هل يمكنهم اكتشاف أصول الحياة؟

صورة مجهرية لجسيم داكن من نوع بينو، يبلغ طوله حوالي مليمتر واحد، وله قشرة من الفوسفات اللامع. وعلى اليمين جزء أصغر انكسر. حقوق الصورة: من Lauretta & Connolly et al. (2024) علم النيازك وعلوم الكواكب، doi:10.1111/maps.14227

أظهر تحليل عينة من كويكب بينو وجود مكونات أساسية للحياة وعلامات على وجود ماض مائي، مما يوفر رؤى حول أصول النظام الشمسي والكيمياء الحيوية.

• التحليل المبكر لعينة الكويكب بينو التي أعادتها ناسا‘س أوزوريس-ريكس كشفت المهمة عن غبار غني بالكربون والنيتروجين والمركبات العضوية، وهي كلها مكونات أساسية للحياة كما نعرفها. وتعكس العينة، التي تهيمن عليها المعادن الطينية، وخاصة السربنتين، نوع الصخور الموجودة في التلال المحيطية الوسطى على الأرض.
• تشير فوسفات المغنيسيوم والصوديوم الموجودة في العينة إلى أن الكويكب ربما انفصل عن عالم محيطي قديم صغير بدائي. كان الفوسفات مفاجأة للفريق لأن المعدن لم يتم اكتشافه بواسطة مركبة الفضاء OSIRIS-REx أثناء وجودها في بينو.
• في حين تم العثور على فوسفات مماثل في عينة الكويكب ريوجو التي تم تسليمها بواسطة وكالة استكشاف الفضاء اليابانيةفي مهمة هايابوسا 2 التابعة لوكالة استكشاف الفضاء اليابانية في عام 2020، تميزت فوسفات المغنيسيوم والصوديوم المكتشفة في عينة بينو بنقائها (أي عدم وجود مواد أخرى مدرجة في المعدن) وحجم حبيباتها، وهو أمر غير مسبوق في أي عينة نيزكية.

تم إنشاء هذه الفسيفساء لبينو باستخدام الملاحظات التي تم إجراؤها بواسطة مركبة الفضاء OSIRIS-REx التابعة لوكالة ناسا والتي كانت على مقربة من الكويكب لأكثر من عامين. حقوق النشر: وكالة ناسا / جودارد / جامعة أريزونا

اكتشافات من تركيب الكويكب بينو

انتظر العلماء بفارغ الصبر الفرصة للتنقيب في عينة كويكب بينو البكر التي يبلغ وزنها 4.3 أونصة (121.6 جرامًا) والتي جمعتها مهمة OSIRIS-REx (الأصول والتفسير الطيفي وتحديد الموارد والأمن – مستكشف الريجوليث) التابعة لوكالة ناسا منذ تسليمها إلى الأرض في الخريف الماضي. كانوا يأملون أن تحتوي المادة على أسرار ماضي النظام الشمسي والكيمياء الحيوية التي ربما أدت إلى أصل الحياة على الأرض. أظهر تحليل مبكر لعينة بينو، نُشر مؤخرًا في مجلة علم النيازك وعلوم الكواكب، مما يدل على أن هذا الإثارة كانت مبررة.

وجد فريق تحليل العينات التابع لمسبار أوزيريس-ريكس أن الكويكب بينو يحتوي على المكونات الأصلية التي شكلت نظامنا الشمسي. غبار الكويكب غني بالكربون والنيتروجين، بالإضافة إلى المركبات العضوية، وكلها مكونات أساسية للحياة كما نعرفها. تحتوي العينة أيضًا على فوسفات المغنيسيوم والصوديوم، وهو ما كان مفاجأة لفريق البحث، لأنه لم يتم رؤيته في بيانات الاستشعار عن بعد التي جمعتها المركبة الفضائية في بينو. يشير وجوده في العينة إلى أن الكويكب ربما انفصل عن عالم محيطي بدائي صغير اختفى منذ زمن طويل.

