小行星样本的惊喜：贝努拥有太阳系的"原始成分"

美国国家航空航天局（NASA）亚利桑那大学领导的OSIRIS-REx任务对从近地小行星贝努（Bennu）返回的岩石和尘埃样本进行了深入研究，发现了一些期待已久的惊喜。OSIRIS-REx样本分析小组发现，贝努含有形成太阳系的原始成分。这颗小行星的尘埃中含有丰富的碳和氮以及有机化合物，所有这些都是我们所知的生命的基本成分。

贝努粒子的显微镜图像，该粒子呈深色，长约一毫米，有一层明亮的磷酸盐外壳。右侧是一个断裂的较小碎片。图片来源：Lauretta & Connolly 等人 (2024) Meteoritics & Planetary Science, doi:10.1111/maps.14227

样本中还含有磷酸镁钠，这让研究小组大吃一惊，因为飞船在贝努采集的遥感数据中并没有发现这种物质。它在样本中的存在暗示着这颗小行星可能是从一个早已消失的、微小的、原始的海洋世界中分裂出来的。

2023年9月24日，美国国防部犹他州测试和训练场，美国国家航空航天局OSIRIS-REx任务的样本返回舱在沙漠中着陆后不久。该样本由美国宇航局的OSIRIS-REx航天器于2020年10月从小行星贝努采集。图片来源：NASA/Keegan Barber

2016年9月8日，被称为OSIRIS-REx的"起源、光谱解读、资源识别和安全--巨岩探测器"（Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, and Security-Regolith Explorer）航天器发射升空，开始了前往近地小行星贝努（Bennu）采集表面岩石和尘埃样本的旅程。OSIRIS-REx 是美国首次从小行星上采集样本的任务。航天器于2023年9月24日将重达4.3盎司或121.6克的样本送达地球。

OSIRIS-REx的首席研究员、亚利桑那大学月球与行星实验室行星科学摄政教授丹特-劳雷塔（Dante Lauretta）说："这么多年后终于有机会深入研究来自贝努的OSIRIS-REx样本，这令人无比兴奋。这一突破不仅回答了有关早期太阳系的长期问题，还为研究地球作为宜居行星的形成开辟了新的途径。我们在综述论文中概述的见解引发了更多的好奇心，促使我们渴望进行更深入的探索"。"

劳雷塔是发表在《流星与行星科学》（Meteoritics & Planetary Science）上的一篇论文的共同第一作者，该论文详细介绍了小行星样本的性质。这篇论文也是对贝努样本目录的介绍，贝努样本目录是一个在线资源，其中公开了样本的相关信息，科学家们可以为自己的研究索取样本材料。

"由劳雷塔博士和康诺利博士领导的第一篇描述贝努样本的论文的发表是这项任务和月球与行星实验室的一个激动人心的里程碑，"亚利桑那大学月球与行星实验室主任兼行星科学系主任马克-马利（Mark Marley）说。"我们的教师、科学家和学生将在未来数年甚至数十年继续研究该样本。现在，我们只能想象已经在我们实验室中的贝努谷物还将讲述我们星球的起源和星球上的生命故事。"

其中一个容器的俯视图，容器中装有来自小行星贝努的岩石和尘埃，硬件刻度以厘米为单位。图片来源：NASA/Erika Blumenfeld 和 Joseph Aebersold

对"贝努"样本的分析揭示了这颗小行星成分的奇妙之处。样本中主要是粘土矿物，与地球上洋中脊发现的岩石类型如出一辙，在洋中脊，来自地幔（地壳下的一层）的物质遇到了水。

海水与地幔物质之间的这种相互作用会形成粘土，并产生各种矿物，包括碳酸盐、氧化铁和硫化铁。劳雷塔说，贝努样本中最出人意料的发现是存在水溶性磷酸盐。这些化合物是当今地球上所有已知生命的生化成分。

日本宇宙航空研究开发机构的隼鸟2号（Hayabusa2）任务于2020年送达的小行星龙宫（Ryugu）样本中也发现了类似的磷酸盐。但是在贝努样本中检测到的磷酸镁钠的突出特点是缺乏包裹体（就像岩石中夹杂着其他矿物的小气泡），而且其颗粒的大小在任何陨石样本中都是前所未有的。

在"贝努"样本中发现镁钠磷酸盐引发了关于将这些元素聚集在一起的地球化学过程的问题，并提供了关于"贝努"历史条件的宝贵线索。

贝努上磷酸盐以及其他元素和化合物的存在和状态表明，这颗小行星的过去曾是一个多水的世界。贝努有可能曾经是一个更潮湿世界的一部分。不过，这一假设还需要进一步研究。

这幅贝努的马赛克图是利用美国宇航局的 OSIRIS-REx 航天器的观测数据制作的，该航天器曾在两年多的时间里靠近这颗小行星。资料来源：美国国家航空航天局/戈达德/亚利桑那大学

尽管贝努可能有过与水相互作用的历史，但它仍然是一颗化学性质原始的小行星，其元素比例与太阳非常相似。

劳雷塔说："我们送回的样本是目前地球上最大的未经改变的小行星物质宝库。"

通过这颗小行星的成分，我们可以一窥 45 亿多年前太阳系的早期面貌。这些岩石保持着原始状态，自诞生以来既没有融化也没有分解，这证实了它们的原始性质和古老起源。

这幅艺术家的概念图展示了OSIRIS-REx（起源光谱解读资源识别安全--岩石资源管理器）航天器用"触摸和取样臂机制"（TAGSAM）接触小行星贝努。这次任务成功地将贝努表面涂层样本送回地球进行研究。资料来源：美国国家航空航天局

研究小组还证实这颗小行星富含碳和氮。这些元素对于了解贝努物质的起源环境以及将简单元素转化为复杂分子的化学过程至关重要，有可能为地球上的生命奠定基础。

劳雷塔说："这些发现强调了从贝努等小行星上收集和研究材料的重要性--尤其是进入地球大气层后通常会燃烧殆尽的低密度材料。这种物质是揭示太阳系形成的复杂过程以及可能导致地球上出现生命的前生物化学的关键。"

未来几个月，美国和世界各地的数十个实验室将从休斯敦的美国宇航局约翰逊航天中心接收部分贝努样本，预计OSIRIS-REx样本分析小组将在未来几年内发表更多描述贝努样本的科学论文。

论文的共同第一作者哈罗德-康诺利（Harold Connolly）说："贝努样本是美丽诱人的地外岩石，"他是领导样本分析小组的任务样本科学家、新泽西州格拉斯博罗罗文大学教授和亚利桑那大学客座研究科学家。"每周，OSIRIS-REx 样品分析小组的分析都会提供新的发现，有时甚至是令人惊讶的发现，这些发现有助于为类地行星的起源和演化提供重要的制约因素。"

编译自/ScitechDaily