом, имеют ли другие астероиды ту же изотопную подпись, что и Бенну и Рюгу», — говорит Шенбехлер.
Дополнительные возвращенные образцы могут помочь ответить на этот вопрос. После завершения анализа Бенну Шенбехлер теперь рассматривает возможность японской миссии по возврату образцов на Фобос, один из спутников Марса, запуск которой запланирован на конец октября. Он планирует подать заявку в японское космическое агентство JAXA на получение части материала, как только он вернется на Землю.
«Было бы интересно получить этот материал для изучения в моей лаборатории», — сказал он.
Ожидание будет долгим. Ожидается, что капсула с материалом с Фобоса вернется на Землю не раньше 2031 года.
Ссылка: «Нуклеосинтетические ограничения на происхождение Бенну и CI-подобных астероидов» Марии Шенбехлер, Маттиаса Эка, Мануэлы А. Фер, Катажины М. Лишевской, Лары А.Е. Мейер, Мириам Рюфенахт, Джеймса М.Дж. Болла, Пола Фроссарда, Яна Рендера, Куинна Р.А. Шолленбергера, Куинна Р.А. Шолленбергера Джоша Уимпенни, Мартин Биззарро, Джессика Дж. Барнс и Энн Н. Нгуен, 23 сентября 2026 г., Достижения науки.
DOI: 10.1126/sciadv.aei9107.
Никогда не пропустите прорыв: подпишитесь на информационный бюллетень SciTechDaily.
Следите за нами в Google и Новостях Google.
