Bennu miała być zwykłą planetoidą z odległych zakątków Układu Słonecznego. Próbki przywiezione przez sondę NASA pokazują jednak, iż jej historia jest znacznie bardziej zaskakująca.
Planetoida Bennu to słynny kawałek kosmicznej skały. Zyskała sławę po tym jak jej fragmenty sprowadzono na Ziemię. Bennu okrąża Słońce raz na 1,2 roku i zbliża się do Ziemi co sześć lat, przechodząc w odległości około 300 000 km od naszej planety. NASA wykorzystała ten fakt do zebrania materiału z tego ciała niebieskiego. W spektakularnej operacji w 2023 r. amerykańska agencja kosmiczna zebrała próbki z powierzchni planetoidy Bennu dzięki sondy OSIRIS-REx.
Pojemnik z próbkami wylądował na pustyni w stanie Utah, przewożąc około 120 g materiału z Bennu. Stamtąd niewielka, ale cenna część trafiła do Politechniki Federalnej w Zurychu (ETH). Maria Schönbächler, profesor geochemii izotopowej, otrzymała pół grama do analizy. Jej laboratorium natychmiast rozpoczęło analizę próbek.
Badania zostały już zakończone, a ich zaskakujące wyniki opublikowano w czasopiśmie Science Advances.
Naukowcy z ETH przeanalizowali izotopy żelaza, tytanu i chromu. Izotopy to atomy tego samego pierwiastka, które nieznacznie różnią się masą. Razem tworzą one charakterystyczny odcisk palca, który naukowcy mogą wykorzystać do ustalenia pochodzenia i, w pewnym stopniu, wieku planetoidy.
Pomiary pokazują, iż tytan i żelazo są równomiernie rozłożone na całym Bennu. Ujawniają one również, iż Bennu ma bliskich krewnych – planetoidę Ryugu i tzw. meteoryty CI, klasę prymitywnych, bogatych w węgiel ciał skalistych, spotykanych na Ziemi bardzo rzadko. Wszystkie trzy mają podobny odcisk izotopowy, co wskazuje, iż powstały z tego samego złoża pyłu kosmicznego. Różnią się one również znacząco składem izotopowym od innych znanych planetoid, grup meteorytów i planet.
Gdzie i jak powstał Bennu?
Naukowcy zakładali, iż planetoidy takie jak Bennu powstały w zewnętrznych rejonach Układu Słonecznego, prawdopodobnie tam, gdzie powstały komety. Uważali również, iż Bennu powstała stosunkowo późno w ewolucji Układu Słonecznego. Nowe dane przeczą obu tym teoriom.
Najbardziej prawdopodobny scenariusz zakłada, iż Bennu, Ryugu i CI powstały w pobliżu granicy lodu wodnego. Granica ta wyznacza punkt, w którym zamarza para wodna. 4,5 mld lat temu, gdy Układ Słoneczny dopiero się kształtował, materiały z jego wewnętrznych i zewnętrznych obszarów mieszały się tutaj. Lód działał jak klej, wiążąc ze sobą najdrobniejsze cząsteczki pyłu.
Bennu jest hybrydą, materiał nie pasuje jednoznacznie ani do wewnętrznej, ani do zewnętrznej części Układu Słonecznego – mówi Schönbächler. Ma cechy charakterystyczne dla obu regionów i powstał w strefie, w której materiał przepływa z obu regionów i miesza się.
Planetoida Bennu. Fot. NASASchönbächler i jej współautorzy proponują scenariusz, w którym Jowisz odegrał kluczową rolę w powstaniu tych ciał niebieskich. Gazowy olbrzym uformował się wcześnie, w ciągu miliona lat od narodzin Słońca, z obłoku pyłu, pod wpływem sił grawitacyjnych. Wokół młodego Słońca uformował się kolisty dysk pyłu i gazu, w tym lodu wodnego. Wewnątrz dysku planety i planetoidy uformowały się poprzez akrecję.
Ze względu na szybki wzrost, Jowisz działał jak pomost w dysku, blokował większość grubego materiału, podczas gdy drobny pył z różnych obszarów orbitującego dysku opływał go i mieszał się równomiernie w strefie przejściowej w pobliżu granicy lodu wodnego. W tym regionie powstały następnie prekursory Bennu, Ryugu i CI.
Pył słoneczny i lód
Ten scenariusz wyjaśnia również, dlaczego materiał Bennu jest bogaty w wodę. Lód w okolicy odparował, a część pary wodnej ponownie skropliła się w obszarze, w którym powstał Bennu. Jednocześnie ochronny wpływ Jowisza sprawił, iż Bennu powstał głównie z drobnego pyłu.
Bennu może dać nam najlepszy wgląd w pierwotną mieszankę pierwiastków chemicznych, z których ostatecznie zbudowano planety skaliste. Bennu to bardzo pierwotna planetoida. Jej materiał pochodzi z czasów narodzin Układu Słonecznego, około 4,5 mld lat temu, i od tego czasu prawie się nie zmienił. – mówi Schönbächler.
Próbka pobrana z planetoidy Bennu. Fot. NASAAnalizując geochemię Bennu, naukowcy pogłębiają naszą wiedzę o tym, jak powstał Układ Słoneczny i w jakich warunkach uformowały się planety. Ponieważ planetoida jest bogata w wodę i materię organiczną, dostarcza również wskazówek, w jaki sposób młoda Ziemia pozyskała budulec życia .
Zastanawiamy się teraz, czy inne planetoidy mają taką samą sygnaturę izotopową jak Bennu i Ryugu – mówi Schönbächler. Nie jest również jasne, w jakim stopniu młody Jowisz przyczynił się do zlepiania się jedynie drobnych cząstek pyłu. Dalsze badania pomogą wyjaśnić tę kwestię.
Analizy materiału Bennu zostały zakończone. Schönbächler z niecierpliwością oczekuje teraz japońskiej misji pobrania próbek z Fobosa, księżyca Marsa, która ma wystartować pod koniec października tego roku.
Główna ilustracja: Zbliżenie na powierzchnię planetoidy Bennu. Fot. NASA
