7 Minute
Fragmente rare de asteroid aduc chimie antică pe Pământ
Două fragmente microscopice returnate de misiunea Hayabusa2 a JAXA oferă oamenilor de știință o privire fără precedent asupra proceselor chimice din primele zile ale Sistemului Solar. Colectate și aduse pe Pământ în 2020, aceste granule provin din adâncimi diferite ale asteroidului carbonaceu Ryugu: una de la suprafața expusă și alta din interior. Împreună funcționează ca capsule temporale conservate, păstrând semnături mineralogice și chimice șterse demult pe planeta noastră prin tectonică, intemperii și reciclare biologică.
În total au fost returnate doar 5,4 grame de material Ryugu, iar echipa internațională condusă de geoscientistul Paul Northrup a primit numai 9,3 miligrame pentru studii detaliate. Din cauza acestei rarități, tehnici nedistructive de imagistică și cartografiere de înaltă precizie au fost esențiale pentru a extrage informații maxime consumând cât mai puțin din probă.
Scientific background and mission context
Secțiune de înaltă rezoluție a unui grăunț Ryugu care arată seleniu (roșu), fier (verde) și mangan (albastru). (BNL)
Ryugu este un asteroid carbonaceu, o clasă primitivă de corpuri bogate în materie organică, minerale hidratate și elemente volatile. Aceste obiecte s-au format în regiunile exterioare ale Sistemului Solar timpuriu și au suferit modificări relativ reduse, astfel păstrând înregistrări ale chimiei nebuloase solare, ale reacțiilor apoase și ale inventarului de elemente care au sădit planetele tinere.
Hayabusa2 a fost concepută pentru a returna mostre pristine în laboratoare de pe Pământ. Avantajul misiunilor de returnare de probe este că laboratoarele terestre oferă instrumente care nu pot fi zburate în spațiu: linii de raze X la sincrotron, microscoape electronice și spectrometre de masă capabile să detecteze elemente în urmă și să cartografieze relațiile lor spațiale la scări submicrometrice. Deoarece Pământul a reciclat cea mai mare parte a crustei sale timpurii, fragmentele asteroide precum Ryugu furnizează cele mai bune arhive rămase ale materialelor primordiale ale Sistemului Solar.
Mission analysis and imaging methods
Hartă de energie a unui grăunț Ryugu, arătând fosfor, sulf și siliciu. (Northrup et al., Geosciences, 2025)
Northrup și colegii au aplicat două abordări complementare de imagistică cu raze X pentru a investiga exteriorul și interiorul fiecărui grăunț fără a distruge probele. Folosind cartografiere avansată, nedistructivă, cu raze X și imagistică tomografică, echipa a identificat o serie de elemente și faze minerale, inclusiv seleniu, mangan, fier, sulf, fosfor, siliciu și calciu. Aceste hărți de elemente dezvăluie modul în care elementele sunt asociate spațial — o cheie pentru a interpreta istoria alterărilor apoase și a precipitațiilor minerale pe corpul-părinte.
Non‑destructive imaging: why it matters
Tehnicile nedistructive permit cercetătorilor să păstreze inventarul limitat de probe, rezolvând în același timp heterogenități chimice la scări micrometrice și submicrometrice. După cum a subliniat Northrup, această capacitate este crucială când sute de investigatori solicită acces la aliquote minuscule din unul dintre cele mai valoroase seturi de probe ale Sistemului Solar.
Key discovery: a phosphide plus a novel hydrated phosphate mineral
Un rezultat notabil raportat într‑un studiu cu raze X din 2024 și detaliat într‑un comunicat de presă al Laboratorului Național Brookhaven a fost identificarea fosforului în două contexte chimice distincte în interiorul grăunților Ryugu: o formă de fosfat similară mineralelor găsite în dinți și oase pe Pământ și o formă mai rară, fosfid, anterior neobservată în geologia terestră. Analize mineralogice ulterioare, mai detaliate, efectuate la sfârșitul anului 2024 au descoperit un fosfat hidratat cu amoniu și magneziu (HAMP) în materialul Ryugu. HAMP este un mineral cristalin, hidratat, de fosfat de amoniu‑magneziu care nu apare în mod natural pe Pământ și prezintă asemănări cu struvitul, un fosfat de amoniu asociat proceselor biologice.
