24 сентября 2023 года капсула миссии OSIRIS-REx достигла Земли, доставив первые образцы астероидов, когда-либо собранные НАСА. После семи лет полета и преодоления ряда технических сложностей, капсула с ценными фрагментами приземлилась на парашюте в пустыне Юты, что стало завершением значительного научного предприятия.
Образцы, полученные в 2020 году, были доставлены с углеродистого астероида Бенну и предоставляют беспрецедентную возможность понять формирование Солнечной системы и те процессы, которые обусловили появление планет и возникновение жизни на Земле. Предполагается, что Бенну представляет собой фрагмент породы, сохранившийся с самых ранних этапов становления нашей планетной системы.
Спустя год после возвращения ученые продолжают проводить тщательный анализ полученных материалов. Какие же новые данные удалось получить за это время?
Что мы знали о Бенну раньше?
Астероид Бенну был определен в качестве объекта для исследования в рамках миссии OSIRIS-REx, поскольку он находится на относительно близкой к Земле орбите и, вероятно, содержит органические и летучие вещества, сформировавшиеся в первые миллионы лет существования Солнечной системы.
Углеродистые астероиды, например, Бенну, вызывают большой интерес, поскольку, как полагают, они содержат практически нетронутый материал, сохранившийся со времен образования нашей планетарной системы. Тем не менее, несмотря на данные, полученные в результате предыдущих миссий и спектроскопических исследований, точных сведений о химическом составе Бенну или о процессах, приведших к его формированию, у нас не было.
Известно, что эти объекты содержат углерод и, вероятно, богаты сложными органическими молекулами, однако это не было подтверждено напрямую. Миссия OSIRIS-REx была разработана для устранения этих неясностей посредством сбора образцов для последующего анализа в лабораторных условиях.
Краткая информация о миссии OSIRIS-REx
Миссия OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer) стартовала 9 сентября 2016 года с задачей собрать и доставить на Землю образцы, взятые с астероида Бенну. После двух лет полета аппарат достиг Бенну в декабре 2018 года и приступил к детальному изучению небесного тела.
Благодаря современным приборам, предназначенным для картографирования поверхности и анализа химического состава Бенну, космический аппарат OSIRIS-REx создал необходимые условия для ключевой фазы миссии — забора образцов. В октябре 2020 года роботизированный манипулятор зонда соприкоснулся с поверхностью астероида и собрал приблизительно 60 граммов вещества.
Несмотря на некоторые первоначальные трудности, вызванные большим объемом собранного материала, который оказался больше ожидаемого и привел к выпадению некоторых фрагментов из контейнера, мероприятие под названием TAG (Touch-and-Go) прошло очень успешно.
Завершив свою работу, зонд начал обратный путь к Земле, который закончился 24 сентября 2023 года – капсула успешно вернула образцы. Сейчас миссия OSIRIS-REx переходит к новому этапу, поскольку зонд был переназначен для изучения астероида Апофис в рамках миссии OSIRIS-APEX.
Возвращение образцов
Прибытие капсулы OSIRIS-REx в пустыню Юты положило начало тщательному и длительному процессу извлечения и анализа образцов. Ученые проявляли значительный интерес к полученным фрагментам Бенну, поскольку они предоставляют уникальную возможность изучить эволюцию Солнечной системы и, возможно, прояснить вопросы о возникновении жизни.
Начальный период работы оказался непростым. У НАСА возникли сложности с открытием основного контейнера, содержащего образцы. Лишь спустя несколько месяцев, в январе 2024 года, агентству удалось получить полный доступ к собранным фрагментам, что ознаменовало начало этапа детального анализа.
Именно этот этап критически важен для определения химического и минералогического состава астероида Бенну и сопоставления этих данных с информацией, полученной при орбитальных исследованиях. Для выявления элементов и химических соединений, способных пролить свет на раннюю историю Солнечной системы, исследователи применяют передовые методы анализа материалов, такие как масс-спектрометрия и электронная микроскопия.
Благодаря миссии OSIRIS-REx, наши знания о астероиде Бенну значительно расширились?
Начальные исследования образцов, доставленных с астероида Бенну, предоставили неожиданные результаты. В частности, они подтвердили наличие фосфатов — химических соединений, критически важных для возникновения и поддержания жизни, подобной земной.
В отобранных образцах фосфаты найдены в исключительно высоких концентрациях, что позволяет сделать вывод о возможной значительной роли Бенну в распространении важнейших компонентов по всей Солнечной системе. Также в образцах выявлены сложные органические соединения, которые, несмотря на отсутствие прямого указания на существование жизни, являются необходимыми элементами для ее возникновения.
Наличие гидратированных минералов также было зафиксировано учеными, что свидетельствует о том, что астероид Бенну в прошлом контактировал с водой. Это позволяет предположить, что даже несмотря на небольшие размеры, под поверхностью Бенну могли протекать сложные химические процессы, которые способствовали накоплению пребиотических молекул. Полученные результаты являются лишь первым этапом: анализ образцов будет продолжен в течение многих лет для более детального изучения эволюции астероидов и их влияния на формирование Земли и жизни.
Бенну против Рюгу
Недавно исследованный и отобранный для изучения углеродистый астероид Рюгу был объектом японской миссии «Хаябуса-2». В 2020 году эта миссия собрала образцы с поверхности Рюгу и доставила их на Землю. Подобно Бенну, Рюгу предоставляет ценные сведения о примитивных веществах, формировавших Солнечную систему.
На образцах Рюгу зафиксировано наличие органических соединений, в том числе аминокислот, а также гидратированных минералов, что указывает на возможность существования воды на астероиде в прошлом. Его поверхность характеризуется темным цветом, пористостью и незначительными изменениями, вызванными воздействием тепла, что позволяет предположить сохранение его первозданного, очень примитивного состояния.
Бенну, как было отмечено ранее, представил аналогичные сведения о составе и последствиях. Однако на его поверхности камни различного размера распределены не равномерно, а радарные исследования указывают на то, что его внутренняя структура может быть более пористой и менее прочной, чем у Рюгу.
Эти два астероида обладают схожими характеристиками, включая наличие воды и органических молекул, однако различаются по геологическим особенностям и динамике. Дальнейшие исследования, несомненно, предоставят больше информации. На текущий момент эти открытия дают нам ценные данные об условиях, существовавших в ранней Солнечной системе, и о процессах, которые привели к формированию планет и распространению веществ, необходимых для возникновения жизни.