В образцах с астероида Бенну обнаружены сахар, «резина» и пыль сверхновых

Образцы астероида Бенну, доставленные на Землю миссией OSIRIS-REx в 2023 году, продолжают удивлять научное сообщество. Новые открытия, о которых сообщается в трех исследованиях, опубликованных в журналах Nature Geoscience и Nature Astronomy, проливают свет на происхождение Солнечной системы и химические основы жизни. В материалах астероида впервые обнаружены биологически значимые сахара, необычное органическое вещество, напоминающее резину, и неожиданно большое количество допланетной пыли, являющейся остатком сверхновой звезды.

Эти находки подтверждают, что Бенну представляет собой не просто планетный реликт, а космический архив, сохранивший молекулы и материалы, восходящие к рассвету Солнечной системы. Полученные данные в совокупности свидетельствуют, что сложные органические соединения и древнее звездное вещество были широко распространены уже в первичной туманности, где зародилась наша планетная система, потенциально создавая благоприятную химическую основу для возникновения жизни на планетах.

В первом исследовании международная группа ученых под руководством Ёсихиро Фурукавы из Университета Тохоку идентифицировала в веществе Бенну сахара, содержащие пять и шесть атомов углерода. В частности, был обнаружен рибоза — ключевой компонент РНК, а также, впервые в истории изучения внеземного материала, — глюкоза. Эти молекулы сами по себе не являются доказательством жизни, но демонстрируют, что некоторые фундаментальные «кирпичики» земной биологии присутствовали в примитивных объектах Солнечной системы. В сочетании с ранее обнаруженными в образцах аминокислотами, нуклеобазами (азотистыми основаниями) и карбоновыми кислотами открытие укрепляет гипотезу о том, что многие ингредиенты, необходимые для формирования сложных биологических молекул, были доступны задолго до образования планет. Наличие рибозы особенно значимо в контексте гипотезы «мира РНК», согласно которой рибонуклеиновая кислота могла быть первой молекулой, способной и хранить генетическую информацию, и катализировать реакции. Обнаружение же глюкозы, обычно используемой живыми организмами в качестве источника энергии, позволяет предположить, что в протопланетном диске присутствовали не только "кирпичики" для создания генетического материала, но и потенциальные источники пребиотической энергии.

Во втором исследовании группа под руководством Скотта Сандфорда из NASA и Зака Гейнсфорта из Калифорнийского университета в Беркли обнаружила в образцах ранее неизвестный органический материал — гибкое полимерное вещество, богатое кислородом и азотом, с характеристиками, напоминающими резину или примитивный пластик. Используя передовые методы микроскопии и спектроскопии, ученые установили, что этот материал образовался в результате процесса полимеризации на ранних этапах истории астероида. В холодной среде, богатой льдами, аммиак и углекислый газ вступили в реакцию с образованием карбаматов — соединений, растворимых в воде. До того как тело-предшественник Бенну разогрелось достаточно для появления жидких сред, эти карбаматы успели связаться друг с другом и с другими молекулами, формируя сложные и устойчивые полимерные цепи. В результате образовалась своего рода смола, которая, вероятно, наслаивалась на зерна минералов и льда внутри родительского тела астероида. Со временем и под воздействием радиации этот изначально мягкий и гибкий материал затвердел, став хрупким и напоминая земные пластики, но обладая уникальной структурой со случайными связями и переменным составом от частицы к частице. Наличие таких сложных органических полимеров укрепляет представление о том, что примитивные астероиды были способны синтезировать и сохранять сложные органические молекулы задолго до появления жизни на какой-либо планете.

Третье исследование, координируемое Энн Нгуен из Космического центра имени Джонсона NASA, было посвящено анализу зерен допланетной пыли — частиц, сформировавшихся еще до рождения Солнца в результате взрывов сверхновых звезд. Результаты показывают, что Бенну содержит количество такой пыли сверхновой, вплоть до шести раз превышающее показатель, обнаруженный в других изученных внеземных материалах. Это позволяет предположить, что тело-предшественник астероида сформировалось в области протопланетного диска, особенно богатой звездной пылью, возможно, благодаря эффективному перемешиванию материалов из очень удаленных друг от друга зон или из разных эпох. Примечательно, что, несмотря на геологические и химические процессы, а также внутреннее воздействие жидкостей, некоторые менее измененные фракции материала остались почти нетронутыми, сохранив следы допланетного происхождения. Это подтверждает, что Бенну является своеобразной «капсулой времени», содержащей как первозданные материалы, так и информацию о составе солнечного диска в период его формирования.

Открытия, сделанные на образцах Бенну, — биологические сахара, сложные органические полимеры, допланетная пыль — подтверждают, что ранняя Солнечная система была химически богатой и разнообразной средой, способной генерировать и сохранять органические и звездные материалы еще до формирования планет. Таким образом, Бенну раскрывается как фундаментальный космический архив для понимания не только эволюции астероидов, но и условий, которые предшествовали и, возможно, способствовали зарождению жизни на Земле. Дальнейшее изучение этих образцов позволит глубже понять природу обнаруженных органических соединений и их распределение в Солнечной системе, что делает миссии по доставке внеземного вещества незаменимым инструментом для планетологии, астробиохимии и космологии.