惑星ベンヌには太陽系の「元の構成要素」が含まれている

明るいリン酸塩の殻を持つ、長さ約 1 ミリメートルの暗いベンヌ粒子の顕微鏡写真。右側は、小さな部分が本体から分離されています。画像クレジット: Lauretta & Connolly らより。 (2024) 隕石学と惑星科学、doi:10.1111/maps.14227

NASAさんのオシリス・レックスこのミッションは小惑星ベンヌからサンプルを回収することができ、そこには太陽系に不可欠な物質と、過去に水が存在した可能性のある兆候が含まれていることが明らかになった。この発見は、初期の太陽系の状態と生命の起源の可能性についての貴重な洞察を提供します。

アリゾナ大学主導によるNASAのOSIRIS-RExミッションによって、地球近傍の小惑星ベンヌから持ち帰られた岩石と塵のサンプルを深く調査した結果、長年待ち望まれていた驚きの事実がいくつか明らかになった。

OSIRIS-REx サンプル分析チームは、小惑星ベンヌに太陽系を形成した元の成分が含まれていることを発見しました。小惑星の塵には炭素や窒素、有機化合物が多く含まれており、それらはすべて私たちが知っている生命の必須成分です。このサンプルにはリン酸ナトリウムとリン酸マグネシウムも含まれているが、ベンヌ宇宙船が収集したリモートセンシングデータには含まれていなかったため、研究チームにとっては驚きだった。サンプル中にその存在があるということは、この小惑星が、長い間消滅した原始的な小さな海洋世界から分離した可能性があることを示しています。

NASAのOSIRIS-RExミッションからのサンプルリターンカプセルは、2023年9月24日にユタ州の国防総省試験訓練場で砂漠に着陸した直後に見られる。このサンプルは、2020年10月にNASAのOSIRIS-REx探査機によって小惑星ベンヌから収集された。画像クレジット: NASA/キーガン・バーバー

Pino サンプル便と配送

OSIRIS-REx 宇宙船は 2016 年 9 月 8 日に打ち上げられ、表面から岩石や塵のサンプルを収集するために、地球に近い小惑星ベンヌへの旅を開始しました。 OSIRIS-REx は、小惑星からサンプルを収集する最初のアメリカのミッションでした。探査機は2023年9月24日に重さ4.3オンス、つまり121.6グラムのサンプルを地球に届けた。

OSIRIS-REx プロジェクトの主任研究員であるダンテ・ローレッタ氏は、「何年も経ってようやくベンヌの OSIRIS-REx サンプルを詳しく調査する機会を得られたことは非常に興奮しています」と述べています。オシリス・レックス「この発見は、初期太陽系に関する長年の疑問に答えるだけでなく、居住可能な惑星としての地球の形成に関する研究に新たな道を開くものでもあります。概要論文に記載されているアイデアは、さらに多くの好奇心を呼び起こし、私たちに探求を促しました。」もっと深く。”

ロレッタは、 気象学と惑星科学 これは小惑星サンプルの性質を詳しく示しています。この論文は入門書としても機能します。 Bino サンプルカタログ、サンプルに関する情報が一般に公開され、科学者が独自の研究のためにサンプル材料をリクエストできるオンラインリソースです。

同大学月惑星研究所所長のマーク・マーリー氏は、「ロレッタ博士とコノリー博士が率いるベンヌのサンプルについて記述した最初の論文の発表は、このミッションと月惑星研究所にとってエキサイティングなマイルストーンとなる」と述べた。「教員、科学者、学生たちは今後何年も何十年もこのサンプルの研究を続けるでしょう。今のところ、私たちの惑星の起源と生命の物語を想像することしかできません。」すでに私たちの研究室にあるベンヌ穀物によって語られています。」

小惑星ベンヌの岩石と塵が入った容器の 1 つを上から見た図。計器の目盛りはセンチメートル単位で示されている。著作権: NASA/Erica Blumenfeld および Joseph Aebersold

ピノの「水っぽい過去」？

小惑星ベンヌのサンプルの分析により、小惑星の組成に関する興味深い洞察が明らかになりました。粘土鉱物、特に蛇紋岩が大半を占めるこのサンプルは、地球の中央海洋尾根で見つかった岩石の種類を反映しています。そこでは、地球の地殻の下の層であるマントルの物質が水と出会う場所です。

海水と地球のマントルからの物質とのこの相互作用により粘土が形成され、炭酸塩、酸化鉄、硫化鉄などのさまざまな鉱物が生成されます。しかし、ベンヌのサンプルで最も驚くべき発見は、水溶性リン酸塩の存在であるとラウリタ氏は述べた。これらの化合物は、今日地球上で知られているすべての生命体の生化学成分です。

同様のリン酸塩は、2020年に宇宙航空研究開発機構のはやぶさ2ミッションによって届けられた小惑星リュウグウのサンプルからも見つかった。しかし、ベンヌのサンプルから検出されたリン酸ナトリウムとリン酸マグネシウムは、他の鉱物の小さな泡に似た不純物が存在しないのが特徴である。ラウリタ氏によると、岩石の中に閉じ込められており、その粒の大きさは、どの隕石サンプルでも前例のないものではないという。

