هل يمكنهم اكتشاف أصول الحياة؟

كشف تحليل عينة من الكويكب بينو عن مكونات الحياة الأساسية وأدلة على الماضي المائي، مما يوفر نظرة ثاقبة لأصول النظام الشمسي والكيمياء قبل الحيوية.

• تحليل أولي لعينة كويكب بينو التي أعادتها ناسا'س أوزيريس ريكس وكشفت المهمة عن غبار غني بالكربون والنيتروجين والمركبات العضوية، وكلها عناصر أساسية للحياة كما نعرفها. تعكس العينة، التي تهيمن عليها المعادن الطينية، وخاصة السربنتين، نوع الصخور الموجودة على تلال وسط المحيط على الأرض.
• ويشير فوسفات الصوديوم المغنيسيوم الموجود في العينة إلى أن الكويكب يمكن أن يأتي من عالم محيطي قديم وصغير وبدائي. وجاء الفوسفات بمثابة مفاجأة للفريق لأنه لم يتم اكتشاف المعدن بواسطة مسبار OSIRIS-REx أثناء إقامته في بينو.
• بينما تم العثور على فوسفات مماثل في عينة الكويكب ريوجو التي سلمتها جاكساخلال مهمة هايابوسا 2 التابعة لوكالة استكشاف الفضاء اليابانية في عام 2020، كان فوسفات الصوديوم والمغنيسيوم الذي تم اكتشافه في عينة بينو ملحوظًا بنقائه (أي عدم وجود مواد أخرى مدرجة في المعدن) وحجم حبيباته، وهو أمر غير مسبوق في عينة نيزك.

تم إنشاء هذه الفسيفساء لبينو بناءً على الملاحظات التي أجراها المسبار الفضائي OSIRIS-REx التابع لناسا والذي بقي بالقرب من الكويكب لأكثر من عامين. مصدر الصورة: ناسا/غودارد/جامعة أريزونا

اكتشافات حول تكوين الكويكب بينو

كان العلماء ينتظرون بفارغ الصبر فرصة التنقيب عن العينة السليمة التي يبلغ وزنها 121.6 جرامًا من الكويكب بينو التي جمعتها مهمة OSIRIS-REx التابعة لناسا (الأصول والتفسير الطيفي وتحديد الموارد والأمن – Regolith Explorer) منذ وصولها إلى الأرض في الخريف الماضي. وكانوا يأملون أن تحتوي هذه المادة على أسرار حول ماضي النظام الشمسي والكيمياء الحيوية التي ربما أدت إلى أصل الحياة على الأرض. نُشر التحليل الأول لعينة بينو مؤخرًا في النيازك وعلوم الكواكبيدل على أن هذا الحماس كان له ما يبرره.

اكتشف فريق تحليل عينات OSIRIS-REx أن بينو يحتوي على المكونات الأصلية التي شكلت نظامنا الشمسي. وغبار الكويكب غني بالكربون والنيتروجين، فضلا عن المركبات العضوية، وكلها مكونات أساسية للحياة كما نعرفها. وتحتوي العينة أيضًا على فوسفات الصوديوم والمغنيسيوم، وهو ما فاجأ فريق البحث لعدم وجوده في بيانات الاستشعار عن بعد التي جمعتها المركبة الفضائية في بينو. يشير وجوده في العينة إلى أن الكويكب ربما انفصل عن عالم محيطي صغير بدائي اختفى منذ فترة طويلة.

منظر لثمانية عينات تحتوي على المادة النهائية من الكويكب بينو. تم صب الغبار والصخور في الصواني من اللوحة العلوية لرأس آلية الحصول على العينات التي تعمل باللمس (TAGSAM). وتم جمع 51.2 جرامًا من هذه الدفعة، وبذلك تصل الكتلة النهائية لعينة الكويكب إلى 121.6 جرامًا. حقوق الصورة: ناسا/ إريكا بلومنفيلد وجوزيف إيبرسولد

وكشف تحليل عينة بينو عن معلومات مثيرة للاهتمام حول تكوين الكويكب. Dominé par des minéraux argileux, notamment de la serpentine, l'échantillon reflète le type de roche que l'on trouve sur les dorsales médio-océaniques de la Terre, là où les matériaux du manteau, la couche située sous la croûte terrestre, rencontrent الماء.

