NASA'S Osiris-Rex Nhiệm vụ đã có thể phục hồi một mẫu từ tiểu hành tinh Bennu, tiết lộ rằng nó chứa các vật liệu cần thiết cho hệ mặt trời và các dấu hiệu có thể có về sự hiện diện của nước trong quá khứ. Khám phá này cung cấp những hiểu biết có giá trị về các điều kiện của hệ mặt trời sơ khai và nguồn gốc có thể có của sự sống.

Việc đi sâu vào mẫu đá và bụi do sứ mệnh OSIRIS-REx của NASA, do Đại học Arizona dẫn đầu, mang về từ tiểu hành tinh gần Trái đất Bennu đã tiết lộ một số điều bất ngờ được chờ đợi từ lâu.

Nhóm phân tích mẫu OSIRIS-REx đã phát hiện ra rằng tiểu hành tinh Bennu chứa các thành phần ban đầu hình thành nên hệ mặt trời của chúng ta. Bụi tiểu hành tinh có hàm lượng carbon và nitơ cao, cũng như các hợp chất hữu cơ, tất cả đều là thành phần thiết yếu của sự sống như chúng ta biết. Mẫu này cũng chứa natri và magie photphat, điều này khiến nhóm nghiên cứu ngạc nhiên vì nó không được nhìn thấy trong dữ liệu viễn thám do tàu vũ trụ Bennu thu thập. Sự hiện diện của nó trong mẫu cho thấy tiểu hành tinh này có thể đã tách ra khỏi một thế giới đại dương nguyên thủy nhỏ bé đã biến mất từ ​​lâu.

Viên nang trả mẫu từ sứ mệnh OSIRIS-REx của NASA được nhìn thấy ngay sau khi nó chạm xuống sa mạc vào ngày 24 tháng 9 năm 2023, tại Khu huấn luyện và thử nghiệm của Bộ Quốc phòng ở Utah. Mẫu được thu thập từ tiểu hành tinh Bennu vào tháng 10 năm 2020 bởi tàu vũ trụ OSIRIS-REx của NASA. Nguồn hình ảnh: NASA/Kegan Barber

Chuyến bay và giao hàng mẫu Pino

Tàu vũ trụ OSIRIS-REx được phóng vào ngày 8 tháng 9 năm 2016 và bắt đầu hành trình đến tiểu hành tinh Bennu gần Trái đất để thu thập mẫu đá và bụi trên bề mặt. OSIRIS-REx là sứ mệnh đầu tiên của Mỹ thu thập mẫu từ một tiểu hành tinh. Tàu vũ trụ đã chuyển mẫu nặng 4,3 ounce, tương đương 121,6 gram đến Trái đất vào ngày 24 tháng 9 năm 2023.

Dante Lauretta, nhà nghiên cứu chính của dự án OSIRIS-REx cho biết: “Cuối cùng thì cũng có cơ hội nghiên cứu mẫu OSIRIS-REx từ Bennu sau ngần ấy năm. Osiris-Rex “Khám phá này không chỉ trả lời những câu hỏi bấy lâu nay về hệ mặt trời sơ khai mà còn mở ra những con đường mới cho nghiên cứu về sự hình thành của Trái đất như một hành tinh có thể sinh sống được. Những ý tưởng được mô tả trong bài viết tổng quan thậm chí còn khơi dậy sự tò mò hơn, thôi thúc chúng ta khám phá.” sâu sắc hơn.”

Loretta là đồng tác giả của một bài nghiên cứu được xuất bản trên Khí tượng học và khoa học hành tinh Trong đó nêu chi tiết bản chất của mẫu tiểu hành tinh. Bài viết cũng đóng vai trò giới thiệu Danh mục mẫu Binomột nguồn tài nguyên trực tuyến nơi thông tin về mẫu được cung cấp cho công chúng và là nơi các nhà khoa học có thể yêu cầu tài liệu mẫu cho nghiên cứu của riêng họ.