ベンヌのサンプルからリン酸ナトリウムとリン酸マグネシウムが見つかったことは、これらの元素を結びつけた地球化学的過程について疑問を生じさせるとともに、ベンヌの歴史的状況についての貴重な手がかりも提供する。

「ベンヌ上の他の元素や化合物と同様に、リン酸塩の存在と状態は、この小惑星が水に覆われた過去を示している。ベンヌはかつてより湿った世界の一部であった可能性が高い。ただし、この仮説にはさらなる調査が必要だが」とローレッタ氏は述べた。

このベンヌのモザイクは、2 年以上にわたって小惑星に接近していた NASA のオシリス・レックス探査機による観測を利用して作成されました。著作権: NASA/ゴダード/アリゾナ大学

若い太陽系の

ベンヌは水と相互作用してきた可能性のある歴史にもかかわらず、依然として化学的に原始的な小惑星であり、その元素比率は太陽の比率と非常に似ています。

「私たちが持ち帰ったサンプルは、現在地球上で未変化の小惑星物質の最大の貯蔵庫です」とロレッタ氏は語った。

小惑星の形成は、45 億年以上前の太陽系の初期の時代を垣間見ることができます。岩石は元の状態を保っており、形成以来一度も溶けたり固まったりしておらず、その原始的な性質と古代の起源を裏付けています。

このコンセプトアートは、OSIRIS-REx (Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security – Regolith Explorer) 宇宙船が、タッチアンドゴーサンプルアームメカニズム (TAGSAM) を使用して小惑星ベンヌと接触しているところを示しています。このミッションは、研究のためにベンヌの表面コーティングのサンプルを地球に戻すことに成功しました。著作権: NASA

人生の基本的な構成要素についてのヒント

研究チームはまた、この小惑星には炭素と窒素が豊富に含まれていることも確認した。これらの元素は、ベンヌの物質が発生した環境と、地球上の生命の基礎を築く可能性のある単純な元素を複雑な分子に変換する化学プロセスを理解するために不可欠です。

「これらの結果は、ベンヌのような小惑星から物質、特に通常、地球の大気圏に突入すると燃え尽きる低密度物質から物質を収集して研究することの重要性を強調しています」とローレッタ氏は述べた。「これらの物質は、地球上の生命の出現に寄与した可能性のある太陽系形成と生化学の複雑なプロセスを解明する鍵を握っています。」

じゃあどうするの

米国および世界中の他の数十の研究所は、今後数か月以内にヒューストンにあるNASAのジョンソン宇宙センターからベンヌサンプルの一部を受け取る予定であり、ベンヌサンプルを説明するより多くの科学論文がオシリスから今後数年以内に発表される予定です。 REx サンプル分析チーム。

「ベンヌのサンプルは、驚くほど美しい惑星外の岩石です」と、サンプル分析チームを率いるミッションサンプル科学者で、ニュージャージー州グラスボロのローワン大学教授、アリゾナ大学の客員研究員、共著者のハロルド・コノリー氏は語る。毎週、「OSIRIS-RExサンプル分析チームは、地球に似た惑星の起源と進化に重要な制約を課すのに役立つ、新しい、時には驚くべき結果を分析した。」

参考文献:「実験室の小惑星 (101955) ベンヌ: OSIRIS-REx によって収集されたサンプルの特徴」ダンテ S. ロレッタ、ハロルド C. コノリー、ジョセフ E. エバーソルド、コネル M. または。 D. アレクサンダー、ロナルド L. バロウズ、ジェシカ J. バーンズ、ヘレナ C. ベイツ、カリーナ A. ベネット、ローリンヌブランシュ、エリカ H. ブルーメンフェルド、サイモン J. クレメット、ジョージ D. コーディ、ダニエラ N. デラジュスティナ、ジェイソン P. ドゥオーキン、スコット A. エクリー、ディオニュシス I. フォストゥーコス、イアン A. フランキー、ダニエル P. グラビン、リチャード C. グリーンウッド、ピエールエヌクール、ヴィクトリア E. ハミルトン、ドロレス H. ヒル、広井崇裕、石丸佳奈、フレッドジョーダン、ハンナ H. カプラン、リンゼイ P.ケラー、アシュリー・J・キング、ピアーズ・コーフォード、メリッサ・K・コントジャンニス、ロアン・レ、ロバート・J・マッケ、ティモシー・J・マッコイ、ラルフ・E・ミリケン、ジェンス・ナジョルカ、アン・N・グエン、マウリツィオ・パジョラ、アンジャニ・T・ポリット、ケビンライター、ヘザー L. ローパー、サラ S. ラッセル、アンドリュー J. ライアン、スコット A. サンドフォード、ポール F. スコフィールド、コーディ D. シュルツ、ローラ B. サイフェルト、立花省吾、キャシー L. トーマス・キベルタ、ミシェル S. トンプソン、ヴァレリートゥー、フィリッポトスペルティ、クンワン、トーマス J. ジージャ、C.W.、ウールナーにて、2024 年 6 月 26 日、 気象学と惑星科学。
DOI: 10.1111/maps.14227