A análise de uma amostra do asteróide Bennu revelou a presença de ingredientes essenciais para a vida e sinais de um passado aquático, fornecendo informações sobre as origens e a bioquímica do sistema solar.

• Análise inicial da amostra do asteróide Bennu retornada NASAde Osíris-Rex A missão revelou poeira rica em carbono, nitrogênio e compostos orgânicos, todos ingredientes essenciais para a vida como a conhecemos. A amostra, dominada por minerais argilosos, especialmente serpentina, reflete o tipo de rocha encontrada nas dorsais meso-oceânicas da Terra.
• Os fosfatos de magnésio e sódio encontrados na amostra indicam que o asteroide pode ter se separado de um pequeno e primitivo mundo oceânico antigo. O fosfato foi uma surpresa para a equipa porque o mineral não tinha sido detectado pela sonda OSIRIS-REx enquanto estava em Bennu.
• Embora fosfato semelhante tenha sido encontrado em uma amostra do asteróide Ryugu entregue por Agência de Exploração Aeroespacial do JapãoNa missão Hayabusa 2 da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão em 2020, os fosfatos de sódio e magnésio detectados na amostra de Bennu foram distinguidos pela sua pureza (ou seja, pela ausência de outras substâncias incluídas no mineral) e pelo tamanho do grão, o que não tem precedentes em qualquer amostra de meteorito.

Este mosaico de Bennu foi criado usando observações feitas pela espaçonave OSIRIS-REx da NASA, que esteve próxima do asteroide por mais de dois anos. Direitos autorais: NASA/Goddard/Universidade do Arizona

Descobertas da composição do asteroide Bennu

Os cientistas aguardaram ansiosamente a oportunidade de perfurar a amostra imaculada do asteróide Bennu de 4,3 onças (121,6 gramas) coletada pela missão OSIRIS-REx (Origens, Interpretação Espectroscópica, Identificação de Recursos e Segurança – Regolith Explorer) da NASA desde sua última entrega à Terra. cair. Eles esperavam que o material contivesse segredos do passado do sistema solar e da bioquímica que pode ter levado à origem da vida na Terra. Uma análise inicial da amostra de Bennu, publicada recentemente na revista… Meteorologia e ciência planetáriao que indica que essa excitação foi justificada.

A equipe de análise de amostras da sonda OSIRIS-REx descobriu que o asteroide Bennu contém os ingredientes originais que formaram nosso sistema solar. A poeira de asteróides é rica em carbono e nitrogênio, bem como em compostos orgânicos, componentes essenciais da vida como a conhecemos. A amostra também continha fosfato de sódio e magnésio, o que foi uma surpresa para a equipe de pesquisa, porque não foi visto nos dados de sensoriamento remoto coletados pela espaçonave Bennu. A sua presença na amostra indica que o asteróide pode ter-se separado de um pequeno e primitivo mundo oceânico que desapareceu há muito tempo.

Uma visão de oito bandejas de amostras contendo o material final do asteroide Bennu. Poeira e pedras foram despejadas em bandejas a partir da placa superior do cabeçote do mecanismo de amostragem touch-and-go (TAGSAM). 51,2 gramas foram coletados desta peça fundida, perfazendo a massa final da amostra do asteróide 121,6 gramas. Direitos autorais: NASA/Erica Blumenfeld e Joseph Aebersold

A análise de uma amostra do asteroide Bennu revelou informações interessantes sobre a composição do asteroide. Dominada por minerais argilosos, especialmente serpentina, a amostra reflete o tipo de rocha encontrada nas dorsais meso-oceânicas da Terra, onde o material do manto, a camada abaixo da crosta terrestre, encontra a água.

Essa reação não cria apenas argila; Também dá origem a uma variedade de minerais, como carbonatos, óxidos de ferro e sulfetos de ferro. Mas a descoberta mais surpreendente é a presença de fosfatos solúveis em água. Esses compostos são os componentes bioquímicos de toda a vida conhecida hoje na Terra.

Embora fosfato semelhante tenha sido encontrado na amostra do asteróide Ryugu enviada pela missão Hayabusa 2 da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA) em 2020, o fosfato de sódio e magnésio detectado na amostra de Bennu se distingue por sua pureza – ou seja, a ausência de outros materiais em o mineral – e o tamanho dos seus grãos Isto não tem precedentes em qualquer amostra de meteorito.

Uma pequena porção da amostra do asteroide Bennu retornada pela missão OSIRIS-REx da NASA, conforme visto em imagens de microscópio. O painel superior esquerdo mostra uma partícula de beno de cor escura, com cerca de um milímetro de comprimento, com uma camada externa de fosfato brilhante. Os outros três painéis mostram imagens progressivamente ampliadas de um fragmento da partícula que se separou ao longo de um veio brilhante contendo fosfato, obtido por um microscópio eletrônico de varredura. Direitos autorais: De Lauretta & Connolly et al. (2024) Meteorologia e ciência planetáriadoi:10.1111/maps.14227

A descoberta de magnésio e fosfato de sódio na amostra de Bennu levanta questões sobre os processos geoquímicos que concentraram estes elementos e também fornece pistas valiosas sobre as condições históricas de Bennu.