منظر لثمانية صواني عينات تحتوي على المادة النهائية من كويكب بينو. تم صب الغبار والصخور في الصواني من اللوحة العلوية لرأس آلية جمع العينات باللمس والانطلاق (TAGSAM). تم جمع 51.2 جرامًا من هذا الصب، مما يجعل الكتلة النهائية لعينة الكويكب 121.6 جرامًا. حقوق النشر: وكالة ناسا / إيريكا بلومنفيلد وجوزيف إيبرسولد

وقد كشف تحليل عينة من الكويكب بينو عن رؤى مثيرة للاهتمام حول تركيب الكويكب. فالعينة التي تهيمن عليها المعادن الطينية، وخاصة السربنتين، تعكس نوع الصخور الموجودة في التلال المحيطية الوسطى على الأرض، حيث تلتقي المواد من الوشاح، الطبقة الموجودة تحت قشرة الأرض، بالمياه.

لا يؤدي هذا التفاعل إلى تكوين الطين فحسب؛ بل يؤدي أيضًا إلى ظهور مجموعة متنوعة من المعادن مثل الكربونات وأكاسيد الحديد وكبريتيدات الحديد. لكن الاكتشاف الأكثر غرابة هو وجود الفوسفات القابلة للذوبان في الماء. هذه المركبات هي مكونات الكيمياء الحيوية لجميع أشكال الحياة المعروفة على الأرض اليوم.

وفي حين تم العثور على فوسفات مماثل في عينة الكويكب ريوجو التي أرسلتها مهمة هايابوسا 2 التابعة لوكالة استكشاف الفضاء اليابانية (جاكسا) في عام 2020، فإن فوسفات المغنيسيوم والصوديوم المكتشف في عينة بينو يتميز بنقائه – أي عدم وجود مواد أخرى في المعدن – وحجم حبيباته، وهو أمر غير مسبوق في أي عينة نيزك.

جزء صغير من عينة كويكب بينو التي أعادتها مهمة أوزيريس ريكس التابعة لوكالة ناسا، كما تظهر في صور المجهر. تُظهر اللوحة العلوية اليسرى جسيم بينو داكن اللون، يبلغ طوله حوالي مليمتر واحد، مع قشرة خارجية من الفوسفات اللامع. تُظهر الألواح الثلاثة الأخرى صورًا مكبرة تدريجيًا لشظية من الجسيم انفصلت على طول وريد لامع يحتوي على الفوسفات، تم التقاطها بواسطة مجهر مسح إلكتروني. حقوق النشر: من Lauretta & Connolly et al. (2024) علم النيازك وعلوم الكواكب، doi:10.1111/maps.14227

ويثير العثور على فوسفات المغنيسيوم والصوديوم في عينة بينو تساؤلات حول العمليات الجيوكيميائية التي ركزت هذه العناصر، كما يوفر أدلة قيمة حول الظروف التاريخية لبينو.

قال دانتي لوريتا، المؤلف الرئيسي المشارك في الدراسة والمحقق الرئيسي في برنامج أوزيريس ريكس بجامعة أريزونا في توسون: “إن وجود الفوسفات وحالته، إلى جانب عناصر ومركبات أخرى على بينو، يشير إلى ماضي مائي للكويكب”. “من المحتمل أن بينو كان ذات يوم جزءًا من عالم أكثر رطوبة. على الرغم من أن هذه الفرضية تتطلب مزيدًا من التحقيق”.

وقال جيسون دوركين، أحد المؤلفين المشاركين في الدراسة، وعالم مشروع أوسايرس ريكس في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند: “لقد أعطتنا أوسايرس ريكس بالضبط ما كنا نأمله: عينة كويكب كبيرة نقية غنية بالنيتروجين والكربون من عالم كان رطبًا في السابق”.

مركبة الفضاء OSIRIS-REx التابعة لوكالة ناسا تغادر سطح الكويكب بينو بعد جمع عينة. حقوق الصورة: مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا/مختبر CI/SVS

وعلى الرغم من تاريخه المحتمل في التفاعل مع الماء، يظل بينو كويكبًا بدائيًا كيميائيًا، حيث تشبه نسبه العنصرية إلى حد كبير نسب الشمس.

وقالت لوريتا: “العينة التي أعادناها هي أكبر خزان لمادة الكويكبات غير المعدلة على الأرض حاليًا”.

يقدم هذا التكوين لمحة عن الأيام الأولى لنظامنا الشمسي، منذ أكثر من 4.5 مليار سنة. احتفظت هذه الصخور بحالتها الأصلية، ولم تذوب أو تتصلب مرة أخرى منذ نشأتها، مما يؤكد أصولها القديمة.

