Økologiske stoffer på Ceres kan være mere rigelige end oprindeligt antaget

Sidste år, forskere med NASAs Dawn-mission annoncerede påvisningen af ​​organisk materiale - kulstofbaserede forbindelser, der er nødvendige komponenter for liv - udsat i pletter på overfladen af ​​dværgplaneten Ceres. Nu, en ny analyse af Dawn-dataene fra Brown University-forskere tyder på, at disse plastre kan indeholde en meget højere overflod af organiske stoffer end oprindeligt antaget.

Fundene, udgivet for nylig i Geofysiske forskningsbreve , rejser spændende spørgsmål om, hvordan disse organiske stoffer kom til overfladen af ​​Ceres, og de metoder, der anvendes i den nye undersøgelse, kunne også give en skabelon til fortolkning af data til fremtidige missioner, siger forskerne.

"Det, som dette papir viser, er, at du kan få virkelig forskellige resultater afhængigt af den type organisk materiale, du bruger til at sammenligne med og fortolke Ceres-dataene, " sagde Hannah Kaplan, en postdoc-forsker ved Southwest Research Institute, der ledede forskningen, mens hun afsluttede sin ph.d. hos Brown. "Det er vigtigt ikke kun for Ceres, men også til missioner, der snart vil udforske asteroider, der også kan indeholde organisk materiale."

Organiske molekyler er de kemiske byggesten til livet. Deres opdagelse på Ceres betyder ikke, at der eksisterer liv der eller nogensinde har eksisteret der; ikke-biologiske processer kan også give anledning til organiske molekyler. Men fordi livet, som vi kender det, ikke kan eksistere uden organisk materiale, videnskabsmænd er interesserede i, hvordan det er fordelt gennem solsystemet. Tilstedeværelsen af ​​organisk materiale på Ceres rejser spændende muligheder, især fordi dværgplaneten også er rig på vandis, og vand er en anden nødvendig komponent for livet.

Den oprindelige opdagelse af organiske stoffer på Ceres blev gjort ved hjælp af Visible and Infrared (VIR) Spectrometer på Dawn-rumfartøjet, som gik i kredsløb om dværgplaneten i 2015. Ved at analysere de mønstre, hvori sollys interagerer med overfladen – se nøje på, hvilke bølgelængder der reflekteres, og hvilke der absorberes – kan forskerne få en idé om, hvilke forbindelser der findes på Ceres. VIR-instrumentet opfangede et signal i overensstemmelse med organiske molekyler i regionen Ernutet-krateret på Ceres' nordlige halvkugle.

For at få en indledende idé om, hvor rigelige disse forbindelser kan være, det oprindelige forskerhold sammenlignede VIR-dataene fra Ceres med laboratoriereflektansspektre af organisk materiale dannet på Jorden. Baseret på den standard, forskerne konkluderede, at mellem seks og 10 procent af den spektrale signatur, de opdagede på Ceres, kunne forklares med organisk stof.

Men for denne nye forskning, Kaplan og hendes kolleger ønskede at revurdere disse data ved hjælp af en anden standard. I stedet for at stole på jordens sten til at fortolke dataene, holdet henvendte sig til en udenjordisk kilde:meteoritter. Nogle meteoritter - bidder af kulholdig kondrit, der er faldet til Jorden efter at være blevet slynget ud fra primitive asteroider - har vist sig at indeholde organisk materiale, der er lidt anderledes end det, der almindeligvis findes på vores egen planet. Og Kaplans arbejde viser, at den spektrale reflektans af de udenjordiske organiske stoffer er forskellig fra den af ​​jordiske modparter.

"Det, vi finder, er, at hvis vi modellerer Ceres-dataene ved hjælp af udenjordiske organiske stoffer, som kan være en mere passende analog end dem, der findes på Jorden, så har vi brug for meget mere organisk stof på Ceres for at forklare styrken af ​​den spektrale absorption, som vi ser der, " sagde Kaplan. "Vi anslår, at så meget som 40 til 50 procent af det spektrale signal, vi ser på Ceres, er forklaret af organiske stoffer. Det er en enorm forskel sammenlignet med de seks til 10 procent, der tidligere er rapporteret baseret på terrestriske organiske forbindelser."

Hvis koncentrationen af ​​organiske stoffer på Ceres faktisk er så høj, det rejser en lang række nye spørgsmål om kilden til dette materiale. Der er to konkurrerende muligheder for, hvor Ceres' økologi kan komme fra. De kunne være fremstillet internt på Ceres og derefter blotlagt på overfladen, eller de kunne være blevet leveret til overfladen ved et nedslag fra en organisk-rig komet eller asteroide.

Denne nye undersøgelse tyder på, at hvis organiske stoffer blev leveret, så ville de potentielle høje koncentrationer af de organiske stoffer være mere i overensstemmelse med nedslag fra en komet i stedet for en asteroide. Kometer er kendt for at have betydeligt højere indre mængder af organiske stoffer sammenlignet med primitive asteroider, potentielt svarende til tallet på 40 til 50 procent, som denne undersøgelse foreslår for disse steder på Ceres. Imidlertid, varmen fra et nedslag ville sandsynligvis ødelægge en betydelig mængde af en komets organiske stoffer, Så hvorvidt så høje mængder overhovedet kan forklares med et kometpåvirkning er stadig uklart, siger forskerne.

Den alternative forklaring, that the organics formed directly on Ceres, raises questions too. The detection of organics has so far been limited to small patches on Ceres' northern hemisphere. Such high concentrations in such small areas require an explanation.

"If the organics are made on Ceres, then you likely still need a mechanism to concentrate it in these specific locations or at least to preserve it in these spots, " said Ralph Milliken, en lektor i Browns Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences and a study co-author. "It's not clear what that mechanism might be. Ceres is clearly a fascinating object, and understanding the story and origin of organics in these spots and elsewhere on Ceres will likely require future missions that can analyze or return samples."

For now the researchers hope this study will be helpful in informing upcoming sample return missions to near-Earth asteroids that are also thought to host water-bearing minerals and organic compounds. The Japanese spacecraft Hayabusa2 is expected to arrive at the asteroid Ryugu in several weeks, and NASA's OSIRIS-REx mission is due to reach the asteroid Bennu in August. Kaplan is currently a science team member with the OSIRIS-REx mission.

"I think the work that went into this study, which included new laboratory measurements of important components of primitive meteorites, can provide a framework of how to better interpret data of asteroids and make links between spacecraft observations and samples in our meteorite collection, " Kaplan said. "As a new member to the OSIRIS-REx team, I'm particularly interested in how this might apply to our mission."