Struvitul este adesea legat de precipitații mediate biologic și este un component major al unor calculi renali pe Pământ. Descoperirea HAMP într‑o probă extraterestră este remarcabilă deoarece sugerează că amoniul, magneziul și fosfatul se pot asambla în faze cristaline hidratate în medii spațiale, în condiții foarte diferite de cele de pe planeta noastră.
Implications for phosphorus delivery and prebiotic chemistry
Fosforul este un element esențial pentru viață, implicat în transferul de energie (ATP), în scheletul genetic (ADN și ARN) și în componentele membranare celulare (fosfolipide). Găsirea de fosfați și compuși fosforici neobișnuiți în materialul primitiv al asteroidului susține modelele în care asteroizii și meteoriții au livrat fosfor biodisponibil către Pământul timpuriu. Prezența unui mineral fosfat hidratat care conține amoniu ridică întrebări noi despre chimia redox și a fluidelor pe corpul‑părinte al lui Ryugu și despre modurile în care mineralele extraterestre ar fi putut contribui la chimia prebiotică de pe Pământul timpuriu.
Expert Insight
Dr. Elena Morales, cercetătoare planetară și specialistă în analiza probelor (NASA Ames Institute for Astrobiology), adaugă: "Descoperiri ca HAMP arată că mediile asteroide pot genera asamblaje minerale pe care le întâlnim rar pe Pământ. Aceasta ne extinde viziunea asupra căilor chimice disponibile în Sistemul Solar timpuriu. Găsirea fosfaților hidratați care conțin amoniu sugerează existența unor rezervoare accesibile de azot redus și fosfat pe corpuri mici, care ar fi putut fi livrate pe Pământ și influența chimia organică incipientă."
Comentariul subliniază semnificația mai largă a mostrelor Ryugu pentru întrebări legate de evoluția chimică și originea vieții. Deși HAMP în sine nu reprezintă o dovadă a vieții, mineralogia sa indică alterare apoasă și condiții chimice care pot concentra și transforma elemente bioesențiale.
Future prospects and related research
Analizele în curs ale grăunților Ryugu vor combina mineralogia de înaltă rezoluție cu studii izotopice și investigații de chimie organică. Cercetătorii urmăresc să determine chimia cristalină precisă a HAMP, temperatura de formare și semnăturile izotopice pentru a restrânge cronologia și contextul de mediu al formării sale. Abordări similare vor fi aplicate pe probele din alte misiuni de returnare, inclusiv materialul OSIRIS‑REx al NASA de pe Bennu, permițând planetologie comparativă între asteroizi carbonacei.
Tehnicile rafinate pe probele Ryugu — cartografiere nedistructivă cu raze X, microtomografie și microanaliză țintită — vor fi esențiale în analiza viitoarelor returnări prețioase de la corpuri mici și a depozitelor de mostre de pe Marte. Pe măsură ce colecțiile de probe cresc, echipe multidisciplinare vor putea evalua mai bine cât de răspândite sunt mineralele fosforului neobișnuite și ce implicații au pentru inventarele de compuși volatili și organici livrate planetelor tinere.
Conclusion
Granulele microscopice din asteroidul Ryugu păstrează dovezi mineralogice și chimice ale proceselor primordiale din Sistemul Solar pe care Pământul nu le mai reține. Folosind imagistică avansată nedistructivă cu raze X, cercetătorii au identificat elemente diverse și un mineral hidratat de fosfat‑amoniu‑magneziu anterior nevăzut (HAMP), alături de alte specii de fosfor inclusiv un fosfid rar. Aceste descoperiri îmbunătățesc înțelegerea modului în care fosforul — critic pentru viața cunoscută — a fost procesat și transportat în Sistemul Solar timpuriu. Continuarea studiilor asupra Ryugu și a altor mostre returnate promite să rafineze modelele chimiei apoase asteroide, livrării de elemente către Pământ și a căilor care au făcut planeta noastră chimic locuibilă.
Sursa: sciencealert
Comentarii