ولا يؤدي هذا التفاعل إلى تكوين الطين فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى تكوين معادن مختلفة مثل الكربونات وأكاسيد الحديد وكبريتيدات الحديد. لكن الاكتشاف غير المتوقع هو وجود الفوسفات القابل للذوبان في الماء. هذه المركبات هي مكونات كيميائية حيوية لجميع أشكال الحياة المعروفة على الأرض اليوم.

وفي حين تم العثور على فوسفات مماثل في العينة المأخوذة من الكويكب ريوغو الذي سلمته مهمة هايابوسا 2 التابعة لوكالة استكشاف الفضاء اليابانية (JAXA) في عام 2020، فإن فوسفات المغنيسيوم والصوديوم المكتشف في عينة بينو يتميز بنقائه – أي عدم وجوده. المواد الأخرى الموجودة في المعدن – وحجم حبيباته، لم يسبق له مثيل في عينة نيزكية.

جزء صغير من عينة كويكب بينو التي أبلغت عنها مهمة OSIRIS-REx التابعة لناسا، تظهر في الصور المجهرية. تُظهر اللوحة العلوية اليسرى جسيم بينو داكنًا، يبلغ طوله حوالي ملليمتر واحد، مع قشرة خارجية من الفوسفات اللامع. تُظهر اللوحات الثلاث الأخرى مناظر مكبرة تدريجيًا لجزء من الجسيم الذي انفصل على طول الوريد اللامع الحامل للفوسفات، والذي تم التقاطه بواسطة المجهر الإلكتروني الماسح. الائتمان: دي لوريتا وكونولي وآخرون. (2024) النيازك وعلوم الكواكبدوى:10.1111/maps.14227

يثير اكتشاف فوسفات المغنيسيوم والصوديوم في عينة بينو تساؤلات حول العمليات الجيوكيميائية التي ركزت هذه العناصر ويوفر أدلة قيمة للظروف التاريخية لبينو.

وقال دانتي لوريتا، المؤلف الرئيسي المشارك للدراسة والباحث الرئيسي في OSIRIS-REx في جامعة كاليفورنيا: “إن وجود وحالة الفوسفات، بالإضافة إلى العناصر والمركبات الأخرى على بينو، يشير إلى أن الكويكب كان له ماض مائي”. أريزونا، توكسون. “ربما كان بينو ذات يوم جزءًا من عالم أكثر رطوبة. ومع ذلك، هذه الفرضية تتطلب مزيدا من البحث. »

وقال جيسون دوركين، المؤلف المشارك للورقة البحثية والعالم في مشروع OSIRIS-REx في جامعة كاليفورنيا: “لقد أعطتنا OSIRIS-REx بالضبط ما كنا نأمله: عينة كبيرة من الكويكبات الأصلية، غنية بالنيتروجين والكربون، من عالم كان رطبًا في السابق”. مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند.

يغادر المسبار الفضائي OSIRIS-REx التابع لناسا سطح الكويكب بينو بعد جمع عينة. مصدر الصورة: مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا/مختبر CI/SVS

على الرغم من تاريخه المحتمل في التفاعل مع الماء، يظل بينو كويكبًا بدائيًا كيميائيًا، بنسب عنصرية تشبه إلى حد كبير تلك الموجودة في الشمس.

وقالت لوريتا: “إن العينة التي استخرجناها هي أكبر خزان لمواد الكويكب غير المتغيرة على الأرض اليوم”.

يقدم هذا التكوين لمحة عن الأيام الأولى لنظامنا الشمسي، منذ أكثر من 4.5 مليار سنة. وقد احتفظت هذه الصخور بحالتها الأصلية، حيث لم تذوب ولم تتصلب منذ إنشائها، مما يؤكد أصلها القديم.

وأكد الفريق أن الكويكب كان غنيا بالكربون والنيتروجين. هذه العناصر ضرورية لفهم البيئات التي تشكلت فيها مواد بينو والعمليات الكيميائية التي حولت العناصر البسيطة إلى جزيئات معقدة، مما قد يضع الأساس للحياة على الأرض.

وقالت لوريتا: “تسلط هذه النتائج الضوء على أهمية جمع ودراسة المواد من الكويكبات مثل بينو، وخاصة المواد منخفضة الكثافة التي تحترق عادة عند دخول الغلاف الجوي للأرض”. “هذه المواد هي المفتاح لفهم العمليات المعقدة لتشكيل النظام الشمسي والكيمياء قبل الحيوية التي ربما ساهمت في ظهور الحياة على الأرض. »

وستتلقى العشرات من المختبرات الأخرى في الولايات المتحدة وحول العالم أجزاء من عينة بينو من مركز جونسون الفضائي التابع لناسا في هيوستن خلال الأشهر المقبلة، ومن المتوقع ظهور العديد من الأوراق العلمية التي تصف تحليلات عينة بينو في السنوات القادمة من فريق تحليل عينات OSIRIS-REx.

