Образцы, доставленные на Землю в сентябре 2023 года в рамках миссии NASA OSIRIS-REx с поверхности околоземного астероида Бенну, продолжают вызывать огромный интерес в научном сообществе. Недавние исследования, опубликованные в авторитетных научных журналах Nature Geoscience и Nature Astronomy, открывают новые горизонты в понимании ранней эволюции Солнечной системы и химических предпосылок возникновения жизни.
Анализ этих уникальных материалов выявил целый комплекс поразительных находок: впервые в истории космических исследований в составе внеземного вещества были обнаружены биологически значимые сахара, ранее неизвестное органическое соединение с резиноподобными свойствами, а также рекордно высокая концентрация допланетной пыли, происходящей из остатков взрыва сверхновой звезды.
Совокупность этих данных убедительно демонстрирует, что астероид Бенну — это не просто фрагмент древнего планетезималя, а космический архив, в недрах которого сохранились химические и минералогические следы, уходящие корнями в самое начало формирования Солнечной системы.
Полученные результаты указывают на то, что сложные органические молекулы и вещества звёздного происхождения были неотъемлемой частью первичной солнечной туманности — гигантского облака газа и пыли, из которого примерно 4,6 миллиарда лет назад сформировались Солнце и планеты. Это означает, что химическая основа для появления жизни могла формироваться задолго до возникновения пригодных для обитания миров, в том числе и нашей Земли.
Исследования профессора Ёсихиро Фурукавы
В первом из трёх исследований международная команда учёных под руководством профессора Ёсихиро Фурукавы из Университета Тохоку (Япония) сообщила об идентификации в образцах Бенну пентоз и гексоз — сахаров, содержащих, соответственно, пять и шесть атомов углерода. Среди них был обнаружен рибоза — ключевой структурный компонент рибонуклеиновой кислоты (РНК), а также глюкоза, впервые зафиксированная в природном внеземном материале. Эти молекулы сами по себе не свидетельствуют о существовании жизни, однако их присутствие указывает на то, что важнейшие «строительные блоки» биохимии земной жизни уже присутствовали в примитивных телах Солнечной системы на самых ранних этапах её эволюции.
Это открытие особенно важно в контексте гипотезы «мира РНК», согласно которой именно РНК могла быть первой самореплицирующейся молекулой, сочетающей функции хранения генетической информации и каталитической активности. Наличие же глюкозы — молекулы, широко используемой живыми организмами в качестве источника энергии, — подразумевает, что в протопланетном диске существовали не только предшественники генетического материала, но и возможные источники пребиотической энергии, способные поддерживать ранние химические реакции, ведущие к возникновению жизни.
В сочетании с ранее выявленными в тех же образцах аминокислотами, нуклеобазами (азотистыми основаниями ДНК и РНК) и карбоновыми кислотами, эти результаты укрепляют гипотезу о том, что набор молекул, необходимых для формирования сложной биохимии, был широко распространён в Солнечной системе ещё до зарождения планет.
Ранее неизвестный органический полимер
Второе исследование, возглавляемое Скоттом Сандфордом из Центра Эймса NASA и Заком Гейнсфортом из Калифорнийского университета в Беркли, сосредоточено на открытии ранее неизвестного органического полимера, обладающего гибкой, резиноподобной структурой. Этот материал, богатый кислородом и азотом, представляет собой сложное макромолекулярное соединение, сформировавшееся в результате низкотемпературной полимеризации на раннем этапе эволюции родительского тела Бенну.
Согласно реконструкции учёных, в холодных, богатых льдом регионах протопланетного диска аммиак и углекислый газ вступали в реакции, образуя карбаматы — водорастворимые соединения, которые, до того как внутреннее тепло астероида растопило лёд и запустило гидротермальные процессы, успели соединиться между собой и с другими органическими молекулами.
В результате образовалась своеобразная примитивная смола, которая обволакивала минеральные и ледяные зёрна в теле-предшественнике Бенну. Со временем под действием космической радиации и термических изменений эта изначально мягкая и эластичная субстанция затвердела, превратившись в хрупкий, но химически устойчивый полимер.
В отличие от синтетических пластиков, создаваемых человеком, структура этого вещества неоднородна: состав и тип связей варьируются от одной частицы к другой, что указывает на его природное, а не биологическое происхождение. Тем не менее, его обнаружение свидетельствует о том, что сложные органические полимеры могли формироваться абиотически — без участия живых организмов — уже в первые миллионы лет существования Солнечной системы.
Исследование допланетной пыли
Третье исследование, руководимое Энн Нгуен из Космического центра имени Джонсона NASA, было посвящено анализу допланетной пыли — микроскопических зёрен, сформировавшихся до рождения Солнца в атмосферах умирающих звёзд, в частности, в результате взрывов сверхновых. Удивительно, но в образцах Бенну обнаружено в 2–6 раз больше таких зёрен, чем в любом другом изученном метеоритном или космическом материале.
Это позволяет предположить, что родительское тело Бенну сформировалось в особой зоне протопланетного диска, где происходило интенсивное перемешивание вещества из различных регионов — возможно, из внутренних и внешних областей диска или даже из материалов, унаследованных от разных поколений звёзд.
Особенно примечательно, что, несмотря на последующие гидротермальные процессы и радиационное воздействие, некоторые менее изменённые фракции астероидного материала сохранили почти первозданную структуру и изотопный состав, что делает их настоящими «капсулами времени». Эти зёрна содержат информацию не только о химическом составе межзвёздной среды, но и о физических условиях, в которых формировалась наша Солнечная система.
В общем и целом
В совокупности три открытия — биологически релевантные сахара, сложные органические полимеры и допланетная пыль — рисуют картину ранней Солнечной системы как динамичной, химически насыщенной и гетерогенной среды, способной к синтезу и сохранению сложных молекул. Астероид Бенну, таким образом, оказывается не просто артефактом прошлого, а многослойным архивом, содержащим ключи к пониманию как астрофизических процессов на стыке звёздной и планетной эволюции, так и потенциальных химических путей, которые привели к возникновению жизни на Земле.
Дальнейшее изучение этих образцов с применением всё более тонких аналитических методов — таких как нано-спектроскопия, изотопный анализ и молекулярная томография — позволит не только расшифровать природу обнаруженных соединений, но и лучше понять, насколько широко они распространены в Солнечной системе.
Именно поэтому миссии по возвращению внеземного вещества, подобные OSIRIS-REx, становятся фундаментальным инструментом не только для планетологии, но и для астробиологии, космохимии и даже космологии, открывая новые горизонты в поисках ответа на один из древнейших вопросов человечества: откуда мы пришли?
Спасибо за прочтение!
Видео по этой статье вы можете найти на моём рутуб-канале: https://rutube.ru/video/ebeb8ada369574379446c04a4076614b/