Образцы астероида Бенну, доставленные на Землю в 2023 году в рамках миссии OSIRIS-REx, продолжают вызывать интерес у ученых. Три новых исследования, результаты которых опубликованы в журналах Nature Geoscience и Nature Astronomy, дают представление о формировании Солнечной системы и химических процессах, лежащих в основе возникновения жизни. В составе астероидного материала впервые идентифицированы биологически важные сахара, необычное органическое соединение, похожее на резину, а также неожиданно большое количество допланетной пыли, являющейся остатками взрыва сверхновой.
Обнаруженные образцы свидетельствуют о том, что астероид Бенну – это не только остаток планетарного прошлого, но и своего рода космический архив, хранящий молекулы и вещества, относящиеся к начальному этапу формирования Солнечной системы. Комплексный анализ полученных данных указывает на то, что сложные органические соединения и древние вещества внеземного происхождения были широко распространены уже в первичной туманности, где возникла наша планетная система, что могло создать благоприятные химические условия для зарождения жизни на планетах.
В ходе первого исследования международная группа ученых под руководством Ёсихиро Фурукавы из Университета Тохоку выявила в образце, доставленном с астероида Бенну, сахара, содержащие пять и шесть атомов углерода. В частности, было установлено наличие рибозы — важного компонента РНК, а также, впервые в истории изучения внеземного материала, — глюкозы. Эти молекулы сами по себе не служат доказательством существования жизни, однако указывают на то, что некоторые базовые «строительные блоки» земной биологии присутствовали в ранних объектах Солнечной системы. В совокупности с ранее найденными в образцах аминокислотами, нуклеобазами (азотистыми основаниями) и карбоновыми кислотами это открытие подкрепляет предположение о том, что многие компоненты, необходимые для формирования сложных биологических молекул, были доступны задолго до формирования планет. Наличие рибозы особенно важно в связи с гипотезой «мира РНК», согласно которой рибонуклеиновая кислота могла быть первой молекулой, способной как хранить генетическую информацию, так и катализировать химические реакции. Обнаружение же глюкозы, обычно используемой живыми организмами в качестве источника энергии, позволяет сделать вывод о том, что в протопланетном диске присутствовали не только «строительные блоки» для создания генетического материала, но и потенциальные источники пребиотической энергии.
Во втором исследовании группа ученых под руководством Скотта Сандфорда из NASA и Зака Гейнсфорта из Калифорнийского университета в Беркли выявила в образцах ранее не идентифицированный органический материал – гибкое полимерное вещество, содержащее большое количество кислорода и азота, с характеристиками, сходными с резиной или простыми пластиками. Применяя современные методы микроскопии и спектроскопии, исследователи определили, что этот материал возник в результате процесса полимеризации на ранних этапах формирования астероида. В условиях низкой температуры и обилия льда аммиак и углекислый газ взаимодействовали, образуя карбаматы – соединения, растворимые в воде. Прежде чем тело-предшественник Бенну нагрелось до появления жидкой среды, эти карбаматы успели соединиться друг с другом и с другими молекулами, формируя сложные и прочные полимерные цепи. В результате сформировалась своеобразная смола, которая, вероятно, покрывала зерна минералов и льда внутри родительского тела астероида. Со временем и под воздействием радиации этот изначально мягкий и гибкий материал затвердел, став хрупким и напоминающим земные пластики, но обладая уникальной структурой со случайными связями и переменным составом от частицы к частице. Обнаружение таких сложных органических полимеров подтверждает гипотезу о том, что примитивные астероиды могли синтезировать и сохранять сложные органические молекулы задолго до возникновения жизни на какой-либо планете.
Третье исследование, организованное Энн Нгуен из Космического центра имени Джонсона NASA, было сосредоточено на изучении зерен допланетной пыли – частиц, возникших еще до образования Солнца вследствие взрывов сверхновых. Полученные данные свидетельствуют о том, что астероид Бенну содержит количество такой пыли сверхновой, вплоть до шестикратного превышения показателей, зафиксированных в других исследованных внеземных образцах. Это позволяет сделать вывод о том, что протоастероид сформировался в области протопланетного диска, характеризующейся повышенной концентрацией звездной пыли, возможно, благодаря эффективному смешиванию веществ из удаленных друг от друга регионов или из разных временных периодов. Важно отметить, что несмотря на геологические и химические изменения, а также внутреннее воздействие жидкостей, некоторые наименее трансформированные частицы материала остались практически без изменений, сохранив признаки своего допланетного происхождения. Это подтверждает, что Бенну представляет собой своего рода «капсулу времени», содержащую как нетронутые материалы, так и сведения о составе солнечного диска в период его становления.
Обнаруженные на образцах, доставленных с астероида Бенну, биологические сахара, сложные органические полимеры и допланетная пыль свидетельствуют о том, что ранняя Солнечная система представляла собой химически насыщенную и многообразную среду. В этой среде происходила генерация и сохранение органических и звездных веществ еще до формирования планет. Таким образом, Бенну предстает как важнейший космический архив, необходимый для понимания не только эволюции астероидов, но и условий, которые предшествовали и, возможно, способствовали возникновению жизни на Земле. Более детальное изучение этих образцов позволит расширить знания о природе найденных органических соединений и их распространении в Солнечной системе, что делает миссии по доставке внеземных материалов незаменимым инструментом для планетологии, астробиохимии и космологии.