Mark Marley, giám đốc Phòng thí nghiệm Mặt trăng và Hành tinh tại Đại học cho biết: “Việc xuất bản bài báo đầu tiên do Tiến sĩ Loretta và Tiến sĩ Connolly dẫn đầu mô tả mẫu Bennu đánh dấu một cột mốc thú vị cho sứ mệnh và cho Phòng thí nghiệm Mặt trăng và Hành tinh”. của Arizona và chủ nhiệm Khoa Khoa học Hành tinh. “Khoa, các nhà khoa học và sinh viên sẽ tiếp tục nghiên cứu mẫu này trong nhiều năm và nhiều thập kỷ tới.” “Hiện tại, chúng ta chỉ có thể tưởng tượng những câu chuyện về nguồn gốc và sự sống của hành tinh chúng ta sẽ xảy ra như thế nào.” được kể bởi hạt Bennu đã có trong phòng thí nghiệm của chúng tôi.”

Hình ảnh toàn cảnh của một trong những thùng chứa đá và bụi từ tiểu hành tinh Bennu, với thang đo của thiết bị được đánh dấu bằng cm. Bản quyền: NASA/Erica Blumenfeld và Joseph Aebersold

“Quá khứ đẫm nước” của Pino?

Phân tích mẫu tiểu hành tinh Bennu đã tiết lộ những hiểu biết thú vị về thành phần của tiểu hành tinh. Bị chi phối bởi các khoáng chất đất sét, đặc biệt là secpentin, mẫu này phản ánh loại đá được tìm thấy ở các sống núi giữa đại dương của Trái đất, nơi vật chất từ ​​lớp phủ, lớp bên dưới lớp vỏ Trái đất, gặp nước.

Sự tương tác giữa nước biển và vật chất từ ​​lớp phủ Trái đất tạo ra đất sét và tạo ra nhiều loại khoáng chất bao gồm cacbonat, oxit sắt và sunfua sắt. Nhưng phát hiện đáng ngạc nhiên nhất trong mẫu Bennu là sự hiện diện của phốt phát hòa tan trong nước, Laurita cho biết. Những hợp chất này là thành phần sinh hóa của tất cả các dạng sống được biết đến trên Trái đất ngày nay.

Phốt phát tương tự đã được tìm thấy trong một mẫu của tiểu hành tinh Ryugu do sứ mệnh Hayabusa 2 của Cơ quan thám hiểm hàng không vũ trụ Nhật Bản giao vào năm 2020. Nhưng natri và magie photphat được phát hiện trong mẫu Bennu có đặc điểm là không có tạp chất, giống như bong bóng nhỏ của các khoáng chất khác. Laurita cho biết bị mắc kẹt bên trong tảng đá và kích thước hạt của nó không phải là chưa từng có trong bất kỳ mẫu thiên thạch nào.

Việc phát hiện natri và magie photphat trong mẫu của Bennu đặt ra câu hỏi về các quá trình địa hóa đã kết hợp các nguyên tố này lại với nhau và cũng cung cấp những manh mối có giá trị về điều kiện lịch sử của Bennu.

Lauretta cho biết: “Sự hiện diện và tình trạng của phốt phát, cùng với các nguyên tố và hợp chất khác trên Bennu, chỉ ra quá khứ đầy nước của tiểu hành tinh này. Có khả năng Bennu đã từng là một phần của thế giới ẩm ướt hơn. Mặc dù giả thuyết này cần được điều tra thêm”.

Bức tranh khảm Bennu này được tạo ra bằng cách sử dụng các quan sát được thực hiện bởi tàu vũ trụ OSIRIS-REx của NASA, ở gần tiểu hành tinh này trong hơn hai năm. Bản quyền: NASA/Goddard/Đại học Arizona

Của hệ mặt trời trẻ

Mặc dù có lịch sử tương tác với nước, Bennu vẫn là một tiểu hành tinh nguyên thủy về mặt hóa học, với tỷ lệ nguyên tố rất giống với Mặt trời.

Loretta cho biết: “Mẫu chúng tôi mang về là kho chứa vật liệu tiểu hành tinh không bị biến đổi lớn nhất trên Trái đất hiện nay.

Sự hình thành tiểu hành tinh mang đến cái nhìn thoáng qua về những ngày đầu của hệ mặt trời của chúng ta, hơn 4,5 tỷ năm trước. Những tảng đá vẫn giữ nguyên trạng thái ban đầu, không bị tan chảy hay cứng lại kể từ khi hình thành, khẳng định bản chất nguyên sơ và nguồn gốc cổ xưa của chúng.

