NASA的贝努小行星样本揭示了太空与地球盐湖之间的惊人联系

NASA 的OSIRIS-REx 任务发现了小行星贝努（Bennu）与地球上的苏尔斯湖（Searles Lake）之间的宇宙联系。两者都含有咸水蒸发形成的矿物质，这暗示着贝努的母体曾经拥有液态水库。 这些矿物质甚至有机分子的发现表明，塑造地球地貌的化学过程同样发生在数十亿年前的深空。

苏尔斯湖的蒸发岩矿物与小行星贝努（Bennu）上发现的矿物有相似之处。

多年来，岩石猎手们聚集在加利福尼亚莫哈韦沙漠的苏尔斯湖，寻找引人注目的矿藏，如光卤石、褐铁矿、方解石和白云石。 他们手持撬棍和镐头，在干涸的湖床中挖掘。 与此同时，美国国家航空航天局（NASA）的科学家们正在发现许多相同的水溶性矿物质--但他们不是在沙漠中，而是在太空深处进行搜寻。

2016年，NASA发射了OSIRIS-REx，这是一个与面包车差不多大小的航天器，执行研究一颗名为贝努的遥远小行星的任务。 这颗菱形的"碎石堆"小行星每六年绕地球运行一次。 科学家们认为，它是在10亿至20亿年前，一颗较大的小行星在一次大规模碰撞中破碎后形成的。

2020 年，OSIRIS-REx 短暂着陆贝努表面，收集了4.3 盎司松散岩石和尘埃，然后安全地储存样本，准备返回地球。 下面的视频展示了 2018 年 12 月航天器接近小行星时的样子。

2023年9月，飞船释放了一个迷你冰箱大小的太空舱，太空舱带着样本降落在犹他州。 从那时起，科学家们就开始用显微镜、质谱仪和 CT 扫描仪对这些黑乎乎的粉末状样本进行检测。

《自然》（Nature）上的一篇新报告描述了他们的发现，揭示了富含钠和碳酸盐的证据，这些盐被称为蒸发岩。 这些矿物很可能是在大约45亿年前太阳系诞生初期，潮湿、泥泞的原行星地表下的卤水液体逐渐蒸发而形成的。

地球上很少有地方会产生与贝努样本中类似的蒸发岩组合。史密森尼国家自然历史博物馆陨石馆馆长、本研究共同负责人蒂姆-麦考伊（Tim McCoy）说："研究得最好的地方之一是塞尔湖。"

虽然在贝努发现的矿物质早于在塞尔湖发现的矿物质，但它们是在类似的咸湿条件下形成的。 2024 年 8 月 15 日，陆地卫星 8 号上的陆地成像仪（OLI）捕捉到了本页顶部的图像，显示了该湖大部分干燥的沙地。 该湖是以John Wemple Searles的名字命名的，他是一位探矿者和borax 采矿者，于 1873 年开始用骡子从湖中运输白色矿物。

一个半世纪过去了，采矿的痕迹依然随处可见。 在图片西北角的特罗纳周围，可以看到一个矿坑和各种工业设施，特罗纳是一个成立于 1913 年的公司城镇，也是第一次世界大战期间火药所用钾的主要来源。

像苏打湖这样的"苏打湖"引起行星地质学家的兴趣，部分原因是它们含有高碱性水。 由于含有钠离子、碳酸根离子和氯离子的混合物，它们的卤水富含磷酸盐--一种对有机分子的发展至关重要的物质，包括一些参与形成遗传物质、细胞膜和其他被认为对生命形成至关重要的成分。NASA 科学家最近宣布在贝努样本中也发现了有机分子--包括几种生命所需的成分（见上面的视频）。

水是一种非常好的溶剂，这意味着氯化钠（NaCl）或碳酸钙（CaCO3）等常见盐类很容易溶解于水。 在分子水平上，盐会分解成带正电或负电的离子，如钠（Na+）、氯（Cl-）或钙（Ca+），并在溶解时被水分子包围。 如果从富含离子的盐水中去除水分，离子就会结合并结晶成盐，从而发生相反的情况。

美国国家航空航天局（NASA）OSIRIS-REx 任务返回的小行星贝努（Bennu）样本中发现的"trona"的扫描电子显微镜图像。 图片来源：Rob Wardell、Tim Gooding 和 Tim McCoy，史密森尼学会。

在苏尔寿湖，矿物通常以可预测的顺序在类似浴缸环的区域中形成，碳酸钙和碳酸镁首先形成，硫酸钙和碳酸钠紧随其后形成中间环。 浓度最高的卤水会在湖泊中心沉积钠和钾的氯化物和氟化物。 如果离子浓度足够高，矿物也可以不经蒸发直接从盐水中析出，这可能发生在序列的早期。

麦考伊说："贝努母体上的沉淀以两种方式发生。 研究人员在小行星样本中发现了11种可能在液态水中形成的矿物。 其中六种在苏尔斯湖也有发现。 "上面的扫描电子显微镜图像显示了贝努上发现的trona（一种碳酸钠矿物）的特写。 每根针宽不到 1 微米，长 5 到 10 微米，而人的头发宽约 100 微米。 在苏尔斯湖，trona 经常被加工成纯碱。

美国国家航空航天局地球观测站图片，由 Lauren Dauphin 使用美国地质调查局的 Landsat 数据拍摄。 贝努矿物样本照片，Rob Wardell 和 Tim McCoy（史密森学会）拍摄。

编译自/ScitechDaily