“A presença e o estado do fosfato, juntamente com outros elementos e compostos em Bennu, apontam para um passado aquoso para o asteróide”, disse Dante Lauretta, co-autor principal do estudo e investigador principal do programa OSIRIS-REx na Universidade. do Arizona em Tucson. “É possível que Bennu já tenha feito parte de um mundo mais úmido, embora esta hipótese exija uma investigação mais aprofundada.”

“O OSIRIS-REx nos deu exatamente o que esperávamos: uma amostra de asteróide grande, imaculada, rica em nitrogênio e carbono, de um mundo anteriormente úmido”, disse o coautor do estudo Jason Durkin, cientista do projeto OSIRIS-REx no Goddard da NASA. Centro de Voo Espacial em Greenbelt, Maryland “.

A espaçonave OSIRIS-REx da NASA deixa a superfície do asteroide Bennu após coletar uma amostra. Crédito da imagem: NASA Goddard Space Flight Center/CI/SVS Laboratory

Apesar da sua provável história de interação com a água, Bennu continua a ser um asteroide quimicamente primitivo, com proporções elementares muito semelhantes às do Sol.

“A amostra que trouxemos é o maior reservatório de material de asteróide inalterado na Terra atualmente”, disse Loretta.

Esta formação oferece um vislumbre dos primeiros dias do nosso sistema solar, há mais de 4,5 mil milhões de anos. Estas rochas mantiveram o seu estado original e não derreteram ou solidificaram novamente desde a sua criação, confirmando as suas origens antigas.

A equipe confirmou que o asteroide é rico em carbono e nitrogênio. Estes elementos são essenciais para a compreensão dos ambientes de origem dos materiais de Bennu e dos processos químicos que transformaram elementos simples em moléculas complexas, que podem estabelecer as bases para a vida na Terra.

“Estes resultados sublinham a importância de recolher e estudar material de asteróides como Bennu – especialmente material de baixa densidade que normalmente queima ao entrar na atmosfera da Terra”, disse Lauretta. “Esses materiais são a chave para desvendar os complexos processos de formação e bioquímica do sistema solar que podem ter contribuído para o surgimento da vida na Terra.”

Dezenas de outros laboratórios nos Estados Unidos e em todo o mundo receberão partes da amostra de Bennu do Johnson Space Center da NASA em Houston nos próximos meses, e mais artigos científicos descrevendo análises da amostra de Bennu são esperados nos próximos anos a partir do Equipe de análise de amostras OSIRIS-REx.

“As amostras de Bennu são rochas exoplanetárias incrivelmente bonitas”, disse Harold Connolly, co-autor principal do estudo e cientista de amostras da missão OSIRIS-REx na Universidade Rowan em Glassboro, NJ. “Todas as semanas, a equipe de análise de amostras da OSIRIS-REx fornece novos e resultados surpreendentes em alguns “Essas condições ajudam a colocar restrições importantes na origem e evolução de planetas semelhantes à Terra.”

A espaçonave OSIRIS-REx foi lançada em 8 de setembro de 2016, viajando até o asteroide próximo da Terra Bennu e coletando uma amostra de rochas e poeira da superfície. A OSIRIS-REx, a primeira missão americana a coletar uma amostra de um asteroide, entregou a amostra à Terra em 24 de setembro de 2023.

Referência: “Asteróide (101955) Bennu em laboratório: Características da amostra coletada pela espaçonave OSIRIS-REx” por Dante S. Loretta, Harold C. ConnollyJoseph E. Aebersold, Connell M. ou. D. Alexandre, Ronald L. 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 Reiter, Heather L. Roper, Sarah S. Russel, André J. Ryan, Scott A. Sandford, Paul F. Scofield, Cody D. Schultz, Laura B. Seifert, Shogo Tachibana, Cathy L. Thomas-Kiberta, Michelle S. Thompson, Valerie Tu, Filippo Tosperti, Qun Wang, Thomas J. Zija, CW em Woolner, 26 de junho de 2024, Meteorologia e ciência planetária.
DOI: 10.1111/maps.14227

O Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, cuidou do gerenciamento geral da missão, engenharia de sistemas e segurança e garantia da missão para OSIRIS-REx. Dante Lauretta, da Universidade do Arizona, Tucson, é o investigador principal. A universidade lidera a equipe científica, planejando o monitoramento científico e o processamento de dados da missão. A Lockheed Martin Space em Littleton, Colorado, construiu a espaçonave e fornece operações de voo. Goddard e Kinetics Aerospace foram responsáveis ​​por guiar a espaçonave OSIRIS-REx. OSIRIS-REx é organizado na NASA Johnson. As parcerias internacionais nesta missão incluem o altímetro laser OSIRIS-REx da Agência Espacial Canadense e a colaboração científica de amostragem de asteróides com a missão Hayabusa2 da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão. OSIRIS-REx é a terceira missão do programa New Frontiers da NASA, que é gerenciado pelo Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama, para a Diretoria de Missões Científicas da agência em Washington.

