Астероид Рюгу вновь подкинул ученым загадку из разряда «космос умеет удивлять». Анализ крошечных образцов, доставленных на Землю японской миссией Hayabusa2, показал возможную цепочку химических превращений, в ходе которых азот постепенно концентрировался по мере исчезновения воды. Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.
Исследование команды под руководством Тору Мацумото из Киотского университета опубликовано в журнале Nature Astronomy. Работа основана всего на двух зернах грунта Рюгу, но они оказались настоящей химической капсулой времени.
Два зерна — и целая химическая история
Ученые изучили образцы с помощью инфракрасной и рентгеновской спектроскопии, а также электронной микроскопии. Такой набор методов позволил определить не только состав вещества, но и расположение отдельных химических связей внутри минералов.
В образцах обнаружили сразу несколько разновидностей азотсодержащих соединений. Среди них оказался аммоний, заключенный в глинистых минералах, вещества с углеродно-азотными связями и кристаллы нитрата натрия.
Самая интересная деталь обнаружилась в их расположении. Все эти соединения концентрировались вокруг карбоната натрия — минерала, который, как считают исследователи, формировался на поздней стадии существования соленой воды внутри родительского тела Рюгу, когда жидкость замерзала или испарялась.
Получается своеобразная химическая воронка: воды становилось все меньше, растворенные вещества оставались, а концентрация азотистых соединений росла.
По версии ученых, такая среда могла сохранять азотсодержащую химию на протяжении миллионов лет и создавать условия для образования более сложных молекул. Авторы пока не утверждают, что непосредственно увидели всю цепочку превращений: речь идет о реконструкции событий по химическим следам, сохранившимся в образцах.
Астероид, который варил космический «бульон»
Рюгу особенно ценен для таких исследований потому, что его образцы не прошли через земную атмосферу. Капсула Hayabusa2 доставила материал на Землю в декабре 2020 года. В отличие от обычных метеоритов, которые при падении нагреваются и подвергаются земному выветриванию, эти зерна не были испорчены внешними условиями.
Ранее исследования образцов Рюгу уже показывали, что в прошлом в его породах могла циркулировать жидкая вода. Анализ изотопов лютеция и гафния указал на химические изменения, которые связывают с движением жидкости внутри родительского тела астероида.
Новое исследование добавляет еще один фрагмент к этой головоломке. Если предложенная учеными последовательность реакций действительно происходила, астероиды могли работать как очень медленные химические реакторы: вода постепенно уходила, а азот концентрировался и вступал в новые реакции.
Особенно интригует то, что похожие аммонийсодержащие глины обнаружили и в образцах астероида Бенну, доставленных миссией NASA OSIRIS-REx. Это не доказывает идентичный сценарий для двух астероидов, но показывает, что подобная химия могла быть распространена в ранней Солнечной системе.
Для науки здесь важен не только сам Рюгу. Азот входит в состав биомолекул, поэтому способность сохранять и концентрировать азотистые соединения могла иметь значение для химических процессов, предшествовавших появлению жизни. Авторы исследования допускают, что астероиды могли переносить подобный «химический набор» к формирующимся планетам.
Есть у Рюгу еще одна странность. В одном из его зерен исследователи обнаружили джерфишерит — железоникелевый сульфид с калием, который совершенно не ожидали увидеть в таком типе материала. Эта находка стала поводом предположить, что Рюгу может быть гораздо более химически неоднородным, чем считалось. Подробности — в материале Hi-Tech Mail.