سقطت كرة نارية مشرقة عبر السماء فوق الجبال والأنهار الجليدية وغابات التنوب بالقرب من بلدة ريفيلستوك في كولومبيا البريطانية ، كندا ، مساء يوم 31 مارس 1965. سقطت شظايا من هذا النيزك ، التي اكتشفها صناديق القندس ، فوق بحيرة. أنقذتهم طبقة من الجليد من الأعماق وسمحت للعلماء نظرة خاطفة على ولادة النظام الشمسي.
بعد ما يقرب من 60 عامًا ، عادت مهمة Osiris-Rex من ناسا من الفضاء مع عينة من الكويكب المسمى Bennu ، على غرار تلك التي أمطرت الصخور فوق Revelstoke. نشر فريق البحث لدينا تحليلًا كيميائيًا لتلك العينات ، حيث يوفر نظرة ثاقبة حول كيفية وصول بعض المكونات مدى الحياة لأول مرة على الأرض.
وُلد الاثنان منا في السنوات التي أقامت في سقوط ريفيلستوك نيزك ، واثنان منا في مجموعات النيزك في معهد سميثسونيان في واشنطن العاصمة ، ومتحف التاريخ الطبيعي في لندن. لقد حلمنا بدراسة عينات من كويكب يشبه Revelstoke الذي تم جمعه بواسطة مركبة فضائية.
ثم ، منذ ما يقرب من عقدين ، بدأنا في تحويل هذه الأحلام إلى حقيقة واقعة. انضممنا إلى فريق مهمة Osiris-Rex التابع لناسا ، والذي كان يهدف إلى إرسال مركبة فضائية لجمع وإعادة عينة من الكويكب إلى الأرض. بعد وصول هذه العينات في 24 سبتمبر 2023 ، وصلنا إلى حكاية من موسيقى الروك والجليد والماء التي تلميحات إلى كيفية تشكيل الحياة على الأرض.
CI chondrites و steroid bennu
للتعرف على الكويكب – كائن صخري أو معدني في مدار حول الشمس – بدأنا بدراسة النيازك.
الكويكبات مثل Bennu هي كائنات صخرية أو معدنية في مدار حول الشمس. النيازك هي أجزاء من الكويكبات وغيرها من الأشياء الخارجية خارج كوكب الأرض التي تنجو من الغطس الناري على سطح الأرض.
لقد أردنا حقًا دراسة كويكب مشابه لمجموعة من النيازك تسمى chondrites ، والتي تشكلت مكوناتها في سحابة من الغاز والغبار عند فجر النظام الشمسي منذ مليارات السنين.
إن Revelstoke Meteorite موجود في مجموعة تسمى CI Chondrites. التركيبات المختبرية المقيدة من chondrites CI متطابقة بشكل أساسي ، ناقص الهيدروجين والهيليوم ، إلى تركيبة العناصر التي تحملها الحمل من الداخل من الشمس وقياسها في الطبقة الخارجية من الشمس. نظرًا لأن مكوناتها شكلت مليارات السنين ، فهي تشبه كبسولات الوقت التي لم تتغير كيميائيًا للنظام الشمسي المبكر.
لذلك ، يستخدم الجيولوجيون التراكيب الكيميائية لـ CI chondrites كمعيار مرجعي نهائي للكيمياء الجيولوجية. يمكنهم مقارنة مؤلفات كل شيء بدءًا من الصخور الأخرى إلى صخور الأرض. أي اختلافات عن تكوين CI chondrite قد حدثت من خلال نفس العمليات التي شكلت الكويكات والكواكب.
CI chondrites غنية بالطين وتشكل عندما يذوب الجليد في الكويكب القديم ، وتغيير الصخرة. كما أنها غنية بالجزيئات العضوية قبل المخطوطة. بعض هذه الأنواع من الجزيئات هي لبنات البناء مدى الحياة.
هذا المزيج من الصخور والماء والعضوية هو أحد الأسباب التي اختارت Osiris-Rex أخذ عينات من الكويكب الغني بالعضوية ، حيث يمكن العثور على مركبات المياه والعضوية الضرورية لأصل الحياة.
التبخر – إرث محلول ملحي قديم
منذ أن عادت عينات Bennu إلى الأرض في 24 سبتمبر 2023 ، أمضينا نحن وزملاؤنا في أربع قارات مئات الساعات في دراستهم.
أدت الأدوات الموجودة على مركبة الفضاء Osiris-Rex إلى ملاحظات عن الضوء المنعكس الذي كشف عن المعادن والمواد العضوية الأكثر وفرة عندما كان بالقرب من الكويكب Bennu. وجدت تحليلاتنا في المختبر أن تركيبة هذه العينات تصطف مع تلك الملاحظات.
العينات هي في الغالب من الطين الغني بالماء ، مع معادن الكبريتيد والكربونات وأكسيد الحديد. هذه هي نفس المعادن الموجودة في CI chondrites مثل Revelstoke. ومع ذلك ، فاجأ اكتشاف المعادن النادرة داخل عينات Bennu. على الرغم من عقودنا من خبرتنا في دراسة النيازك ، لم نر الكثير من هذه المعادن.
لقد وجدنا المعادن التي يهيمن عليها الصوديوم ، بما في ذلك الكربونات والكبريتات والكلوريد والفلوريدات ، وكذلك كلوريد البوتاسيوم والفوسفات المغنيسيوم. هذه المعادن لا تتشكل فقط عندما يتفاعل الماء والصخور. أنها تتشكل عندما يتبخر الماء.