وقال هارولد كونولي، المؤلف الرئيسي المشارك للورقة البحثية وعالم العينات في مهمة OSIRIS-REx في جامعة روان في جلاسبورو، نيويورك: “إن عينات بينو عبارة عن صخور خارج كوكب الأرض جميلة بشكل رائع”. “في كل أسبوع، توفر تحليلات فريق تحليل عينات OSIRIS-REx نتائج جديدة ومفاجئة في بعض الأحيان تساعد في وضع قيود مهمة على أصل وتطور الكواكب الشبيهة بالأرض. »

انطلق المسبار الفضائي OSIRIS-REx في 8 سبتمبر 2016، وقام بزيارة الكويكب بينو الواقع بالقرب من الأرض، وجمع عينة من الصخور والغبار من سطحه. أوزيريس-ريكس، أول مهمة أمريكية لجمع عينة من كويكب، سلمت العينة إلى الأرض في 24 سبتمبر 2023.

المرجع: “الكويكب (101955) بينو في المختبر: خصائص العينة التي تم جمعها بواسطة OSIRIS-REx” بواسطة Dante S. Lauretta، Harold C. Connolly، Joseph E. Aebersold، Conel M. O'D. الكسندر، رونالد-L. فرينش بالوز، جيسيكا ج. بارنز، هيلينا سي. بيتس، كارينا أ. بينيت، لورين بلانش، إريكا إتش. بلومينفيلد، سيمون جيه. كليميت، جورج دي كودي، دانييلا إن. ديلا جوستينا، جايسون بي. دوركين، سكوت أ. إيكلي، ديونيسيس آي. فوستوكوس، إيان أ. فرانشي، دانييل بي. غلافين، ريتشارد سي. غرينوود، بيير هانيكور، فيكتوريا إي. هاميلتون، دولوريس إتش. هيل، تاكاهيرو هيروي، كانا إيشيمارو، فريد جوردان، هانا إتش. كابلان، ليندسي بي كيلر، آشلي جيه كينغ، بيرس كويفود، ميليسا ك. كونتوجيانيس، لوان لو، روبرت جيه ماكي، تيموثي جيه. مكوي، رالف إي ميليكين، جينس ناجوركا، آن إن نغوين، ماوريتسيو باجولا، أنجاني تي بوليت ، كيفن رايتر، هيذر إل. روبر، سارة إس. راسل، أندرو جيه رايان، سكوت إيه ساندفورد، بول إف. شوفيلد، كودي دي شولتز، لورا بي سيفرت، شوجو تاتشيبانا، كاثي إل. توماس كيبرتا، ميشيل إس. طومسون، فاليري تو، فيليبو توسبرتي، كون وانغ، توماس جي. زيجا، سي دبليو في وولنر، 26 يونيو 2024، النيازك وعلوم الكواكب.
دوى: 10.1111/maps.14227

قدم مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ميريلاند الإدارة الشاملة للمهمة وهندسة الأنظمة وسلامة المهمة وضمانها لـ OSIRIS-REx. دانتي لوريتا من جامعة أريزونا في توكسون هو الباحث الرئيسي. تقود الجامعة الفريق العلمي وتخطط للملاحظات العلمية ومعالجة البيانات الخاصة بالبعثة. قامت شركة لوكهيد مارتن سبيس في ليتلتون، كولورادو، ببناء المركبة الفضائية وتوفير عمليات الطيران. كان جودارد وKinetX Aerospace مسؤولين عن الملاحة في المركبة الفضائية OSIRIS-REx. تتم عملية حفظ OSIRIS-REx في وكالة ناسا جونسون. تشمل الشراكات الدولية في هذه المهمة جهاز قياس الارتفاع بالليزر OSIRIS-REx التابع لوكالة الفضاء الكندية (CSA) والتعاون العلمي لعينات الكويكبات مع مهمة Hayabusa2 التابعة لـ JAXA. OSIRIS-REx هي المهمة الثالثة في برنامج الحدود الجديدة التابع لناسا، والذي يديره مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا في هانتسفيل، ألاباما، لصالح مديرية المهام العلمية التابعة للوكالة في واشنطن.