Анализ образцов с астероида Рюгу, доставленных в 2020 году на Землю японским зондом Hayabusa 2, показал, что породы астероида богаты примитивным органическим материалом. На астероиде нашли 10 типов аминокислот — составных элементов белков и того типа жизни, который встречается на Земле. Это самый древний материал астероида из всего, что удавалось исследовать до этого. Находка может указать на пути развития жизни на Земле, а также на то, как исходный органический материал мог попасть на Землю миллиарды лет назад.
Чуть больше года назад японский космический аппарат Hayabusa-2 сбросил в австралийской пустыне Вумера капсулу с несколькими граммами пород, отобранных на околоземном астероиде (162173) Ryugu диаметром около километра. Сам аппарат отправился дальше — исследовать другие астероиды, хотя уже без планов прихватить образцы пород ещё и с них. Про операцию успешной доставки пород с астероида в декабре 2020 года можно прочитать в отдельной большой статье. Капсула удачно сохранилась во время десантирования на поверхность Земли: температура внутри не превысила 60°, кроме того, удалось сохранить герметичность контейнера, так что планетологи имели возможность исследовать и газовый состав «атмосферы» места сбора, то есть газов, которые могли выделяться из пород в образце.
Всего на Землю доставили пять граммов породы, которую отбирали из двух точек на астероиде. Первое место отбора было непосредственно на поверхности астероида, «открытой всем ветрам», то есть под воздействием солнечного ветра, излучения и межпланетной пыли. Для получения второго образца аппарат выстрелил в астероид небольшим металлическим диском, вырыв в нём кратер, затем собрал выброшенные породы. Таким образом рассчитывали получить материал с некоторой глубины, не так сильно испорченный эрозией, как на поверхности.
Большинство астероидов, обращающихся вокруг Солнца, отличаются тёмным цветом вещества и, соответственно, относятся к классу C, то есть к «тёмным углеродистым объектам». Их спектр близок к типу находимых на Земле метеоритов, называемому углеродистыми хондритами. Такие метеориты богаты органическим материалом и волатильными компонентами, такими как аминокислоты; предполагается даже, что они могли быть источником некоторых «исходных» белков, которые и положили начало жизни на Земле. Но астероидов класса C около 75% или даже больше — из-за их тёмного цвета, скорее всего, мы не замечаем их немалую часть по сравнению с более светлыми космическими телами. А найденных на Земле метеоритов класса хондритов — всего 5%. Если астероиды класса C так распространены в космосе, непонятно, почему на Земле их материала находят так мало.
Исследование образцов с астероида позволило ответить на этот вопрос. Образцы с Рюгу оказались очень хрупкими и обладающими маленькой плотностью, что указывает на то, что породы астероида очень пористые. Доставленные на Землю породы имеют консистенцию и физические свойства, напоминающие «земную» глину. Вероятно, похожие свойства имеют и метеориты других астероидов класса C. Типичная скорость входа метеора в атмосферу составляет порядка 15 км/сек, и, скорее всего, такой рыхлый материал просто не переживает пролёт до поверхности Земли.
Рюгу относится к хондритам редкого подкласса CI — каменным астероидам с большим содержанием углерода, химический состав которых близок к составу вещества Солнца. Здесь буква I в обозначении относится к прототипу этого подкласса — метеориту Ивуна, обнаруженному в 1938 году в Танзании. Подкласс CI, хоть и относится к хондритам, но содержит заметно меньшее количество «определяющих» этот класс частиц — хондр, то есть характерных округлых зёрен, сложенных в основном оливином, которые кристаллизовались из капель расплавленного материала. Пока что на Земле нашли не более десяти CI-хондритов с суммарной массой материала меньше 20 килограмм. Этот подкласс встречается даже реже, чем образцы метеоритов марсианского происхождения. Материал метеоритов подкласса CI очень тёмный, однородный и мелкозернистый. Так же тёмным цветом отличаются и образцы породы с Рюгу, однако они даже темнее, чем материал когда-либо найденных на Земле метеоритов.
Образцы Рюгу содержат больше углерода, водорода и азота по сравнению с породами сходных астероидов. Разница объясняется очень просто: весь материал с астероидов, находящийся в распоряжении геохимиков, до этого был представлен метеоритами, отколовшимися от астероидов и случайно долетевшими до Земли. В процессе путешествия их состав изменялся, прежде всего из-за взаимодействия с земной атмосферой и породами на поверхности Земли — тем ценнее выглядят образцы, доставленные непосредственно с астероида.
Исследуя состав пород, можно даже сделать вывод о примерном месте образования Рюгу. Кристаллы в образцах с астероида содержат много связанной воды — это не вода в привычном понимании, скорее такое состояние можно представить как очень тонкий слой воды (толщиной, например, в одну молекулу), окружающий поверхности минералов. Связанная вода указывает на формирование астероида не очень далеко от Солнца, а именно ближе снеговой линии. На таком расстоянии температура падает ниже предела, при котором волатильные компоненты протопланетного диска — вода, аммиак, метан, диоксид и монооксид углерода конденсируются в кристаллы льда. Волатильные элементы легко превращаются в пар при нагреве. Если вода в образцах не находится в форме льда, это означает, что родительское тело обращалось на орбите ближе к Солнцу, чем положение снеговой линии. Сложно сказать, где проходила эта граница на ранних стадиях эволюции Солнца, но сейчас для воды она как раз находится среди пояса астероидов между орбитами Марса и Юпитера. Образцы, которые доставил зонд Hayabusa 2, показывают, что астероид Рюгу родился при столкновении космических объектов. В результате катаклизма родительский астероид, возможно, распался, и его часть превратилась в особый тип рыхлого космического тела, которые называют Rubble pile («куча щебня») — груду камней и гравия, которая удерживается вместе в основном за счёт силы тяжести.
Кроме элементного анализа, исследователи обратили внимание на органические молекулы в составе пород. В образцах нашли множество пребиотических органических соединений, включая протеиногенные аминокислоты, полициклические ароматические углеводороды, похожие на встречающиеся в земной нефти, и разнообразные азотные соединения. Среди десятка типов аминокислот, в частности, встречаются глицин и L-аланин. Это строительные блоки белков, которые производят живые организмы на основе своих ДНК-кодов. Такие пребиотические органические молекулы могут распространяться по Солнечной системе, например, в виде межпланетной пыли, которая может попадать в космическое пространство с поверхности астероидов вроде Рюгу в результате столкновений или в силу других причин.
Астероиды этого состава, содержащие в значительных количествах воду и органический материал, могут быть возможными источниками, доставившими на Землю исходные вещества, необходимые для развития жизни. Образцы с Рюгу отличаются от других CI-хондритов, которые встречались ранее в найденных метеоритах: материал Рюгу более «примитивен» и близок к химическому составу ранней Солнечной системы. Благодаря отсутствию выветривания и тектонических процессов химический и минеральный состав материала астероидов практически не изменился со времени их формирования на ранних стадиях Солнечной системы. Поэтому образцы астероидов позволяют изучить происхождение органического вещества, из которого впоследствии могла развиться жизнь на Земле.
