Hvordan asteroidestøv hjalp os med at bevise livets råingredienser kan udvikle sig i det ydre rum

Forskere har længe vidst, at visse ingredienser er nødvendige for at understøtte livet, især vand og vigtige organiske kemikalier som kulstof. I de seneste år, begge ingredienser er fundet på kæmpe asteroider og andre himmellegemer.

Men, indtil nu, ingen undersøgelse havde leveret afgørende beviser, baseret på udenjordiske prøver, for at vise hvordan og hvornår organisk stof blev lavet på klipperne, som tyngdekraften kaster rundt i vores solsystem.

Sammen med en gruppe internationale videnskabsmænd, mit hold har analyseret nogle af de små partikler taget fra en sådan sten:en asteroide kaldet 25143 Itokawa. Vores undersøgelse fandt, at organisk stof - de rå ingredienser til livet - var blevet produceret på overfladen af ​​Itokawa, samt at blive leveret dertil via meteorit- og rumstøvnedslag.

Det er første gang et forskerhold har vist, at organiske stoffer blev skabt in situ på asteroider, og at dette organiske indhold kan have udviklet sig, når andet organisk materiale ramte asteroidens overflade over tid. Med denne viden, vi kan spekulere i udviklingen af ​​Jordens overfladekemi over de milliarder af år, der gik forud for den første livsgnist på vores planet.

Prøveindsamling

Hver dag, mellem 50 og 150 meteoritter, der vejer over 10 gram, rammer jordens overflade. Disse små sten kunne bære kemiske spor om vores solsystem, men så snart de kommer ind i vores atmosfære – og især efter at de har ramt Jorden – bliver de forurenede, forvrænge og slette de spor, de ankom med.

Det er derfor rummissioner har sat sig for at indsamle prøver direkte fra asteroider såvel som fra en komet, Månen og Mars:at inspicere udenjordiske partikler, der ikke er blevet besmittet af jordbaserede forurenende stoffer.

En sådan mission blev lanceret af Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) tilbage i 2003. Hayabusa-missionen, på vej til den jordnære asteroide Itokawa, søgte at fange, opbevare og returnere partikler, som videnskabsmænd kunne inspicere for tegn på de ingredienser, der er nødvendige for at understøtte livet.

Itokawa blev udvalgt til missionen, fordi dens kredsløb ville bringe den tættere på Jorden, lige som Hayabusa-rumfartøjet opsnappede det i 2005 - en bedrift, den klarede på trods af to års urolig rumflyvning, der var forfulgt af soludbrud og tekniske vanskeligheder.

Efter seks ugers fjernobservation 20 kilometer over Itokawa, Hayabusa dykkede ned til asteroidens overflade, udfører to touchdowns, mens de rejser med over 25 kilometer i sekundet gennem rummet. Disse touchdown-næsedyk lignede, hvordan en falk dykker for at fange sit bytte. "Hayabusa" er det japanske ord for falk, selvom dens bytte på denne mission var asteroidestøv.

Støv til støv

Last sikkert stuvet, Hayabusa vendte tilbage til Jorden i 2010 med tusindvis af dyrebare, ubesmittede støvpartikler. I 2012 disse partikler var blevet omhyggeligt distribueret til videnskabsmænd over hele verden. Mange var kun 50 mikrometer i diameter, omkring halvdelen af ​​diameteren af ​​et menneskehår.

At analysere partiklerne var et delikat arbejde. Vi kunne kun samle dem op ved at bruge spidsen af ​​en nål:partiklen klæber sig til nålen ved kun statisk elektricitet, og et lille pust kunne nemt blæse partiklen væk for evigt. Vi skulle også være helt sikre på, at ingen partikler var plettet af terrestrisk forurening, da vi studerede dem.

Indtil nu, organiske analyser er blevet udført på færre end ti Itokawa-partikler. Disse undersøgelser har fundet vand og organisk stof. Alligevel var forfatterne i alle tilfælde usikre på den definitive oprindelse af det organiske stof og vandspor, de fandt:begge var teknisk set umulige at skelne fra dem, der blev fundet i terrestriske klipper.

Udenjordisk vished

Vores partikel var anderledes. Kaldenavnet "Amazon", fordi dens form lignede Sydamerikas, vores partikel indeholdt også organisk stof - men denne gang, dens isotopiske signaturer klassificerede den som utvetydigt udenjordisk.

Vi fandt også beviser, der tyder på, at Amazons organiske stof kom fra to kilder:endogent (produceret in situ på Itokawa) og eksogent (produceret andetsteds og leveret til Itokawas overflade).

Det er fordi vi fandt primitiv, uopvarmede organiske stoffer i Amazon såvel som grafitiserede organiske stoffer, som skal være opvarmet til 600°C. Begge organiske stoffer forekom kun 10 mikrometer væk fra hinanden.

Det var interessant at opdage, at Itokawa tidligere havde oplevet så høje temperaturer. Det betød, at Itokawa måtte have tilhørt en meget større asteroide på mindst 40 kilometer i diameter, før den blev katastrofalt ramt og knust i fragmenter, hvoraf nogle kom sammen igen og dannede Itokawa.

Det opvarmede organiske stof skulle være kommet fra det meget varme indre af en tidligere stor asteroide, mens det uopvarmede stof må have lagt sig på Itokawa senere, fra kulstofholdige meteoritnedslag, eller fra rumstøv. Det samme skete med Itokawas vand:det gik tabt i sin opvarmningsperiode, og det rehydrerede fra eksogent vand, efter at opvarmningen var aftaget.

Oldtidens Jord

Vores resultater viser tydeligt, at Itokawa, og sandsynligvis mange andre asteroider i vores solsystem, kan udvikle vand og organisk stof på forskellige måder, og under forskellige forhold, over evigheder af himmelsk tid.

Udstyret med denne nye viden, vi kan spekulere i Jordens egen udvikling i tiden før livet udviklede sig. Hvis himmelsten kan udvikle sig og endda dele deres organiske materiale over milliarder af år, som vi har set med Itokawa, måske Jordens særlige plads i vores kosmos, bærer intelligent liv, hvor andre planeter ikke gør, er resultatet af lignende himmelske interaktioner.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.