Ý tưởng nghệ thuật này cho thấy tàu vũ trụ OSIRIS-REx (Bảo mật nhận dạng tài nguyên giải thích quang phổ nguồn gốc – Regolith Explorer) đang liên lạc với tiểu hành tinh Bennu bằng Cơ chế cánh tay mẫu Touch-And-Go, hoặc TAGSAM. Nhiệm vụ đã đưa thành công một mẫu lớp phủ bề mặt của Bennu về Trái đất để nghiên cứu. Bản quyền: NASA

Gợi ý về các khối xây dựng cơ bản của cuộc sống

Nhóm nghiên cứu cũng xác nhận rằng tiểu hành tinh này rất giàu carbon và nitơ. Những nguyên tố này rất cần thiết để hiểu được môi trường mà vật liệu của Bennu phát sinh và các quá trình hóa học biến đổi các nguyên tố đơn giản thành các phân tử phức tạp, có thể đặt nền tảng cho sự sống trên Trái đất.

Lauretta cho biết: “Những kết quả này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc thu thập và nghiên cứu vật liệu từ các tiểu hành tinh như Bennu – đặc biệt là vật liệu có mật độ thấp thường bốc cháy khi đi vào bầu khí quyển Trái đất”. “Những vật liệu này nắm giữ chìa khóa để làm sáng tỏ các quá trình phức tạp hình thành và hóa sinh của hệ mặt trời có thể góp phần vào sự xuất hiện của sự sống trên Trái đất.”

Thế thì sao

Hàng chục phòng thí nghiệm khác ở Hoa Kỳ và trên toàn thế giới sẽ nhận được các phần của mẫu Bennu từ Trung tâm Vũ trụ Johnson của NASA ở Houston trong những tháng tới và sẽ có thêm nhiều bài báo khoa học mô tả mẫu Bennu trong vài năm tới từ OSIRIS- Nhóm phân tích mẫu REx.

Harold Connolly, nhà khoa học mẫu của sứ mệnh, người đứng đầu nhóm phân tích mẫu, giáo sư tại Đại học Rowan ở Glassboro, New Jersey, và là đồng tác giả, cho biết: “Các mẫu Bennu là những tảng đá ngoại hành tinh đẹp đến kinh ngạc”. của nghiên cứu. Mỗi tuần, “Nhóm phân tích mẫu OSIRIS-REx đã phân tích các kết quả mới và đôi khi đáng ngạc nhiên giúp đặt ra những hạn chế quan trọng về nguồn gốc và sự tiến hóa của các hành tinh giống Trái đất.”

Tham khảo: “Tiểu hành tinh (101955) Bennu trong phòng thí nghiệm: Đặc điểm của mẫu do OSIRIS-REx thu thập” của Dante S. Loretta, Harold C. Connolly, Joseph E. Aebersold, Connell M. hoặc. D. Alexander, Ronald L. Ballouz, Jessica J. Barnes, Helena C. Bates, Carina A. Bennett, Laurinne Blanche, Erika H. Blumenfeld, Simon J. Clemett, George D. Cody, Daniella N. DellaGiustina, Jason P. Dworkin, Scott A. Eckley, Dionysis I. Foustoukos, Ian A. Franci, Daniel P. Glavin, Richard C. Greenwood, Pierre Haenecour, Victoria E. Hamilton, Dolores H. Hill, Takahiro Hiroi, Kana Ishimaru, Fred Jourdan, Hannah H. Kaplan, Lindsay P. Keller, Ashley J. King, Piers Koefoed, Melissa K. Kontogiannis, Loan Le, Robert J. Macke, Timothy J. McCoy, Ralph E. Milliken, Jens Najorka, Ann N. Nguyen, Maurizio Pajola, Anjani T. Polit, Kevin Reiter, Heather L. Roper, Sarah S. Russell, Andrew J. Ryan, Scott A. Sandford, Paul F. Scofield, Cody D. Schultz, Laura B. Seifert, Shogo Tachibana, Cathy L. Thomas-Kiberta, Michelle S. Thompson, Valerie Tu, Filippo Tosperti, Qun Wang, Thomas J. Zija, C.W. tại Woolner, ngày 26 tháng 6 năm 2024, Khí tượng học và khoa học hành tinh.
DOI: 10.1111/maps.14227