OSIRIS-REx小行星样本中的新发现：它能揭开生命起源的秘密吗？

贝努粒子的显微镜图像，该粒子呈深色，长约一毫米，有一层明亮的磷酸盐外壳。右侧是一个断裂的较小碎片。图片来源：Lauretta & Connolly 等人 (2024)Meteoritics & Planetary Science, doi:10.1111/maps.14227

对小行星贝努（Bennu）样本的分析发现了生命的基本成分和水的过去，为太阳系的起源和前生物化学提供了启示。

• 对美国国家航空航天局（NASA）的OSIRIS-REx任务返回的小行星贝努（Bennu）样本进行的早期分析表明，尘埃富含碳、氮和有机化合物，而所有这些都是我们所知的生命的重要组成部分。样本中主要是粘土矿物，尤其是蛇纹石，与地球上洋中脊发现的岩石类型如出一辙。

• 样本中发现的磷酸镁-钠暗示，这颗小行星可能是从一个古老、小型、原始的海洋世界分裂出来的。磷酸盐的发现让研究小组大吃一惊，因为OSIRIS-REx航天器在贝努时并没有检测到这种矿物质。

• 虽然日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的隼鸟2号（Hayabusa2）任务于2020年运送的小行星龙宫（Ryugu）样本中也发现了类似的磷酸盐，但在贝努（Bennu）样本中检测到的磷酸镁钠（magnesium-sodium phosphate）因其纯度（即矿物中不包含其他物质）和颗粒大小而脱颖而出，这在任何陨石样本中都是前所未有的。

这幅贝努的马赛克图是利用美国宇航局的 OSIRIS-REx 航天器的观测数据制作的，该航天器曾在两年多的时间里靠近这颗小行星。图片来源：NASA/Goddard/亚利桑那大学

他们希望这些物质能够揭示太阳系过去的秘密，以及可能导致地球生命起源的前生物化学。最近发表在《陨石与行星科学》（Meteoritics & Planetary Science）上的对贝努样本的早期分析表明，这种兴奋是有道理的。

OSIRIS-REx样本分析小组发现，贝努含有形成太阳系的原始成分。这颗小行星的尘埃中含有丰富的碳和氮以及有机化合物，所有这些都是我们所知的生命的基本成分。样本中还含有磷酸镁钠，这让研究小组感到惊讶，因为在贝努航天器收集的遥感数据中并没有发现这种物质。它在样本中的出现暗示着这颗小行星可能是从一个早已消失的、微小的、原始的海洋世界中分裂出来的。

装有来自小行星贝努的最终材料的八个样品盘的视图。尘埃和岩石从"即触即取"样品采集机制（TAGSAM）头的顶板倒入样品盘。这次倾倒收集了 51.2 克，使小行星样本的最终质量达到 121.6 克。图片来源：NASA/Erika Blumenfeld 和 Joseph Aebersold

对"贝努"样本的分析揭示了这颗小行星成分的奇妙之处。样本中主要是粘土矿物，尤其是蛇纹石，与地球上洋中脊发现的岩石类型如出一辙，在洋中脊，来自地幔（地壳下的一层）的物质遇到了水。

这种相互作用不仅会形成粘土，还会产生碳酸盐、氧化铁和硫化铁等多种矿物。但最出人意料的发现是水溶性磷酸盐的存在。这些化合物是当今地球上所有已知生命的生物化学成分。

虽然日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的隼鸟2号（Hayabusa2）任务于2020年运送的小行星龙宫（Ryugu）样本中也发现了类似的磷酸盐，但在贝努（Bennu）样本中检测到的磷酸镁钠（magnesium-sodium phosphate）因其纯度（即矿物质中不含有其他物质）和颗粒大小而引人注目，这在任何陨石样本中都是前所未有的。

美国国家航空航天局的 OSIRIS-REx 任务返回的小行星贝努样本的一小部分，显示在显微镜图像中。左上方显示的是一个深色的贝努颗粒，长约一毫米，外部有一层明亮的磷酸盐外壳。其他三个面板显示的是逐步放大的视图，由扫描电子显微镜捕捉到的沿含有磷酸盐的明亮脉络裂开的颗粒碎片。图片来源：Lauretta & Connolly 等人 (2024)Meteoritics & Planetary Science, doi:10.1111/maps.14227

在贝努样本中发现镁钠磷酸盐提出了有关浓缩这些元素的地球化学过程的问题，并提供了有关贝努历史条件的宝贵线索。

"论文共同第一作者、图森亚利桑那大学OSIRIS-REx首席研究员丹特-劳雷塔（Dante Lauretta）说："贝努上磷酸盐以及其他元素和化合物的存在和状态表明，这颗小行星的过去曾是一个多水的世界。"贝努有可能曾经是一个更潮湿世界的一部分。不过，这一假设还需要进一步研究"。

"论文的共同作者、位于马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的OSIRIS-REx项目科学家杰森-德沃金（Jason Dworkin）说："OSIRIS-REx给我们带来的正是我们所希望的：来自一个曾经潮湿的世界、富含氮和碳的大型原始小行星样本。

美国宇航局的 OSIRIS-REx 航天器在采集样本后离开小行星贝努表面。图片来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心/CI Lab/SVS

尽管贝努可能有过与水相互作用的历史，但它仍然是一颗化学性质原始的小行星，其元素比例与太阳极为相似。

劳雷塔说："我们送回的样本是目前地球上最大的未经改变的小行星物质宝库。这种成分让我们得以一窥 45 亿多年前太阳系的早期面貌。这些岩石保持着原始状态，自诞生以来既没有融化，也没有分解，证明了它们的古老起源。"

研究小组已经证实这颗小行星富含碳和氮。这些元素对于了解贝努物质的起源环境以及将简单元素转化为复杂分子的化学过程至关重要，有可能为地球上的生命奠定基础。

劳雷塔说："这些发现强调了从贝努等小行星上收集和研究材料的重要性--尤其是进入地球大气层后通常会燃烧殆尽的低密度材料。这种物质是揭示太阳系形成的复杂过程以及可能导致地球上出现生命的前生物化学的关键。"

未来几个月，美国和世界各地的数十个实验室将从休斯敦的美国宇航局约翰逊航天中心接收部分贝努样本，预计OSIRIS-REx样本分析小组将在未来几年内发表更多描述贝努样本分析的科学论文。

"贝努样本是美丽诱人的地外岩石，"论文共同第一作者、新泽西州格拉斯博罗罗文大学OSIRIS-REx任务样本科学家哈罗德-康诺利（Harold Connolly）说。"OSIRIS-REx样本分析小组每周都会提供新的，有时甚至是令人惊讶的发现，这些发现有助于为类地行星的起源和演化提供重要的制约因素。"

OSIRIS-REx航天器于2016年9月8日发射升空，前往近地小行星贝努，采集了小行星表面的岩石和尘埃样本。OSIRIS-REx是美国首次从小行星采集样本的任务，于2023年9月24日将样本送达地球。

编译自/ScitechDaily