Finalmente sabemos o que trouxe luz ao vazio escuro e informe do universo primitivo.

De acordo com dados dos Telescópios Espaciais Hubble e James Webb, as origens dos fótons que voavam livremente no início do universo eram pequenas galáxias anãs nas quais a vida se acendeu, limpando a névoa turva de hidrogênio que enchia o espaço intergaláctico. Novo papel A pesquisa foi publicada em fevereiro.

“Esta descoberta revela o papel crucial que as galáxias ultrafracas desempenharam na evolução do Universo primitivo.” A astrofísica Irina Chemerinska disse Do Instituto de Astrofísica de Paris.

“Eles produzem fótons ionizantes que convertem hidrogênio neutro em plasma ionizado durante a reionização cósmica. Isto destaca a importância da compreensão das galáxias de baixa massa na formação da história do universo.”

No início do universo, minutos após o Big Bang, o espaço estava cheio de uma espessa névoa de plasma ionizado. A pouca luz que havia poderia penetrar nesta névoa; Em vez disso, os fótons teriam simplesmente sido espalhados pelos elétrons livres flutuando, tornando efetivamente o universo escuro.

À medida que o universo esfriou, após cerca de 300 mil anos, prótons e elétrons começaram a se unir para formar gás hidrogênio neutro (e um pouco de hélio). A maioria dos comprimentos de onda da luz foi capaz de penetrar neste meio neutro, mas havia poucas fontes de luz para produzi-lo. Mas deste hidrogênio e hélio nasceram as primeiras estrelas.

Estas primeiras estrelas emitiram radiação suficientemente poderosa para retirar electrões dos seus núcleos e reionizar o gás. Mas a essa altura, o universo havia se expandido tanto que o gás estava espalhado e não conseguia mais impedir que a luz brilhasse. Cerca de um bilhão de anos após o Big Bang, o fim do período conhecido como alvorecer cósmico, o universo foi completamente reionizado. Tada! As luzes acenderam.

Mas porque há tanto borrão na alvorada cósmica, e porque ela é tão tênue e distante no tempo e no espaço, tivemos dificuldade em ver o que está lá fora. Os cientistas pensavam que as fontes responsáveis ​​pela maior parte desta neblina deviam ser poderosas – buracos negros massivos cuja acreção produz luz brilhante, por exemplo, e galáxias massivas no meio da formação estelar (estrelas bebés produzem muita radiação ultravioleta).

O Telescópio James Webb foi projetado em parte para observar o início do universo e tentar descobrir o que está escondido lá. Foi um enorme sucesso, revelando todo tipo de surpresas sobre este momento crucial na formação do nosso universo. Surpreendentemente, as observações do telescópio indicam agora que as galáxias anãs são os principais intervenientes na reionização.

Uma equipe internacional liderada pelo astrofísico Hakim Atiq, do Instituto de Astrofísica de Paris, recorreu aos dados do Telescópio James Webb sobre um grupo de galáxias chamado Abell 2744, apoiados por dados do Hubble. Abell 2744 é tão denso que o espaço-tempo se curva em torno dele, formando uma lente cósmica. Qualquer luz distante que viaje até nós através deste espaço-tempo torna-se ampliada. Isto permitiu aos pesquisadores ver pequenas galáxias anãs perto do amanhecer cósmico.

Eles então usaram o Telescópio James Webb para obter espectros detalhados dessas pequenas galáxias. A sua análise revelou que estas galáxias anãs não são apenas o tipo de galáxia mais abundante no Universo primitivo, mas também são muito mais brilhantes do que o esperado. Na verdade, a investigação da equipa mostra que as galáxias anãs superam as galáxias grandes numa proporção de 100 para um, e que a sua produção total é quatro vezes a radiação ionizante normalmente assumida para galáxias maiores.

“Combinadas, essas forças cósmicas emitem energia mais que suficiente para cumprir a missão.” Atik disse“Apesar do seu pequeno tamanho, estas galáxias de baixa massa produzem enormes quantidades de radiação energética, e a sua abundância durante este período é tão grande que o seu impacto colectivo poderia transformar todo o estado do Universo.”

É a melhor evidência do poder por trás da reionização, mas há mais trabalho a ser feito. Os pesquisadores observaram um pequeno trecho do céu; Eles precisam ter certeza de que a amostra escolhida não é apenas uma coleção anômala de galáxias anãs, mas sim uma que representa toda a população no início do universo.

Os cientistas pretendem estudar mais regiões de lentes cósmicas no céu para obter uma amostra mais ampla dos primeiros aglomerados de galáxias. Mas os resultados são muito interessantes apenas para esta amostra. Os cientistas têm procurado respostas para a reionização desde que soubemos dela. E estamos prestes a finalmente dissipar o nevoeiro.

“Agora entramos em território desconhecido com o JWST.” disse o astrofísico Thimya Nanayakkara Da Swinburne University of Technology, na Austrália.

“Este trabalho abre questões mais interessantes que precisamos de responder nos nossos esforços para traçar a história evolutiva dos nossos primórdios.”

A pesquisa foi publicada em natureza.

A versão original deste artigo foi publicada em março de 2024.