В пробах с астероида Рюгу обнаружены соединения фосфора

В 2020 году произошло очень важное для науки событие – на Землю были доставлены образцы породы с астероида. Взятие проб с астероида Рюгу выполнила японская автоматическая станция «Хаябуса-2», а затем герметичный контейнер совершил посадку на Землю с помощью парашюта. Учёные продолжают изучать образцы, содержащиеся в этом контейнере, но уже есть немало интересных данных. Результаты одного из исследований, проведённого международной группой учёных, опубликованы в научном журнале Nature Astronomy.

Результаты исследования проб с астероида Рюгу

Взятые образцы представляют особый интерес в связи с тем, что материал астероида содержит включения, относящиеся к досолнечному периоду, то есть они сформировались задолго до образования Солнечной системы, и находятся в первозданном виде. Об этом говорит аномальный изотопный состав, в котором обнаруживаются силикаты, оксиды, углероды, а также элементы, которые остались после взрыва сверхновой звезды. Анализ показал, что в составе астероида имеются вещества, которые образуются в результате термоядерных процессов, происходящих в звёздах. Эти элементы сконденсированы в виде субмикронных зерён, которые имеются в виде вкраплений в филлосиликатном материале. Подобные вещества обнаруживаются и в космической пыли, которая распространяется в межзвёздном пространстве от звёзд-гигантов или после взрыва сверхновых, входит в состав туманностей и участвует в формировании звёздных систем.




Пробы, доставленные с астероида Рюгу.


Гораздо интереснее другая находка – в образцах с Рюгу учёные обнаружили уникальные зёрна (HAMP), в которых содержатся гидратированные соединения аммония, магния, фосфора. Эти вещества обычно существуют в газообразном виде и зёрна не смогли бы сформироваться ближе орбиты Юпитера – летучие соединения просто испарились бы. Это значит, что формирование их произошло за так называемой «снеговой линией» Солнечной системы, где простые летучие соединения замерзают и конденсируются. Расположена эта условная линия чуть ближе орбиты Юпитера, примерно в 5 астрономических единицах от Солнца (Юпитер в 5,2 а.е.).

Что любопытно, зёрна HAMP сформировались очень давно, возможно, что их возраст совпадает с возрастом самого астероида. Они включены в филлосиликатный материал, в котором имеется и множество органических примесей. Особый интерес в зёрнах HAMP представляет фосфор, который здесь содержится в виде легкорастворимых в воде соединений, а не тяжёлых кальцинированных фосфатов. Попав в воду, эти вещества могут стать источником активных ионов фосфора и азота, которые легко вступают в химические реакции.

Фосфор – довольно редкий элемент в космосе, и один из шести, необходимых для существования жизни на Земле. Поэтому находка его в зёрнах HAMP на астероиде может стать одним из важных кирпичиков в теории биологической эволюции. Если в ранней истории Земля подвергалась активной метеоритной бомбардировке, вполне возможно, что необходимые для биохимических реакций вещества были занесены на планету как раз из космоса, с метеоритами из обломков астероидов, подобных Рюгу.

Не менее важно содержание в зёрнах HAMP аммония, молекулы которого при распаде образуют водород и азот, атомы которых входят в состав органических веществ.

Как брались пробы с астероида Рюгу

Это второй случай доставки на Землю образцов с астероида – первый выполнил аппарат «Хаябуса», исследовавший астероид Итокава. Однако тогда на Землю удалось доставить буквально пылинки, которые можно рассмотреть только под микроскопом, что сильно ограничило их ценность для учёных. Однако данное исследование предоставляет гораздо больше возможностей для детального исследования.

Рюгу представляет собой углеродистый астероид – самый распространённый тип, он относится к потенциально опасным, так как пересекает орбиту Земли. Его средний размер – 900 метров. На поверхности астероида очень много камней, которые затрудняли взятие образцов с глубины, поэтому понадобилось много времени и репетиций. 22 февраля 2019 года аппарат «Хаябуса-2» сблизился с поверхностью до касания, произвёл выстрел в неё танталовым стержнем из специального прибора и из облака выброшенных осколков и пыли взял первую пробу. Они оказались похожи на чёрную пыль с размером частиц около 1 мм.




Аппарат «Хаябуса-2» вблизи поверхности астероида.

Перед взятием второй пробы на астероид был сброшен кумулятивный заряд, образовавший небольшой кратер. Рядом с ним вторым касанием были взяты новые образцы – это произошло 11 июля 2019 года. Эти образцы из приповерхностного грунта содержали элементы разного размера, от пыли до камней около 1 см в поперечнике.

Хотя в запасе оставался ещё один неизрасходованный выстрел, третью пробу было решено не брать из-за большого риска для аппарата. 13 ноября 2019 года аппарат покинул астероид и отправился к Земле. За 12 часов до входа в атмосферу он сбросил контейнер с образцами и отклонился в сторону, продолжив полёт к другому объекту. 5 декабря 2020 года контейнер благополучно приземлился на парашюте на полигоне Вумера в Австралии.




Контейнер с пробами после приземления в Австралии.


Результат намного превзошёл ожидания учёных – для изучения они надеялись получить хотя бы 0,1 г материала, но аппарат «Хаябуса-2» доставил целых 5,4 г.

Исследование образцов, полученных с астероида Рюгу, уже дали много информации о происхождении Солнечной системы и даже дополнили данные о происхождении важных для зарождения жизни на Земле элементов. Их изучение продолжается, а аппарат «Хаябуса-2» летит к следующему астероиду.