NASA的OSIRIS-REx小行星样本中令人惊讶的磷酸盐发现
- 对从NASA的OSIRIS-REx任务返回的贝努小行星样本的早期分析显示，尘埃样本中含有丰富的碳、氮和有机化合物，这些都是我们所知生命的基本成分。样本主要由粘土矿物，特别是蛇纹岩组成，这与地球中洋脊处发现的岩石类型相似。
- 样本中发现的镁-钠磷酸盐暗示该小行星可能是从一个古老的小型原始海洋世界分裂出来。磷酸盐的发现令研究团队感到惊讶，因为在OSIRIS-REx航天器对贝努进行探测时并未探测到这种矿物质。
- 虽然在2020年由日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 的隼鸟2号任务带回的龙宫小行星样本中也发现了类似的磷酸盐，但在贝努样本中检测到的镁-钠磷酸盐因其纯度（即矿物中不含其他物质）和粒径而引人注目，这在任何陨石样本中都前所未见。
自从去年秋天NASA的OSIRIS-REx（起源、光谱解释、资源识别、安全、风化层探测器探测器）任务将4.3盎司（121.6克）的原始贝努小行星样本带回地球以来，科学家们一直热切期待深入研究。他们希望这些物质能够揭示太阳系过去的秘密以及可能导致地球上生命起源的生命前化学成分。2023年6月26日发表在《陨石学与行星科学》上的贝努样本的早期分析表明，这种期待是有理由的。
OSIRIS-REx样本分析团队发现，贝努包含了形成我们太阳系的原始成分。小行星的尘埃中富含碳和氮，以及有机化合物，这些都是我们所知的生命的基本成分。样本中还包含镁-钠磷酸盐，这对研究团队来说是一个惊喜，因为它在航天器在贝努采集的遥感数据中并未显示。其在样本中的存在暗示该小行星可能是从一个早已消失的小型原始海洋世界分裂出来。
磷酸盐的惊喜
对贝努样本的分析揭示了小行星成分的有趣见解。样本主要由粘土矿物，特别是蛇纹岩组成，这与地球中洋脊处发现的岩石类型相似，在那里，地壳下方的地幔物质与水相遇。
这种相互作用不仅导致粘土的形成，还产生了多种矿物，如碳酸盐、氧化铁和硫化铁。但最意外的发现是水溶性磷酸盐的存在。这些化合物是当今地球上所有已知生命生物化学的组成部分。
这是NASA的OSIRIS-REx任务带回的贝努小行星样本的一小部分，通过显微镜图像展示出来。左上角的图像显示了一个大约一毫米长的黑色贝努颗粒，外部覆盖着明亮的磷酸盐层。其他三张图像则依次显示了通过扫描电子显微镜拍摄的一个沿着含磷酸盐明亮脉络分裂的颗粒碎片的放大视图。
摘自Lauretta & Connolly等人（2024年）发表在《陨石学与行星科学》上的论文，doi: 10.1111/maps.14227。
虽然在2020年由日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 的隼鸟2号任务带回的龙宫小行星样本中也发现了类似的磷酸盐，但在贝努样本中检测到的镁-钠磷酸盐因其纯度（即矿物中不含其他物质）和粒径而引人注目，这在任何陨石样本中都前所未见。
在贝努样本中发现镁-钠磷酸盐引发了关于集中这些元素的地球化学过程的疑问，并为了解贝努的历史条件提供了宝贵线索。
“贝努上的磷酸盐及其他元素和化合物的存在和状态，表明这颗小行星曾经有过水的存在。”论文的共同作者和OSIRIS-REx任务的首席研究员、亚利桑那大学图森分校的但丁·劳雷塔（Dante Lauretta）说。“贝努可能曾是一个更潮湿的世界的一部分。不过，这一假设还需要进一步研究。”
“OSIRIS-REx给了我们正是我们所希望的：一个来自以前潮湿世界的富含氮和碳的大型原始小行星样本。”论文的共同作者、位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心的OSIRIS-REx项目科学家杰森·德沃金（Jason Dworkin）说。
来自年轻的太阳系
尽管贝努可能曾与水发生过相互作用，但它仍然是一颗化学上原始的小行星，其元素比例与太阳非常相似。
“我们带回的样本是目前地球上最大的未受改变的小行星物质库。”劳雷塔说。
这种成分让我们得以一窥45亿年前太阳系的早期情况。这些岩石保持了它们的原始状态，自形成以来既没有熔化也没有重新固化，证明了它们的古老起源。
暗示生命的基石
研究团队确认小行星中富含碳和氮。这些元素对于理解贝努物质的起源环境和将简单元素转化为复杂分子的化学过程至关重要，这些过程可能为地球上生命的出现奠定了基础。
“这些发现强调了收集和研究像贝努这样的小行星物质的重要性——特别是那些通常在进入地球大气层时会烧毁的低密度物质。”劳雷塔说。“这些物质是解开太阳系形成过程和可能促成地球上生命出现的前生化过程的关键。”
下一步是什么
未来几个月，美国和世界各地的几十个实验室将从位于休斯顿的NASA约翰逊航天中心收到贝努样本的一部分，预计OSIRIS-REx样本分析团队将在未来几年发表更多描述贝努样本分析的科学论文。
“贝努样本是诱人的美丽外星岩石。”论文的共同作者、位于新泽西州格拉斯伯勒的罗文大学的OSIRIS-REx任务样本科学家哈罗德·康诺利（Harold Connolly）说。“OSIRIS-REx样本分析团队每周的分析都会提供新的、有时甚至是令人惊讶的发现，这些发现正在帮助我们对类地行星的起源和演化施加重要的限制。”
OSIRIS-REx航天器于2016年9月8日发射，前往近地小行星贝努，并从其表面收集了岩石和尘埃样本。OSIRIS-REx是美国首次从小行星收集样本的任务，并于2023年9月24日将样本送回地球。
位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心负责整个任务管理、系统工程以及OSIRIS-REx的安全和任务保障。亚利桑那大学图森分校的但丁·劳雷塔是首席研究员。该大学负责领导科学团队及任务的科学观察计划和数据处理。位于科罗拉多州利特尔顿的洛克希德·马丁航天公司建造了飞船并提供了飞行操作。戈达德和KinetX Aerospace负责OSIRIS-REx飞船的导航。OSIRIS-REx的样本监管工作在NASA约翰逊航天中心进行。该任务的国际合作伙伴包括加拿大航天局（CSA）的OSIRIS-REx激光高度计仪器和与JAXA的隼鸟2号任务的合作。OSIRIS-REx是NASA新前沿计划的第三个任务，由位于阿拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔空间飞行中心为该机构的科学任务理事会华盛顿分部管理。
如欲了解关于NASA OSIRIS-REx任务的更多信息，请访问：
https://www.nasa.gov/osiris-rex
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