自去年秋天美國國家航空暨太空總署（NASA）的OSIRIS-REx（起源、光譜解讀、資源識別和安全–岩石探測器）任務收集到4.3盎司（121.6克）的原始小行星貝努樣本送達地球以來，科學家一直在翹首以盼，希望有機會挖掘其中的奧秘。

貝努粒子的顯微鏡影像，該粒子呈現深色，長約一毫米，有一層明亮的磷酸鹽外殼。右邊是一個斷裂的較小碎片。圖片來源：Lauretta & Connolly 等(2024)Meteoritics & Planetary Science, doi:10.1111/maps.14227

對小行星貝努（Bennu）樣本的分析發現了生命的基本成分和水的過去，為太陽系的起源和前生物化學提供了啟示。

• 對美國國家航空暨太空總署（NASA）的OSIRIS-REx任務返回的小行星貝努（Bennu）樣本進行的早期分析表明，塵埃富含碳、氮和有機化合物，而所有這些都是我們所知的生命的重要組成部分。樣本中主要是黏土礦物，尤其是蛇紋石，與地球上洋中脊發現的岩石類型如出一轍。
• 樣本中發現的磷酸鎂-鈉暗示，這顆小行星可能是從一個古老、小型、原始的海洋世界分裂出來的。磷酸鹽的發現讓研究團隊大吃一驚，因為OSIRIS-REx太空船在貝努時並沒有偵測到這種礦物質。
• 雖然日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）的隼鳥2號（Hayabusa2）任務於2020年運送的小行星龍宮（Ryugu）樣本中也發現了類似的磷酸鹽，但在貝努（Bennu）樣本中檢測到的磷酸鎂鈉（magnesium-sodium phosphate）因其純度（即礦物中不包含其他物質）和顆粒大小而脫穎而出，這在任何隕石樣本中都是前所未有的。

這張貝努的馬賽克圖是利用美國太空總署的OSIRIS-REx 太空船的觀測資料製作的，該太空船曾在兩年多的時間裡靠近這顆小行星。圖片來源：NASA/Goddard/亞利桑那大學

他們希望這些物質能揭示太陽系過去的秘密，以及可能導致地球生命起源的前生物化學。最近發表在《隕石與行星科學》（Meteoritics & Planetary Science）上的貝努樣本的早期分析表明，這種興奮是有道理的。

OSIRIS-REx樣本分析小組發現，貝努含有形成太陽系的原始成分。這顆小行星的塵埃中含有豐富的碳和氮以及有機化合物，所有這些都是我們所知的生命的基本成分。樣本中還含有磷酸鎂鈉，這讓研究團隊感到驚訝，因為在貝努太空船收集的遙感資料中並沒有發現這種物質。它在樣本中的出現暗示著這顆小行星可能是從一個早已消失的、微小的、原始的海洋世界分裂出來的。

裝有來自小行星貝努的最終材料的八個樣品盤的視圖。塵埃和岩石從”即觸即取”樣品採集機制（TAGSAM）頭的頂板倒入樣品盤。這次傾倒收集了51.2 克，使小行星樣本的最終質量達到121.6 克。圖片來源：NASA/Erika Blumenfeld 與Joseph Aebersold

對”貝努”樣本的分析揭示了這顆小行星成分的奇妙之處。樣本中主要是黏土礦物，尤其是蛇紋石，與地球上洋中脊發現的岩石類型如出一轍，在洋中脊，來自地函（地殼下的一層）的物質遇到了水。

這種相互作用不僅會形成黏土，還會產生碳酸鹽、氧化鐵和硫化鐵等多種礦物。但最出人意料的發現是水溶性磷酸鹽的存在。這些化合物是當今地球上所有已知生命的生物化學成分。

雖然日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）的隼鳥2號（Hayabusa2）任務於2020年運送的小行星龍宮（Ryugu）樣本中也發現了類似的磷酸鹽，但在貝努（Bennu）樣本中檢測到的磷酸鎂鈉（magnesium-sodium phosphate）因其純度（即礦物質中不含有其他物質）和顆粒大小而引人注目，這在任何隕石樣本中都是前所未有的。

美國國家航空暨太空總署的OSIRIS-REx 任務返回的小行星貝努樣本的一小部分，顯示在顯微鏡影像中。左上方顯示的是一個深色的貝努顆粒，長約一毫米，外部有一層明亮的磷酸鹽外殼。其他三個面板顯示的是逐步放大的視圖，由掃描電子顯微鏡捕捉到的沿著含有磷酸鹽的明亮脈絡裂開的顆粒碎片。圖片來源：Lauretta & Connolly 等人(2024)Meteoritics & Planetary Science, doi:10.1111/maps.14227

在貝努樣本中發現鎂鈉磷酸鹽提出了有關濃縮這些元素的地球化學過程的問題，並提供了有關貝努歷史條件的寶貴線索。

「論文共同第一作者、圖森亞利桑那大學OSIRIS-REx首席研究員丹特-勞雷塔（Dante Lauretta）說：”貝努上磷酸鹽以及其他元素和化合物的存在和狀態表明，這顆小行星的過去曾是個多水的世界。 「貝努有可能曾經是一個更潮濕世界的一部分。不過，這個假設還需要進一步研究」。

“論文的共同作者、位於馬裡蘭州格林貝爾特的美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心的OSIRIS-REx項目科學家傑森-德沃金（Jason Dworkin）說：”OSIRIS-REx給我們帶來的正是我們所希望的：來自一個曾經潮濕的世界、富含氮和碳的大型原始小行星樣本。

美國太空總署的OSIRIS-REx 太空船在採集樣本後離開小行星貝努表面。圖片來源：美國太空總署戈達德太空飛行中心/CI Lab/SVS

儘管貝努可能有過與水相互作用的歷史，但它仍然是一顆化學性質原始的小行星，其元素比例與太陽極為相似。

勞雷塔說：『我們送回的樣本是目前地球上最大的未改變的小行星物質寶庫。這種成分讓我們得以一窺45 億多年前太陽系的早期面貌。這些岩石保持著原始狀態，自誕生以來既沒有融化，也沒有分解，證明了它們的古老起源。

研究團隊已經證實這顆小行星富含碳和氮。這些元素對於了解貝努物質的起源環境以及將簡單元素轉化為複雜分子的化學過程至關重要，有可能為地球上的生命奠定基礎。

勞雷塔說：「這些發現強調了從貝努等小行星上收集和研究材料的重要性–尤其是進入地球大氣層後通常會燃燒殆盡的低密度材料。這種物質是揭示太陽系形成的複雜過程以及可能導致地球上出現生命的前生物化學的關鍵。

未來幾個月，美國和世界各地的數十個實驗室將從休士頓的美國太空總署約翰遜太空中心接收部分貝努樣本，預計OSIRIS-REx樣本分析小組將在未來幾年內發表更多描述貝努樣本分析的科學論文。

“貝努樣本是美麗誘人的地外岩石，”論文共同第一作者、新澤西州格拉斯博羅羅文大學OSIRIS-REx任務樣本科學家哈羅德-康諾利（Harold Connolly）說。 “OSIRIS-REx樣本分析小組每週都會提供新的，有時甚至是令人驚訝的發現，這些發現有助於為類地行星的起源和演化提供重要的限制因素。”

OSIRIS-REx太空船於2016年9月8日發射升空，前往近地小行星貝努，採集了小行星表面的岩石和塵埃樣本。 OSIRIS-REx是美國首次從小行星採集樣本的任務，於2023年9月24日將樣本送達地球。

編譯自/ ScitechDaily