Пыль с астероида Рюгу доставлена на Землю для исследований

0
249 views
Анализ пыли Рюгу

6 декабря японский космический корабль Hayabusa2 сбросил капсулу на землю в австралийской глубинке на высоте около 200 километров над поверхностью Земли. Внутри этой капсулы находится один из самых ценных грузов в Солнечной системе: пыль, которую космический корабль собрал в начале этого года с поверхности астероида Рюгу.

К концу 2021 года Японское агентство аэрокосмических исследований, или JAXA, разошлет образцы Рюгу шести группам ученых по всему миру. Эти исследователи будут выталкивать, нагревать и изучать эти древние зерна, чтобы узнать больше об их происхождении.

В группу исследователей Рюгу войдут ученые из аналитической лаборатории астробиологии Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. Исследователи из лаборатории астробиологии используют передовые инструменты, похожие на те, что используются в лабораториях судебной экспертизы для раскрытия преступлений. Однако вместо раскрытия преступлений ученые Годдарда исследуют космические породы на предмет молекулярных доказательств, которые могут помочь им собрать воедино историю ранней Солнечной системы.

«Мы пытаемся лучше понять, как Земля превратилась в то, чем она является сегодня, – отметил Джейсон П. Дворкин, директор Аналитической лаборатории астробиологии Годдарда. – Каким образом из диска газа и пыли, который слился вокруг нашего формирующегося Солнца, мы смогли получить жизнь на Земле и, возможно, где-то еще?»

Рюгу – древний фрагмент более крупного астероида, который образовался в облаке газа и пыли, породившем нашу Солнечную систему. Это интересный тип астероидов, богатый углеродом, который является жизненно важным элементом.

Когда Дворкин и его команда получат свою долю образца Рюгу следующим летом, они будут искать органические соединения или соединения на основе углерода, чтобы лучше понять, как эти соединения впервые образовались и распространились по Солнечной системе.

К органическим соединениям, представляющим интерес для астробиологов, относятся аминокислоты, которые представляют собой молекулы, составляющие сотни тысяч белков, ответственных за выполнение некоторых из наиболее важных жизненных функций, таких как создание новой ДНК. Изучая различия в типах и количестве аминокислот, сохраняемых в космических породах, ученые могут записать, как эти молекулы образовывались.

Пыль от Рюгу, который в настоящее время находится на расстоянии 915 миллионов километров от Земли, станет одним из наиболее безупречно сохранившихся космических материалов, которые когда-либо были у ученых. Это всего лишь второй образец астероида, который когда-либо был собран в космосе и возвращен на Землю.

Перед доставкой Рюгу JAXA вернуло крошечные образцы астероида Итокава в 2010 году в рамках первой в истории миссии по отбору образцов астероида. До этого, в 2006 году, НАСА получило небольшой образец кометы Wild-2 в рамках своей миссии Stardust. А затем, в 2023 году, NASA OSIRIS-REx вернет не менее нескольких сотен граммов астероида Бенну, который путешествовал в космосе и практически не изменился в течение миллиардов лет.

«Наша конечная цель – понять, как органические соединения образовывались во внеземной среде, – сказал Хироши Нараока, профессор геохимии в Университете Кюсю в Фукуоке, Япония, и руководитель глобальной команды Hayabusa2, которая проанализирует органический состав Рюгу. – Итак, мы хотим проанализировать многие органические соединения, включая аминокислоты, соединения серы и соединения азота, чтобы рассказать о типах органического синтеза, который происходит в астероидах».

Проанализировав структуру Рюгу, ученые смогут сравнить его с Бенну, местом чрезвычайно успешного захвата образца OSIRIS-REx, который ненадолго коснулся поверхности астероида 20 октября.

«Два астероида имеют схожие формы, но Бенну, похоже, имеет гораздо больше доказательств наличия воды и органических соединений в прошлом, – сказал Дворкин, чья лаборатория также должна получить несколько граммов Бенну. – Будет очень интересно посмотреть, как они будут сравниваться, учитывая, что они произошли от разных родительских тел в поясе астероидов и имеют разную историю».

Анализ частиц астероидов требует большой практики

Анализ пыли Рюгу будет одним из самых сложных проектов, над которыми работали астрохимики Годдарда. Им придется работать с минимальным количеством пробы. Ожидается, что Хаябуса2 собрал не более нескольких граммов пыли (это примерно шесть кофейных зерен!) от Рюгу, хотя это гораздо больше материала, чем было возвращено с Итокавы. Это крошечное количество будет рассеяно среди многих ученых, а это значит, что Дворкин и его коллеги получат только часть исходного образца – немного больше, чем обычная снежинка.

«Мы будем иметь дело с гораздо меньшими наборами образцов, чем мы обычно работаем при анализе метеоритов», – сказал Эрик Т. Паркер, астрохимик Годдарда, работающий с Дворкиным.

Анализ пыли Рюгу

Паркер сказал, что команда Годдарда в сотрудничестве с зарубежными коллегами практиковалась в работе с крошечными образцами более года. Например, они проанализировали частицы пыли от богатого углеродом метеорита под названием Мерчисон. Затем они использовали ту же технику, чтобы проанализировать образец без какого-либо внеземного материала, чтобы убедиться, что они могут отличить их друг от друга.

После того, как ученые Годдарда получат пыль Рюгу, они будут суспендировать частицы в водном растворе внутри стеклянной трубки. Затем они нагреют раствор до температуры кипящей воды (100 градусов по Цельсию) в течение 24 часов, пытаясь извлечь любые органические соединения, которые могут растворяться в воде.

Исследователи пропустят решение через мощные аналитические машины, которые разделят молекулы внутри по форме и массе и идентифицируют каждый вид.

«С действительно ценными образцами, такими как Рюгу, вы, конечно, думаете: «Я надеюсь, что эта пробирка не сломается» или «Я надеюсь, что эта реакция пройдет правильно, – заметила Ханна Л. Маклейн, исследователь Годдарда из группы анализа Рюгу Дворкина. – Но на данный момент мы полностью отработали нашу технику, чтобы быть уверенными, что ничего не пойдет не так, и мы рады проанализировать настоящий образец».