لم نر أبدًا معظم هذه المعادن الغنية بالصوديوم في النيازك ، لكنها موجودة أحيانًا في أسرة البحيرة المجففة على الأرض ، مثل Searles Lake في كاليفورنيا.
تشكلت صخور بنو قبل 4.5 مليار سنة على كويكب الوالد الأكبر. كان هذا الكويكب رطبًا وموحلة. تحت السطح ، كانت جيوب الماء ربما على بعد بضعة أقدام فقط تتبخر ، تاركة المعادن التبخر التي وجدناها في العينة. شكلت نفس عملية التبخر أيضًا أسرة البحيرة القديمة التي رأيناها هذه المعادن على الأرض.
من المحتمل أن تفكك كويكب الوالد في بنو قبل مليار إلى ملياري عام ، وتجمعت بعض الشظايا لتشكيل كومة الأنقاض التي نعرفها باسم Bennu.
تم العثور على هذه المعادن أيضًا على الأجسام الجليدية في النظام الشمسي الخارجي. تحتوي الرواسب المشرقة على كوكب القزم ، أكبر جسم في حزام الكويكب ، على كربونات الصوديوم. قامت مهمة كاسيني بقياس نفس المعادن في أعمدة زحل القمر إنسيلادوس.
لقد تعلمنا أيضًا أن هذه المعادن ، التي تشكلت عندما تبخر الماء ، تختفي عند تعرضها للماء مرة أخرى – حتى مع وجود كمية صغيرة من الماء الموجودة في الهواء. بعد دراسة بعض عينات Bennu ومعادنها ، قام الباحثون بتخزين العينات في الهواء. هذا ما نفعله مع النيازك.
لسوء الحظ ، فقدنا هذه المعادن كرطمة في الهواء على الأرض تسببت في حلها. لكن هذا ما يفسر لماذا لا يمكننا العثور على هذه المعادن في النيازك التي كانت على الأرض لعقود إلى قرون.
لحسن الحظ ، تم تخزين معظم العينات ونقلها في النيتروجين ، محمية من آثار المياه في الهواء.
إلى أن تمكن العلماء من إجراء عودة عينة خاضعة للرقابة مع مركبة فضائية وتنسيق وتخزين العينات في النيتروجين ، لم نر هذه المجموعة من المعادن في نيزك.
اكتشاف غير متوقع
قبل إرجاع العينات ، أمضت مركبة الفضاء Osiris-Rex أكثر من عامين في إجراء ملاحظات حول Bennu. منذ عامين من العمل ، علم الباحثون أن سطح الكويكب مغطى بالصخور الصخرية.
يمكن أن نرى أن الكويكب غني بالطينات الحاملة للكربون والمياه ، ورأينا عروقًا من الكربونات البيضاء على بعد أمتار قليلة ترسبها الماء السائل القديم. لكن ما لم نتمكن من رؤيته من هذه الملاحظات كان المعادن النادرة.
استخدمنا مجموعة من التقنيات للذهاب من خلال العينة التي تم إرجاعها حبة واحدة صغيرة في وقت واحد. وشملت هذه الأشعة المقطعية المسح المقطعي ، المجهر الإلكتروني ، حيود الأشعة السينية ، كل منها سمح لنا بالنظر إلى الصخرة على مقياس غير ممكن على الكويكب.
طبخ المكونات مدى الحياة
من الأملاح التي حددناها ، يمكننا أن نستنتج تكوين الماء الملتوي الذي تشكلت منه ونرى كيف تغيرت مع مرور الوقت ، وأصبحوا أكثر غنية بالصوديوم.
كان هذا المياه المبتذلة مكانًا مثاليًا للتفاعلات الكيميائية الجديدة التي تتم لتشكيل الجزيئات العضوية.
بينما كان فريقنا يميز الأملاح ، كان زملائنا الكيميائيين العضويين مشغولين في تحديد الجزيئات القائمة على الكربون الموجودة في Bennu. وجدوا مستويات عالية بشكل غير متوقع من الأمونيا ، لبنة أساسية من الأحماض الأمينية التي تشكل البروتينات في المادة الحية. كما وجدوا جميع النواة الخمسة التي تشكل جزءًا من الحمض النووي والحمض النووي الريبي.
استنادًا إلى هذه النتائج ، كنا نغامر بتخمين أن هذه القرون المبتذلة من السوائل كانت ستكون البيئات المثالية للجزيئات العضوية المعقدة بشكل متزايد لتشكلها ، مثل الأنواع التي تشكل الحياة على الأرض.
عندما ضربت الكويكبات مثل Bennu الأرض الصغيرة ، كان يمكن أن توفر مجموعة كاملة من الجزيئات المعقدة والمكونات الأساسية للحياة ، مثل الماء والفوسفات والأمونيا. معا ، كان من الممكن أن تكون هذه المكونات قد تصنع المناظر الطبيعية القاحلة في البداية لإنتاج عالم صالح للسكن.
بدون هذا القصف المبكرة ، ربما عندما هبطت قطع نيزك ريفيلستوك بعد عدة مليارات سنة ، لم تكن هذه الشظايا من الفضاء الخارجي قد وصلت إلى منظر طبيعي يتخلله الأنهار الجليدية والأشجار.
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة ، وهي مؤسسة إخبارية مستقلة غير ربحية تجلب لك الحقائق والتحليلات الجديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتبه: تيموثي جيه مكوي ، معهد سميثسونيان وسارة راسل ، متحف التاريخ الطبيعي
اقرأ المزيد:
يتلقى تيموثي جيه مكوي التمويل من ناسا.
تتلقى سارة راسل تمويلًا من مجلس مرافق العلوم والتكنولوجيا في المملكة المتحدة (STFC).