Девять лет назад Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) вошло в историю, когда его зонд "Хаябуса" успешно доставил образцы астероида Итокава обратно на Землю. Это был первый случай, когда мы когда-либо отправились к астероиду, собрали образцы с его поверхности и вернули их в первозданном виде для изучения.
Теперь, согласно выводам, недавно опубликованным в журнале Science Advances, эти образцы снова вошли в историю: они содержат воду.
"Никто не ожидал найти даже следы воды в зернах Итокавы", - говорит Майтраи Бозе, космохимик из Университета штата Аризона. Хорошо известно, что Итокава (точнее, родительское тело, из которого она произошла) была раскалена до 1500 градусов по Фаренгейту, а возможно, и выше, при столкновении с другими породами, разлетающимися по космосу. Не было особой надежды на то, что вода сохранилась после таких экстремальных условий. "Прежде чем мы приступили к этой работе, наши расчеты с обратной стороны показали, что действительно возможно, что зерна Итокавы сохранили первоначальную воду в правильной пропорции с момента образования астероида", - говорит Боуз. "Это первый случай, когда кто-то измерил содержание воды в этом астероиде".
Итокава - это камень длиной 1 800 футов и шириной 1 000 футов, вращающийся вокруг Солнца каждые 18 месяцев, примерно в 1,3 раза дальше от Солнца, чем Земля. Это остаток более крупного астероида, который, вероятно, был около 12 миль в ширину, прежде чем серия катастрофических ударов раздробила его на несколько крупных фрагментов, два из которых в конечном итоге слились в современную форму около 8 миллионов лет назад. Это один из самых распространенных типов астероидов в Солнечной системе, поэтому обнаружение следов воды, несмотря на все ее суровые испытания в вакууме космоса, имеет весьма заманчивые последствия.
Исследования Бозе направлены на изучение внутренней химии малых тел в Солнечной системе, чтобы понять, как они получают и поддерживают строительные блоки для жизни. Он особенно заинтересован в том, чтобы понять, способны ли астероиды и другие небольшие камни доставлять воду и органику на различные миры, которые в противном случае остались бы бесплодными. Мы оказались на этой "бледно-голубой точке", планете, полной воды, богатой органикой и поддерживающей жизнь", - говорит Боуз. "Мы не знаем ни одной другой такой планеты. Моя цель - выяснить, как это сделать".
Боуз написал предложение, которое успешно убедило ДЖАКСА предоставить для изучения пять из 1500 зерен образца Итокавы - каждое толщиной с прядь волос. Команда обнаружила, что два из пяти зерен содержат минерал пироксен. На Земле пироксены содержат воду в составе своих кристаллических структур, поэтому Боуз предположил, что астероидные пироксены также должны содержать следы воды.
Чтобы найти воду, Боуз обратился к прибору NanoSIMS своего университета: ионному масс-спектрометру, обладающему редкой способностью измерять очень маленькие минеральные зерна с необычайной чувствительностью. Оказалось, что пироксены удивительно богаты водой - около 0,1 процента. Это звучит мало, и Боуз подчеркивает, что Итокава - "сухая кость" по сравнению с тем, к чему привыкли люди на Земле. Но это все равно намного влажнее, чем ожидалось, и вы должны помнить, что это довольно значительное количество воды для минералов, которые вы даже не можете увидеть невооруженным глазом. Полученных результатов достаточно, чтобы исследователи предположили, что сухие астероиды, подобные Итокаве, могут содержать гораздо больше воды, чем считалось ранее.
Результаты работы команды также свидетельствуют о том, что при идеальном химическом составе, удары этих астероидов могут быть ответственны за половину воды, составляющей океаны Земли. Это очень важно, поскольку многие теоретики полагают, что большая часть воды на Земле попала на планету в результате повторных астероидных бомбардировок во время более хаотичных дней в Солнечной системе.
"Источник воды на Земле и других планетах, таких как Марс, вызывает жаркие споры в сообществе планетологов", - говорит Боуз. "Наиболее популярный сценарий заключается в том, что вода на Землю была доставлена богатыми водой астероидами из внешней Солнечной системы в различные периоды формирования планет. Небольшие астероидные тела во внутренней части Солнечной системы могут быть источником воды для Земли и других планет. Можно думать, что эти малые тела... являются фундаментальными строительными блоками планет, приносящими воду и другие материалы, такие как органика, на планеты".
Успех этого последнего исследования подталкивает Бозе и его лабораторию к дальнейшим открытиям. Анализ другого минерала, называемого оливином, позволяет предположить, что существуют и другие подходы для поиска еще более скрытых залежей воды в астероидах, подобных Итокаве. Он и его команда также заинтересованы в изучении образцов, которые будут получены с астероида Бенну (в рамках миссии НАСА OSIRIS-REx, которая должна вернуться в 2023 году) и астероида Рюгу (в рамках миссии ДЖАКСА Hayabusa-2, которая должна вернуться в 2020 году). Эти последние находки, вероятно, являются лишь прелюдией к целому ряду новых исследований, связанных с астероидами и водой.