Εξερευνώντας τα μυστήρια του αστεροειδούς Bennu

Κατά τη διάρκεια του περασμένου έτους, υπήρξε ένα ασυνήθιστο σύνολο δειγμάτων στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley του Υπουργείου Ενέργειας (Berkeley Lab): υλικό που συγκεντρώθηκε από τον 4,5 δισεκατομμυρίων ετών αστεροειδή Bennu όταν βρισκόταν περίπου 200 εκατομμύρια μίλια από τη Γη. 

Το Berkeley Lab είναι ένα από τα περισσότερα από 40 ιδρύματα που ερευνούν τη χημική σύνθεση του Bennu για να κατανοήσουν καλύτερα πώς εξελίχθηκαν το ηλιακό σύστημα και οι πλανήτες μας. Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature, οι ερευνητές βρήκαν στοιχεία ότι ο Bennu προέρχεται από έναν αρχαίο υγρό κόσμο, με κάποιο υλικό από τις ψυχρότερες περιοχές του ηλιακού συστήματος, πιθανότατα πέρα ​​από την τροχιά του Κρόνου. 

Ο αστεροειδής περιείχε ένα σύνολο αλμυρών κοιτασμάτων ορυκτών που σχηματίστηκαν με μια ακριβή σειρά όταν μια άλμη εξατμίστηκε, αφήνοντας ενδείξεις για το είδος του νερού που έρεε πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Οι άλμες θα μπορούσαν να είναι ένας παραγωγικός ζωμός για το μαγείρεμα μερικών από τα βασικά συστατικά της ζωής, και ο ίδιος τύπος ορυκτών βρίσκονται σε αποξηραμένες λίμνες στη Γη (όπως η λίμνη Searles στην Καλιφόρνια) και έχουν παρατηρηθεί στο φεγγάρι του Δία, Ευρώπη και το φεγγάρι του Κρόνου Εγκέλαδος.

Η προέλευση της ζωής είναι ένα από τα βαθύτερα μυστήρια στην επιστήμη, αλλά οι ενδείξεις για την επίλυσή του έχουν θαφτεί από την τεκτονική των πλακών, τον κύκλο του νερού, ακόμη και την ίδια τη ζωή. 

Για απαντήσεις, οι επιστήμονες κοιτάζουν πέρα ​​από τη Γη σε πρωτόγονους αστεροειδείς όπως ο Bennu, ο στόχος της τολμηρής αποστολής επιστροφής δειγμάτων OSIRIS-REx της NASA.

 Το OSIRIS-REx συγκέντρωσε παρθένο υλικό από το Bennu το 2020 και το παρέδωσε στη Γη το 2023. Τώρα, οι βράχοι από το Bennu αποκαλύπτουν έναν χαμένο κόσμο από την αυγή του ηλιακού συστήματος, με τις κατάλληλες συνθήκες για την ενίσχυση των δομικών στοιχείων της ζωής. 

«Είναι ένα εκπληκτικό προνόμιο να μπορείς να μελετάς υλικό αστεροειδών, απευθείας από το διάστημα», είπε ο Μάθιου Μάρκους, επιστήμονας του Berkeley Lab που διευθύνει τη γραμμή δέσμης Advanced Light Source (ALS), όπου μελετήθηκαν μερικά από τα δείγματα και έγραψε ένα από τα προγράμματα το οποίο χρησιμοποιείται για την ανάλυση της χημικής τους σύνθεσης.

 «Έχουμε εξαιρετικά εξειδικευμένα όργανα που μπορούν να μας πουν από τι αποτελείται το Bennu και να βοηθήσουν στην αποκάλυψη της ιστορίας του». Τα δείγματα από το Bennu συλλέχθηκαν από την αποστολή OSIRIS-REx της NASA, την πρώτη αποστολή των ΗΠΑ που επέστρεψε δείγματα από έναν αστεροειδή. 

Λίγα γραμμάρια

Η αποστολή επέστρεψε σχεδόν 122 γραμμάρια υλικού από το Bennu - το μεγαλύτερο δείγμα που έχει συλληφθεί ποτέ στο διάστημα και επέστρεψε στη Γη από ένα εξωγήινο σώμα πέρα ​​από τη Σελήνη. Ο Μάρκους συνεργάστηκε με τον Scott Sandford από το Ερευνητικό Κέντρο Ames της NASA και τον Zack Gainsforth από το Εργαστήριο Διαστημικών Επιστημών του UC Berkeley για να μελετήσουν το δείγμα Bennu χρησιμοποιώντας μικροσκοπία σάρωσης μετάδοσης ακτίνων Χ (STXM) στο ALS. 

Μεταβάλλοντας την ενέργεια των ακτίνων Χ, κατάφεραν να προσδιορίσουν την παρουσία (ή την απουσία) συγκεκριμένων χημικών δεσμών σε κλίμακα νανομέτρων και να χαρτογραφήσουν τις διάφορες χημικές ουσίες που βρέθηκαν στον αστεροειδή. Η επιστημονική ομάδα ανακάλυψε ότι μερικά από τα τελευταία άλατα που εξατμίστηκαν από την άλμη αναμίχθηκαν στο βράχο στα καλύτερα επίπεδα.

 «Αυτό το είδος πληροφοριών μας παρέχει σημαντικές ενδείξεις σχετικά με τις διαδικασίες, τα περιβάλλοντα και το χρονοδιάγραμμα που σχημάτισαν τα δείγματα», είπε ο Sandford. «Η κατανόηση αυτών των δειγμάτων είναι σημαντική, καθώς αντιπροσωπεύουν τους τύπους υλικών που πιθανότατα είχαν σπαρθεί στην επιφάνεια της πρώιμης Γης και μπορεί να έπαιξαν ρόλο στην προέλευση και την πρώιμη εξέλιξη της ζωής». 

