Астероид Рюгу, названный в честь волшебного подводного дворца из японской сказки, оказался сокровищницей, в которой содержится ключ к разгадке истории воды в Солнечной системе. Группа ученых, включая исследователей из Токийского университета, обнаружила убедительные доказательства того, что жидкая вода когда-то перемещалась по телу астероида, который в конце концов дал начало околоземному объекту Рюгу. Удивительно, но эта активность происходила более чем через миллиард лет после первоначального формирования астероида. Открытие, основанное на микроскопических образцах пород, собранных космическим аппаратом Hayabusa2 Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), ставит под сомнение давнее убеждение, что водные процессы на астероидах происходили только на самых ранних этапах эволюции Солнечной системы. Эти выводы могут существенно повлиять на научные модели, описывающие формирование Земли и ее океанов.
Хотя ученые имеют довольно четкое общее представление о том, как сформировалась Солнечная система, многие детали остаются неопределенными. Один из самых больших вопросов касается происхождения огромного количества воды на Земле. Долгое время считалось, что богатые углеродом астероиды, подобные Рюгу, сформировавшиеся изо льда и пыли во внешней Солнечной системе, были ключевыми поставщиками воды на нашу планету. Миссия Hayabusa2 на Рюгу в 2018 году стала первым случаем, когда такой астероид был не только подробно изучен вблизи, но и напрямую взят для образцов. Аппарат доставил небольшие кусочки породы и пыли на Землю, предоставив исследователям редкую возможность восполнить недостающие фрагменты ранней истории нашей планеты.
«Мы обнаружили, что Рюгу сохранил нетронутые следы водной активности – свидетельства того, что жидкости перемещались по его породам гораздо позже, чем мы ожидали», – отмечает доцент Цуёси Иидзука с кафедры наук о Земле и планетах Токийского университета. – «Это меняет наше представление о долгосрочной судьбе воды в астероидах. Вода сохранялась там долго и не была исчерпана так быстро, как считалось».
Ключ к открытию лежит в изотопах лютеция (Lu) и гафния (Hf) – элементов, которые образуют естественные радиоактивные часы за счет распада 176Lu в 176Hf. Анализируя их соотношения в образцах Рюгу, исследователи ожидали определить возраст астероида прямым способом. Однако они обнаружили гораздо более высокие уровни 176Hf по сравнению с 176Lu, чем предполагалось. Этот необычный дисбаланс указывал на то, что жидкая вода когда-то просачивалась сквозь породы, эффективно вымывая из них лютеций.
«Мы думали, что химический состав Рюгу будет похож на некоторые метеориты, уже изученные на Земле», – поясняет Иидзука. – «Но результаты оказались совершенно другими. Это означало, что нам пришлось тщательно исключить другие возможные объяснения и в конечном итоге прийти к выводу, что система Lu-Hf была нарушена поздним потоком жидкости. Наиболее вероятным толчком стало столкновение с более крупным родительским астероидом Рюгу, которое раскололо породу и расплавило погребенный лед, позволив жидкой воде просочиться сквозь тело. Это был настоящий сюрприз! Это ударное событие, возможно, также ответственно за разрушение родительского тела с образованием Рюгу».
Последствия этого исследования имеют далекоидущий характер. Оно предполагает, что богатые углеродом астероиды могли хранить и доставлять на Землю гораздо больше воды, чем ученые предполагали ранее. Родительский астероид Рюгу, по-видимому, удерживал замороженную воду более миллиарда лет, что означает, что подобные тела, сталкивающиеся с молодой Землей, могли доставить в два-три раза больше воды, чем показывают текущие модели. Такие столкновения могли сыграть важную роль в формировании ранних океанов и атмосферы.
«Идея о том, что объекты, подобные Рюгу, так долго удерживали лед, замечательна», – говорит Иидзука. – «Это говорит о том, что строительные блоки Земли были гораздо более влажными, чем мы предполагали. Это вынуждает нас пересмотреть исходные условия для водной системы нашей планеты. Хотя пока рано делать окончательные выводы, моя команда и другие исследователи могут опираться на это исследование, чтобы прояснить многие вещи, включая то, как и когда наша Земля стала пригодной для жизни».
Аппарат Hayabusa2 доставил на Землю всего несколько граммов материала. Поскольку многие исследователи хотели провести на нем испытания, каждый эксперимент мог использовать лишь несколько десятков миллиграммов – это доли крупинки риса. Чтобы максимизировать объем полученной информации, команда разработала сложные методы разделения элементов и анализа изотопов с необычайной точностью, полностью реализовав потенциал современных геохимических аналитических методов.
«Наш небольшой размер образца был огромной проблемой», – вспоминает Иидзука. – «Нам пришлось разработать новые химические методы, которые минимизировали потерю элементов, одновременно изолируя несколько элементов из одного фрагмента. Без этого мы никогда не смогли бы обнаружить такие тонкие признаки поздней флюидной активности».
В дальнейшем исследователи планируют изучить фосфатные жилы в образцах Рюгу для более точного определения возраста поздних потоков жидкости. Они также сравнят свои результаты с образцами, собранными космическим аппаратом OSIRIS-REx НАСА с астероида Бенну, чтобы проверить, могли ли аналогичные водные процессы происходить и там, или это было уникальным для Рюгу. В конечном итоге Иидзука и его коллеги надеются проследить, как вода хранилась, мобилизовалась и, наконец, была доставлена на Землю – историю, которая продолжает формировать наше понимание обитаемости планет.
