Астероид Бенну продолжает давать новые подсказки для решения самых важных вопросов, волнующих учёных, о формировании ранней Солнечной системы и происхождении жизни. В рамках продолжающегося изучения образцов, доставленных на Землю космическим аппаратом НАСА OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, and Security-Regolith Explorer), три новые статьи, опубликованные во вторник в журналах Nature Geosciences и Nature Astronomy, представляют собой выдающиеся открытия: сахара, необходимые для биологии, смолоподобное вещество, ранее не наблюдавшееся в астроматериалах, и неожиданно большое количество пыли, образующейся при взрывах сверхновых.
Сахара необходимы для жизни
Ученые под руководством Ёсихиро Фурукавы из Университета Тохоку (Япония) обнаружили в образцах с Бенну сахара, необходимые для земной биологии. Подробности своих результатов они описали в журнале Nature Geoscience . Были обнаружены пятиуглеродный сахар рибоза и, впервые в образце внеземного происхождения, шестиуглеродная глюкоза. Хотя эти сахара не являются доказательством жизни, их обнаружение, наряду с предыдущими обнаружениями аминокислот, азотистых оснований и карбоновых кислот в образцах с Бенну, свидетельствует о широком распространении строительных блоков биологических молекул по всей Солнечной системе.
Для жизни на Земле сахара дезоксирибоза и рибоза являются ключевыми строительными блоками ДНК и РНК соответственно. ДНК является основным носителем генетической информации в клетках. РНК выполняет множество функций, и жизнь в том виде, в котором мы её знаем, не могла бы существовать без неё. Рибоза в РНК используется в сахарофосфатном «остове» молекулы, который соединяет цепочку азотистых оснований, несущих информацию.
«Все пять азотистых оснований, использованных для построения ДНК и РНК, а также фосфаты уже были обнаружены в образцах с Бенну, доставленных на Землю аппаратом OSIRIS-REx», — сказал Фурукава. «Новое открытие рибозы означает, что все компоненты, необходимые для формирования молекулы РНК, присутствуют в Бенну».
Обнаружение рибозы в образцах астероидов не стало полной неожиданностью. Рибоза ранее была обнаружена в двух метеоритах, найденных на Земле. Важно отметить, что в образцах Бенну исследователи не обнаружили дезоксирибозы. Если Бенну – это хоть какой-то показатель, это означает, что рибоза могла быть более распространена, чем дезоксирибоза, в условиях ранней Солнечной системы.
Исследователи полагают, что наличие рибозы и отсутствие дезоксирибозы подтверждает гипотезу «мира РНК», согласно которой первые формы жизни полагались на РНК как на основную молекулу для хранения информации и осуществления химических реакций, необходимых для выживания.
«Современная жизнь основана на сложной системе, организованной преимущественно тремя типами функциональных биополимеров: ДНК, РНК и белками», — объясняет Фурукава. «Однако ранняя жизнь могла быть проще. РНК — главный кандидат на роль первого функционального биополимера, поскольку она способна хранить генетическую информацию и катализировать множество биологических реакций».
Образцы Бенну также содержали одну из наиболее распространенных форм «пищи» (или энергии), используемой жизнью на Земле, — сахарную глюкозу, что является первым доказательством того, что важный источник энергии для жизни в ее нынешнем виде также присутствовал в ранней Солнечной системе.
Таинственная, древняя «жвачка»
Вторая статья , опубликованная в журнале Nature Astronomy под руководством Скотта Сэндфорда из Исследовательского центра Эймса НАСА в Кремниевой долине, Калифорния, и Зака Гейнсфорта из Калифорнийского университета в Беркли, раскрывает наличие в образцах Бенну материала, похожего на смолу, который ранее не наблюдался в космических камнях. Это вещество могло бы способствовать зарождению жизни на Земле. Это удивительное вещество, вероятно, образовалось на заре существования Солнечной системы, когда молодой астероид-родитель Бенну нагревался.
Эта древняя «космическая смола», когда-то мягкая и гибкая, но впоследствии затвердевшая, состоит из полимероподобных материалов, чрезвычайно богатых азотом и кислородом. Такие сложные молекулы могли стать источником некоторых химических прекурсоров, способствовавших зарождению жизни на Земле, и их обнаружение в первозданных образцах с Бенну важно для учёных, изучающих, как зародилась жизнь и существует ли она за пределами нашей планеты.
Предковый астероид Бенну образовался из материалов солнечной туманности — вращающегося газопылевого облака, из которого образовалась Солнечная система, — и содержал разнообразные минералы и льды. По мере того, как астероид начал нагреваться под действием естественного излучения, в результате реакции с участием аммиака и углекислого газа образовалось соединение, называемое карбаматом. Карбамат растворим в воде, но просуществовал достаточно долго, чтобы полимеризоваться, реагируя сам с собой и с другими молекулами, образуя более крупные и сложные цепочки, непроницаемые для воды. Это говорит о том, что он образовался до того, как родительское тело нагрелось настолько, что стало водной средой.
