Пыль с астероида Рюгу доставлена на Землю; астробиологи NASA готовятся к её изучению

6 декабря по местному времени (5 декабря в США) японский космический аппарат «Хаябуса-2» сбросил капсулу на землю в австралийской глубинке с высоты около 120 миль (200 км). Внутри капсулы — один из самых ценных грузов в Солнечной системе: пыль, собранная аппаратом ранее в этом году с поверхности астероида Рюгу.

К концу 2021 года Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) распределит образцы Рюгу между шестью группами учёных по всему миру. Исследователи будут изучать, нагревать и исследовать эти древние зёрна, чтобы узнать больше об их происхождении.

В числе этих групп — учёные из Астробиологической аналитической лаборатории NASA в Центре космических полётов имени Годдарда. Исследователи в этой лаборатории используют передовые инструменты, аналогичные тем, что применяются в криминалистических лабораториях. Но вместо раскрытия преступлений учёные NASA ищут в образцах молекулярные свидетельства, которые помогут восстановить историю ранней Солнечной системы.

«Мы пытаемся лучше понять, как Земля эволюционировала в то, чем она является сегодня», — сказал Джейсон П. Дворкин, директор лаборатории. — «Как из диска газа и пыли, сформировавшегося вокруг нашего молодого Солнца, мы пришли к жизни на Земле и, возможно, в других местах?»

Дворкин является международным заместителем руководителя глобальной команды, которая будет исследовать образец Рюгу в поисках органических соединений — предшественников жизни на Земле.

Рюгу — древний фрагмент более крупного астероида, который сформировался в облаке газа и пыли, породившем нашу Солнечную систему. Это интересный тип астероида, богатый углеродом — элементом, необходимым для жизни.

Когда команда Дворкина получит свою часть образца Рюгу летом следующего года, они будут искать органические (углеродные) соединения, чтобы лучше понять, как эти соединения впервые сформировались и распространились по Солнечной системе.

Органические соединения, представляющие интерес для астробиологов, включают аминокислоты — молекулы, из которых состоят сотни тысяч белков, ответственных за ключевые функции жизни, такие как создание новой ДНК. Изучая различия в типах и количествах аминокислот, сохранившихся в космических породах, учёные могут восстановить историю формирования этих молекул.

Пыль с Рюгу (сейчас находящегося в 9 млн миль или 15 млн км от Земли) станет одним из наиболее безупречно сохранившихся космических материалов, которые когда-либо попадали в руки учёных. Это лишь второй в истории образец астероида, собранный в космосе и доставленный на Землю.

До Рюгу JAXA доставила крошечные образцы астероида Итокава в 2010 году в рамках первой в истории миссии по забору проб с астероида. Ранее, в 2006 году, NASA получило небольшой образец с кометы Вильда-2 в рамках миссии Stardust. Далее, в 2023 году, миссия NASA OSIRIS-REx доставит как минимум дюжину унций (сотни граммов) астероида Бенну, который миллиарды лет путешествовал в космосе, практически не изменяясь.

«Наша конечная цель — понять, как органические соединения формировались во внеземной среде», — сказал Хироси Нараока, профессор геохимии Университета Кюсю (Япония) и руководитель глобальной команды «Хаябуса-2» по анализу органического состава Рюгу. — «Мы хотим проанализировать множество органических соединений, включая аминокислоты, серные и азотные соединения, чтобы восстановить картину типов органического синтеза, происходящего на астероидах».

После анализа состава Рюгу учёные смогут сравнить его с Бенну — астероидом, с которого 20 октября успешно взяла пробу миссия OSIRIS-REx.

«Два астероида имеют схожую форму, но на Бенну, по-видимому, гораздо больше свидетельств наличия воды в прошлом и органических соединений», — сказал Дворкин, чья лаборатория также должна получить десятую часть унции (несколько граммов) Бенну. — «Будет очень интересно сравнить их, учитывая, что они произошли от разных родительских тел в поясе астероидов и имеют разную историю».

Анализ частиц астероида требует большой практики

Анализ пыли Рюгу станет одной из самых сложных задач для астрохимиков из Годдарда. Им придётся работать с микроскопическим количеством образца. Ожидается, что «Хаябуса-2» собрал не более нескольких граммов пыли (это примерно шесть кофейных зёрен!) с Рюгу, хотя это намного больше, чем было доставлено с Итокавы. Это крошечное количество будет распределено между многими учёными, поэтому Дворкин и его коллеги получат лишь часть исходного образца — чуть больше, чем типичная снежинка.

«Мы будем иметь дело с гораздо меньшими порциями образца, чем обычно, когда анализируем метеориты», — сказал Эрик Т. Паркер, астрохимик из Годдарда.

Паркер сообщил, что команда Годдарда в сотрудничестве с международными коллегами более года практиковалась в работе с крошечными образцами. Например, они анализировали пылинки из богатого углеродом метеорита Мерчисон. Затем они использовали ту же технику для анализа образца без какого-либо внеземного материала, чтобы убедиться, что могут отличить их друг от друга.

После получения пыли Рюгу учёные Годдарда поместят частицы в водный раствор внутри стеклянной трубки. Затем они будут нагревать раствор до температуры кипения воды — 212 градусов по Фаренгейту (100 °C) — в течение 24 часов, чтобы извлечь любые органические соединения, растворимые в воде.

Исследователи пропустят раствор через мощные аналитические приборы, которые разделят молекулы по форме и массе и идентифицируют каждый вид.

«С такими ценными образцами, как Рюгу, конечно, думаешь: "Надеюсь, эта пробирка не разобьётся" или "Надеюсь, эта реакция пройдёт правильно"», — сказала Ханна Л. Маклейн, исследователь из команды Дворкина. — «Но на данный момент мы полностью отработали нашу методику, чтобы быть уверенными, что ничего не пойдёт не так, и мы с нетерпением ждём анализа реального образца».