Редкий метеорит, упавший в Нью-Джерси в июле 2024 года, дал первое доказательство того, что внутри примитивного астероида когда-то циркулировали солёные минеральные жидкости. Исследователи из ETH Zürich реконструировали историю камня от его формирования до прибытия на Землю. Открытие показывает, что солёные растворы способствовали химическим реакциям, в ходе которых образовались органические соединения, включая аминокислоты.

Судьба этого метеорита — настоящая удача для планетологии. 16 июля 2024 года яркий огненный шар пронёсся по дневному небу над Нью-Йорком, и его обломки упали возле Хиллсборо, штат Нью-Джерси. Один из фрагментов пробил крышу жилого дома. Благодаря быстрой реакции домовладельцев, обломки были собраны в течение нескольких минут после падения — их защитили от дождя, контакта с почвой и даже от прикосновений. Это делает Хиллсборо одним из самых свежих углеродистых метеоритов, когда-либо найденных после наблюдаемого падения.

Метеорит принадлежит к редкому классу CM1/2 хондритов. Во всём мире лишь два метеорита этого типа были собраны после наблюдаемого падения. Такая редкость и оперативность сбора позволили учёным исследовать хрупкие минералы, которые обычно быстро изменяются после попадания на Землю.

Следы древних рассолов

Микроскопические исследования выявили в метеорите небольшие участки с необычно высокими концентрациями натрия. Эти натрий-богатые зоны находятся в трещинах внутри карбонатных минералов. Они доказывают, что когда-то концентрированные солевые растворы протекали через родительский астероид ещё до того, как он распался в результате более поздних столкновений.

До недавнего времени подобные свидетельства были известны только из особенно богатых водой астероидов CI-типа — в том числе из образцов астероидов Рюгу и Бенну, доставленных на Землю космическими аппаратами «Хаябуса-2» и OSIRIS-REx. Эти образцы также изучали в ETH Zürich. Новая работа впервые показывает, что такие рассолы существовали и в астероидах CM-типа. Это указывает на то, что жидкая вода была подвижна в гораздо большем числе примитивных небесных тел, чем считалось ранее.

Результаты улучшают понимание того, как вода изменяла минералы уже в самые ранние эпохи формирования Солнечной системы и какие химические реакции протекали более 4,5 миллиардов лет назад в недрах малых тел.

Природная лаборатория пребиотической химии

В метеорите также обнаружено необычайно большое разнообразие органических соединений. Исследователи идентифицировали множество аминокислот и различные кислородсодержащие органические молекулы. Они возникли в результате взаимодействия воды, минералов и углеродистого материала внутри астероида.

Многие из этих соединений считаются пребиотическими — то есть они относятся к молекулярным кирпичикам, из которых впоследствии могла развиться жизнь. Исследование предполагает, что длительное взаимодействие с солёными жидкостями увеличило химическое разнообразие этих молекул и одновременно сохранило следы процессов их происхождения.

Хотя такие метеориты, как Хиллсборо, сами по себе не содержали жизни, они могли доставить на молодую Землю важные органические исходные вещества в эпоху интенсивной бомбардировки планеты.

Путешествие метеорита, восстановленное по благородным газам

Пока другие научные группы изучали минералогию и органическую химию, группа космо- и геохимии благородных газов под руководством Хеннера Буземана сосредоточилась на истории пребывания метеорита в космосе и его происхождении с поверхности родительского астероида.

Анализ всех изотопов благородных газов показал, что Хиллсборо долгое время находился вблизи поверхности своего родительского астероида и подвергался воздействию солнечного ветра. В метеорите зафиксирована одна из самых высоких концентраций захваченных гелия и неона из солнечного ветра среди всех CM-хондритов. Это говорит о том, что он долго лежал в реголите астероида, прежде чем удар выбросил его в космос.

Измерения также показали, что около 200 000 лет назад столкновение выбило из родительского тела метеороид массой примерно 53 килограмма. После путешествия по межпланетному пространству до Земли долетели лишь около 1,35 килограмма — они и упали в Нью-Джерси в июле 2024 года.

«Благородные газы — естественные архивариусы истории метеорита, — говорит Буземан. — Поскольку их изотопный состав принципиально отличается от земного, они позволяют понять, как долго метеорит находился у поверхности родительского астероида, сколько времени путешествовал после отделения и как геологически развивались эти примитивные тела».

Окно в раннюю Солнечную систему

Примитивные углеродистые астероиды — одни из древнейших сохранившихся объектов Солнечной системы. Они хранят материал, который почти не изменился со времён формирования планет около 4,6 миллиарда лет назад. Поэтому такие метеориты, как Хиллсборо, дают прямой взгляд на физические и химические процессы, формировавшие ранние небесные тела.

Доказательство того, что солёные жидкости циркулировали и в астероидах CM-типа, расширяет представления о том, где во времена молодой Солнечной системы могла идти химия с участием воды. В сочетании с многочисленными органическими соединениями и восстановленной в ETH Zürich космической историей Хиллсборо даёт удивительно полную картину геологического, химического и динамического развития примитивного астероида.

Будущие сравнения с образцами, которые привозят современные астероидные миссии, помогут ещё лучше понять взаимодействие воды, минералов и органики в малых телах ранней Солнечной системы, а значит — и процессы, которые в конечном счёте создали условия для возникновения жизни на Земле.

Кстати, история этого метеорита перекликается с другой знаменитой космической находкой — марсианским метеоритом ALH 84001, вокруг которого три десятилетия не утихает спор о возможных следах жизни: как и в случае с ALH 84001, здесь ключевую роль играют хрупкие минералы, которые могут рассказать о древних жидкостях.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances. Авторы — международная команда из более чем двадцати учреждений под руководством П. Дженнискенса, М. Золенски и А. Гордона. Работа называет метеорит «Хиллсборо» и описывает его как «рассолы в примитивном CM-астероиде».