«В этом странном веществе мы, вполне возможно, наблюдаем одно из самых ранних изменений в составе породы», — сказал Сэндфорд. «На этом примитивном астероиде, образовавшемся на заре Солнечной системы, мы наблюдаем события, происходившие в самом начале».
Используя инфракрасный микроскоп, команда Сэндфорда отобрала необычные, богатые углеродом зерна, содержащие большое количество азота и кислорода. Затем они приступили к тому, что Сэндфорд называет «ковкой на молекулярном уровне», используя Молекулярную литейную в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) в Беркли, штат Калифорния. Нанеся сверхтонкие слои платины, они укрепили частицу, приварили вольфрамовую иглу для подъёма мельчайшего зерна и срезали фрагмент с помощью сфокусированного пучка заряженных частиц.
Когда частица стала в тысячу раз тоньше человеческого волоса, они проанализировали её состав с помощью электронной микроскопии в лаборатории молекулярного литья и рентгеновской спектроскопии в лаборатории Advanced Light Source в Беркли. Высокое пространственное разрешение ALS и чувствительные рентгеновские лучи позволили провести беспрецедентный химический анализ.
«Мы поняли, что имеем дело с чем-то выдающимся, как только изображения начали появляться на мониторе», — сказал Гейнсфорт. «Это было не похоже ни на что, что мы когда-либо видели, и месяцами мы были поглощены данными и теориями, пытаясь понять, что это такое и как это могло возникнуть».
Команда провела ряд экспериментов для изучения характеристик этого материала. По мере того, как появлялись подробности, появлялись доказательства того, что странное вещество откладывалось слоями на зёрнах льда и минералах, присутствующих в астероиде.
Он также был гибким — податливым материалом, похожим на использованную жвачку или даже на мягкий пластик. Работая с образцами, исследователи заметили, что странный материал гнулся и покрывался ямками при надавливании. Материал был полупрозрачным, а воздействие радиации делало его хрупким, как складной стул, много лет пролежавший на солнце.
«Рассматривая его химический состав, мы видим те же химические группы, что встречаются в полиуретане на Земле, — сказал Сэндфорд, — что делает этот материал из Бенну чем-то вроде «космического пластика»».
Однако древний астероидный материал — это не просто полиуретан, который представляет собой упорядоченный полимер. В этом случае, по словам Сэндфорда, наблюдается более «случайная, запутанная структура соединений и разный состав элементов от частицы к частице». Однако это сравнение подчёркивает удивительную природу органического материала, обнаруженного в образцах астероидов НАСА, и исследовательская группа намерена изучить его более подробно.
Изучая подсказки о том, что происходило давным-давно, глубоко внутри астероида, ученые могут лучше понять молодую Солнечную систему, выявив предшественников и компоненты жизни, которые она уже содержала, а также то, насколько далеко могли быть рассеяны эти исходные материалы, благодаря астероидам, очень похожим на Бенну.
Обильная сверхновая пыль
В другой статье в журнале Nature Astronomy , написанной под руководством Энн Нгуен из Космического центра имени Джонсона НАСА в Хьюстоне, были проанализированы досолнечные частицы — пыль со звёзд, предшествовавших нашей Солнечной системе, — обнаруженные в двух разных типах пород в образцах Бенну, чтобы больше узнать о том, где образовалось его родительское тело и как оно было изменено геологическими процессами. Считается, что досолнечная пыль, как правило, была хорошо перемешана в процессе формирования нашей Солнечной системы. Образцы содержали в шесть раз больше сверхновой пыли, чем любой другой изученный астроматериал, что позволяет предположить, что родительское тело астероида сформировалось в области протопланетного диска, обогащённой пылью умирающих звёзд.
Исследование также показывает, что, хотя родительский астероид Бенну претерпел значительные изменения под воздействием жидкостей, в образцах все еще присутствуют участки менее измененных материалов, которые дают представление о его происхождении.
«Эти фрагменты содержат больше органического вещества и досолнечных силикатных зёрен, которые, как известно, легко разрушаются водными процессами в астероидах», — сказал Нгуен. «Их сохранность в образцах Бенну стала неожиданностью и свидетельствует о том, что часть материала избежала изменений в родительском теле. Наше исследование выявляет разнообразие досолнечных материалов, которые родительский объект аккрецировал в процессе своего формирования».
Источники:
Статья является переводом https://phys.org/news/2025-12-sugars-gum-stardust-nasa-asteroid.html