Στο Molecular Foundry του Berkeley Lab, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια δέσμη ηλεκτρονίων για να απεικονίσουν τα ίδια δείγματα Bennu με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (TEM). Το Foundry βοήθησε επίσης στην προετοιμασία των δειγμάτων για τα πειράματα που έγιναν στο ALS. Οι ειδικοί χρησιμοποίησαν μια δέσμη ιόντων για να χαράξουν μικροσκοπικά τμήματα του υλικού που είναι περίπου χίλιες φορές λεπτότερα από ένα φύλλο χαρτιού. 

«Η δυνατότητα εξέτασης των ίδιων ακριβών ατόμων χρησιμοποιώντας τόσο STXM όσο και TEM αφαίρεσε πολλές από τις αβεβαιότητες στην ερμηνεία των δεδομένων μας», είπε ο Gainsforth. «Ήμασταν σε θέση να επιβεβαιώσουμε ότι πραγματικά βλέπαμε μια πανταχού παρούσα φάση που σχηματίζεται από την εξάτμιση. Χρειάστηκε πολλή δουλειά για να πείσουμε τον Bennu να εγκαταλείψει τα μυστικά του, αλλά είμαστε ευχαριστημένοι με το τελικό αποτέλεσμα». 

Δεν είναι η πρώτη φορά που το ALS και το Molecular Foundry μελετούν υλικό από το διάστημα. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν επίσης τις δύο εγκαταστάσεις για να διερευνήσουν δείγματα από τον αστεροειδή Ryugu, ενισχύοντας την κατανόησή μας για το πρώιμο ηλιακό μας σύστημα. Και έρχονται ακόμη περισσότερα, με πρόσθετες μελέτες για τον Bennu τόσο στο STXM όσο και στις γραμμές υπέρυθρων στο ALS που έχουν προγραμματιστεί για το επόμενο έτος. 

Τι βρήκαν;

Οι ερευνητές του Berkeley Lab συνέβαλαν επίσης σε μια δεύτερη εργασία που δημοσιεύτηκε στο Nature Astronomy, η οποία ανέλυσε οργανικά υλικά που βρέθηκαν στον αστεροειδή. Μέσα στο δείγμα Bennu, η επιστημονική ομάδα αναγνώρισε 14 από τα 20 αμινοξέα που χρησιμοποιεί η ζωή στη Γη για την κατασκευή πρωτεϊνών. Βρήκαν επίσης και τις 5 νουκλεοβάσεις, τα μόρια σε σχήμα δακτυλίου που σχηματίζουν DNA και RNA, καθώς και αμμωνία, η οποία στη Γη μπορεί να βοήθησε στην εμφάνιση της πρώιμης ζωής. 

Τα αποτελέσματα υποστηρίζουν την ιδέα ότι αστεροειδείς όπως ο Bennu μπορεί να έχουν παραδώσει νερό και βασικά χημικά δομικά στοιχεία της ζωής στη Γη στο μακρινό παρελθόν. Με βάση τις ομοιότητες μεταξύ του αστεροειδούς Bennu και των παγωμένων νάνων πλανητών και φεγγαριών του εξωτερικού ηλιακού μας συστήματος, αυτά τα πιθανά συστατικά για τη ζωή θα μπορούσαν να είναι ευρέως διαδεδομένα. 

Το Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA στο Greenbelt του Μέριλαντ, παρείχε τη συνολική διαχείριση της αποστολής, τη μηχανική συστημάτων και την ασφάλεια και τη διασφάλιση της αποστολής για το OSIRIS-REx. Ο Dante Lauretta του Πανεπιστημίου της Αριζόνα, Tucson, είναι ο κύριος ερευνητής. Το πανεπιστήμιο ηγείται της επιστημονικής ομάδας και του σχεδιασμού επιστημονικής παρατήρησης και της επεξεργασίας δεδομένων της αποστολής. 

Η Lockheed Martin Space στο Littleton του Κολοράντο, κατασκεύασε το διαστημόπλοιο και παρείχε πτητικές λειτουργίες. Το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) είναι αφοσιωμένο στην πρωτοποριακή έρευνα που επικεντρώνεται στην επιστήμη της ανακάλυψης και στις λύσεις για άφθονες και αξιόπιστες προμήθειες ενέργειας. 

Η τεχνογνωσία του εργαστηρίου καλύπτει υλικά, χημεία, φυσική, βιολογία, γήινη και περιβαλλοντική επιστήμη, μαθηματικά και υπολογιστές. Ερευνητές από όλο τον κόσμο βασίζονται στις παγκοσμίου επιπέδου επιστημονικές εγκαταστάσεις του εργαστηρίου για τη δική τους πρωτοποριακή έρευνα. 

Ιδρύθηκε το 1931 με την πεποίθηση ότι τα μεγαλύτερα προβλήματα αντιμετωπίζονται καλύτερα από ομάδες, το Berkeley Lab και οι επιστήμονές του έχουν αναγνωριστεί με 16 βραβεία Νόμπελ. 

Το Berkeley Lab είναι ένα εθνικό εργαστήριο πολλαπλών προγραμμάτων που διαχειρίζεται το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια για το Γραφείο Επιστήμης του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ.

Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα astrobiology

https://astrobiology.com/2025/01/exploring-the-mysteries-of-asteroid-bennu.html

An evaporite sequence from ancient brine recorded in Bennu samples

https://www.nature.com/articles/s41586-024-08495-6