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

“تؤكد هذه النتائج على أهمية جمع ودراسة المواد من الكويكبات مثل بينو – وخاصة المواد منخفضة الكثافة التي تحترق عادة عند دخولها الغلاف الجوي للأرض”، كما قالت لوريتا. “تحمل هذه المواد المفتاح لكشف العمليات المعقدة لتكوين النظام الشمسي والكيمياء 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 لوكالة ناسا في هيوستن في الأشهر المقبلة، ومن المتوقع صدور المزيد من الأوراق العلمية التي تصف تحليلات عينة بينو في السنوات القليلة المقبلة من فريق تحليل العينات OSIRIS-REx.

قال هارولد كونولي، المؤلف المشارك الرئيسي في الدراسة وعالم عينات مهمة أوسايرس ريكس في جامعة روان في جلاسبورو، نيوجيرسي: “عينات بينو عبارة عن صخور خارج كوكبية جميلة بشكل مثير للدهشة. كل أسبوع، يقدم تحليل فريق تحليل عينات أوسايرس ريكس نتائج جديدة ومفاجئة في بعض الأحيان تساعد في وضع قيود مهمة على أصل وتطور الكواكب الشبيهة بالأرض”.

انطلقت مركبة الفضاء أوسايرس ريكس في الثامن من سبتمبر 2016، وسافرت إلى كويكب بينو القريب من الأرض وجمعت عينة من الصخور والغبار من السطح. أوسايرس 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 جمعتها مركبة أوزيريس ريكس” بقلم دانتي إس. لوريتا، هارولد سي. كونولي، جوزيف إي. إيبرسولد، كونيل إم. أو. دي. ألكسندر، رونالد إل. Ballouz، Jessica J. Barnes، Helena C. Bates، Carina A. Bennett، Laurinne Blanche، Erika H. Blumenfeld، Simon J. Clemett، George D. Cody، Daniella N. DellaGiustina، Jason P. Dworkin، Scott A. Eckley، Dionysis I. Foustoukos، Ian A. Franchi، Daniel P. Glavin، Richard C. Greenwood، Pierre Haenecour، Victoria E. Hamilton، Dolores H. Hill، Takahiro Hiroi، Kana Ishimaru، Fred Jourdan، Hannah H. Kaplan، Lindsay P. Keller، Ashley J. King، Piers Koefoed، Melissa K. Kontogiannis، Loan Le، Robert J. Macke، Timothy J. McCoy، Ralph E. Milliken، Jens Najorka، Ann N. Nguyen، Maurizio Pajola، Anjani T. Polit، Kevin رايتر، هيذر إل. روبر، سارة إس. راسل، أندرو جيه. رايان، سكوت إيه. ساندفورد، بول إف. سكوفيلد، كودي دي. شولتز، لورا بي. سيفيرت، شوجو تاتشيبانا، كاثي إل. توماس-كيبرتا، ميشيل إس. تومسون، فاليري تو، فيليبو توسبيرتي، كون وانج، توماس جيه. زيجا، سي دبليو في وولنر، 26 يونيو 2024، علم النيازك وعلوم الكواكب.
DOI: 10.1111/maps.14227

تولى مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند إدارة المهمة بشكل عام، وهندسة الأنظمة، وضمان السلامة والمهمة لـ OSIRIS-REx. دانتي لوريتا من جامعة أريزونا، توسون، هو المحقق الرئيسي. تقود الجامعة الفريق العلمي وتخطيط المراقبة العلمية للمهمة ومعالجة البيانات. قامت شركة لوكهيد مارتن سبيس في ليتلتون، كولورادو، ببناء المركبة الفضائية وتوفير عمليات الطيران. كانت جودارد وكينيتكس إيروسبيس مسؤولين عن توجيه مركبة OSIRIS-REx الفضائية. تتم عملية تنظيم OSIRIS-REx في وكالة ناسا جونسون. تشمل الشراكات الدولية في هذه المهمة أداة قياس الارتفاع بالليزر OSIRIS-REx من وكالة الفضاء الكندية والتعاون العلمي في مجال عينات الكويكبات مع مهمة Hayabusa2 التابعة لوكالة استكشاف الفضاء اليابانية. OSIRIS-REx هي المهمة الثالثة في برنامج New Frontiers التابع لوكالة ناسا، والذي تديره مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا في هانتسفيل، ألاباما، لصالح مديرية المهام العلمية للوكالة في واشنطن.