Дослідження NASA чистого метеорита розширює знання про давні астероїди

Метеорит, який був знайдений одразу після падіння на Землю 16 липня 2024 року, допомагає вченим NASA отримати нові дані про давню воду, хімічну еволюцію примітивних астероїдів та елементи, які могли сприяти виникненню життя в ранньому сонячному системі.

Швидке відновлення метеорита стало можливим завдяки аматору-астроному з Нью-Джерсі, який відразу ж зрозумів, що новопавший метеорит приземлився на його території. Усвідомлюючи його наукову цінність, він, надівши захисні рукавички, зібрав фрагменти та зберіг їх у алюмінієвій фользі та скляних контейнерах, що допомогло зберегти ніжні мінерали та органічні сполуки, які часто змінюються під впливом вологи, погоди та забруднень.

Коли метеорит впав на Землю, камери по всьому Нью-Джерсі зафіксували його вогняний шлях через атмосферу. Вчені використали ці спостереження для реконструкції траєкторії вогняного кулі та, після відновлення метеорита, об'єднали ці дані з лабораторними аналізами, щоб визначити, звідки в сонячній системі, ймовірно, походив цей камінь. У дослідженні, опублікованому в середу в журналі Science Advances, дослідники виявили докази того, що давня солона вода змінила мінерали в батьківському астероїді метеорита, зберігши унікальні мінерали та багатий інвентар органічних сполук.

"Коли ми маємо документований вогняний куль і швидке відновлення його метеорита, ми можемо дізнатися не лише з чого складається камінь, але й звідки він походить в астероїдному поясі", — зазначив Пітер Єнніскенс, астроном-метеоритник з Центру досліджень NASA в Силіконовій долині та Інституту SETI, і провідний автор дослідження.

Метеорит, названий на честь населеного пункту, де його знайшли, отримав назву Хілсборо і належить до класу вуглецевих метеоритів, відомих як CM вуглецеві хондрит. Ці примітивні камені зберігають деякі з найдавніших матеріалів в сонячній системі, фіксуючи хімічні процеси, які формували астероїди понад 4,5 мільярда років тому.

Під час дослідження незвично чистого метеорита дослідники виявили мозаїку дрібних розбитих камінців і помітили, що деякі з них містять незвично високі концентрації натрію — несподіване відкриття для цього типу метеорита. Цей дивний сигнал спонукав до більш детального дослідження з використанням потужних електронних мікроскопів, які дозволили вченим вивчити метеорит від масштабу міліметра до окремих атомів. Об'єднавши спостереження на різних масштабах, дослідники реконструювали історію мінералів та рідин, які колись проходили через них.

Ці аналізи виявили мікроскопічні тріщини, заповнені матеріалом, багатим на натрій, залишеним давніми розсолами. На відміну від чистої води, розсоли містять розчинені солі, які дозволяють їм транспортувати елементи та хімічно змінювати породи, через які вони проходять. У випадку з метеоритом Хілсборо, ці давні рідини змінили мінерали астероїда і залишили хімічні докази, які зберігалися протягом мільярдів років.

Вчені також змогли виявити крихкі натрієво-карбонатні солі, які зазвичай реагують з вологою в атмосфері Землі, перш ніж їх можна дослідити. Джангмі Хан, співавтор статті та мінералог з Центру космічних польотів NASA в Х'юстоні, виявила докази давніх розсолів, збережених у мікроскопічних тріщинах. Подібні солі були виявлені в зразках, повернених з астероїдів Бенну та Рюгу місією NASA OSIRIS-REx та місією JAXA Hayabusa2. Проте, Хілсборо вперше відзначає виявлення солей у метеориті CM вуглецевого хондриту, що відкриває новий погляд на поверхні примітивних астероїдів, які виробили ці метеорити.

Разом ці знахідки свідчать про те, що давні, багаті сіллю розсоли були більш поширеними серед примітивних астероїдів, ніж раніше вважалося, і надають вченим нові можливості для порівняння того, як вода змінила різні астероїдні тіла в ранній сонячній системі.

"Кусочки найбільш солянистих частин цього метеорита досить порівнянні зі зразками, повернутими місіями Hayabusa2 та OSIRIS-REx", — сказав Майк Золенський, дослідник метеоритів в NASA Johnson і співавтор дослідження. "Вони не ідентичні. Вони відрізняються в деяких дуже цікавих аспектах, але вони пройшли дуже схожими процесами."

Вчені очікували, що Хілсборо міститиме багатий набір органічних сполук, оскільки це вуглецевий хондрит CM. Однак, що робило метеорит винятковим, так це те, як швидко його було відновлено, що дозволило дослідникам вивчити ці сполуки до того, як тривале вплив навколишнього середовища Землі могло забруднити зразок.

"Одним з великих сюрпризів для мене, коли ми проаналізували маленький шматочок метеорита Хілсборо, була складність амінокислот та інших органічних сполук", — сказав Денні Главін, старший науковець в Астробіологічній аналітичній лабораторії NASA в Грінбелті, штат Меріленд, і співавтор дослідження.

Його різноманіття амінокислот та інших органічних сполук порівнянне з метеоритом Мерчісон, який важить майже 100 кілограмів і впав в Австралії в 1969 році, ставши еталоном для екзотичної органічної хімії.

"Це просто ще одне підтвердження того, що хімічні будівельні блоки життя могли бути доставлені — і досі доставляються — на Землю сьогодні цими фрагментами вуглецевих астероїдів", — сказав Главін, який був співавтором місії OSIRIS-REx, очолюючи міжнародну команду, що вивчала органічний склад зразків, доставлених на Землю з астероїда Бенну в 2023 році.

Розуміння метеорита Хілсборо вимагало експертизи з кількох наукових дисциплін. Астрономи реконструювали шлях метеорита через космос, виявивши докази того, що він, можливо, походить з родини астероїдів Ерігоне в внутрішньому астероїдному поясі, де знаходиться астероїд Дональдйохансон, який у 2025 році відвідала космічна станція NASA Lucy. Мінералоги виявили докази давніх розсолів, збережених у мікроскопічних тріщинах, в той час як органічні хіміки аналізували інвентар метеорита, що містить амінокислоти та інші органічні сполуки.

"Разом ці доповнюючі дослідження допомагають вченим зібрати один з найясніших образів того, як примітивні астероїди, такі як астероїд Ерігоне, еволюціонували хімічно протягом мільярдів років", — зазначив Єнніскенс.

Дослідники продовжують вивчати метеорит Хілсборо, розкриваючи нові деталі про те, як вода трансформувала примітивні астероїди і формувала ранню сонячну систему. Відстежуючи історію води на примітивних астероїдах, вчені дізнаються, як вода та хімічні інгредієнти для життя були розподілені по всій ранній сонячній системі.

"Якщо ви відстежуєте воду в сонячній системі, ви насправді відстежуєте життя", — сказав Золенський. "Відстеження історії води в сонячній системі є важливою частиною розуміння походження життя.