جلبت مهمات إعادة عينات الكويكبات عينات محفوظة جيدًا من النظام الشمسي المبكر (والتي لم يتم تحميصها في كرة نارية) إلى الأرض لأول مرة. لكن تلك العينات، مثل عينة OSIRIS-REx من الكويكب (101955) Bennu، تقدم أحيانًا أسئلة أكثر من الإجابات. تسلط ورقة بحثية جديدة، نُشرت في Science Advances من قبل باحثين في ETH Zurich ومختبر Lawrence Livermore الوطني، الضوء على أحد هذه الأسئلة – لماذا يبدو أن بينو قد ولد في كل من النظام الشمسي الداخلي والخارجي – والإجابة المحتملة عليه.
تعد العينات من بينو واحدة من أكثر الموارد المرغوبة في عالم الجيولوجيا. لذا، عندما وصل نصف جرام من المادة إلى المعهد الفيدرالي للتكنولوجيا في زيورخ، بدأت ماريا شونباخلر ومختبرها في تحليلها على الفور. على وجه التحديد، كانت أستاذة الكيمياء الجيوكيميائية النظائرية وطلابها يبحثون بالضبط عما يوحي به عنوانها – النظائر المخلقة نوويًا.
عملت النظائر كعلامات في النظام الشمسي المبكر. عندما تشكلت الشمس قبل 4.6 مليار سنة، لم يكن الغبار المحيط بها يتحرك بشكل متساوٍ. تحتوي أجزاء مختلفة من المستوى المداري للنجم الجديد على مزيج مختلف من النظائر – عناصر مثل الحديد والتيتانيوم والكروم تحتوي على أعداد مختلفة قليلاً من النيوترونات اعتمادًا على مكان العثور عليها في هذا القرص الكوكبي الأولي.
أجرى فريزر مقابلة مع الدكتور جيمي مولارو حول مهمة OSIRIS-REx إلى بينو
لاحظت الدراسات التي أجريت على الكويكبات والنيازك الأخرى (وهي مجرد كويكبات سقطت على الأرض) تشعبًا واضحًا إلى عائلتين منفصلتين. تتكون الكويكبات غير الكربونية (NC) من مواد موجودة في النظام الشمسي الداخلي، حيث تشكلت الكواكب الأرضية مثل الأرض. من ناحية أخرى، تتكون الكويكبات الكربونية (CC) في النظام الشمسي الخارجي البارد الغني بالمواد المتطايرة.
قبل أن نحصل على عينة منه، صنف العلماء بينو على أنه كوندريت CI – وهو نوع فرعي من الكويكبات CC الأكثر شيوعًا، ولم نتمكن من العثور إلا على 10 نيزك فعلي حتى الآن، مما يشكل أقل من 0.0127٪ من تلك التي جمعناها، على الرغم من أن هذا على الأرجح لأن معظمها يحترق في الغلاف الجوي.
لذا فإن دراسة عينة أصلية من مثل هذا الكويكب كانت فرصة نادرة للغاية، وتوقع الباحثون أن تتطابق النظائر التي وجدوها مع ما يمكن توقعه من كويكبات CC في جميع أنحاء النظام الشمسي. أما بالنسبة لنظائر التيتانيوم والكروم التي ابتكرها بينو، فقد ثبت أن ذلك صحيح. لكن بالنسبة للحديد، بدا بينو أشبه بكويكبات NC التي تشكلت بالقرب من الشمس.
يتحدث فريزر عن سلائف الحمض النووي التي وجدناها في عينات OSIRIS-REx
ومن خلال التنقيب بشكل أعمق قليلاً، استخدم الباحثون اضمحلال المنغنيز 53 المشع لتحديد تاريخ الكويكب بحوالي 2 مليون سنة بعد بدء ظهور الصخور الصلبة الأولى في نظامنا الشمسي. في النظام الشمسي الخارجي، سيستغرق الكويكب وقتًا أطول بكثير لتجميع الأجزاء المتوفرة بشكل أقل. ويبدو أيضًا أن بينو يفتقر إلى الهيدروجين والنيتروجين “الثقيل” الذي نراه في المذنبات التي نعرف أنها تشكلت في هذه المنطقة.
وكبديل، ألقى الباحثون اللوم بشكل مباشر على مذنب واحد بعينه، وهو كوكب المشتري. في تلك المرحلة من تاريخ النظام الشمسي التي تشكل فيها بينو، كانت كتلة المشتري قد وصلت بالفعل إلى ثلاثة وعشرين ضعف كتلة الأرض. لقد شق طريقه للخروج من غاز وغبار القرص، وترك بعض نتوءات الضغط المتبقية داخل وخارج مداره. سمح هذا لحبيبات الغبار الصغيرة بعبور مدار المشتري نحو الداخل نحو الشمس دون صعوبة كبيرة. لكنها احتجزت قطيرات منصهرة أكبر بحجم ملليمتر تسمى الكوندرولات في فجوات الضغط خارج مدارها، مما أدى إلى وقف هجرتها إلى الداخل إلى مركز الجاذبية للنظام الشمسي.
وتصادف أيضًا أن تلال الضغط هذه تتزامن تقريبًا مع “الخط الجليدي” – وهي النقطة المحيطة بالشمس حيث انخفضت درجة الحرارة بما يكفي لتجميد الماء. عندما تشكل بينو، كان هذا الخط داخل مدار كوكب المشتري. وعندما اصطدم الغبار بخط الجليد المائي هذا بحواف ضغطه، بدأ في الانهيار على نفسه، مما أدى إلى ما يمكن اعتباره ازدحامًا مروريًا غباريًا. وفي نهاية المطاف، شكلت هذه الاختناقات المرورية بذور الكويكبات مثل بينو.
استمر الغبار في التدفق من النظام الشمسي الخارجي، مكونًا ما يشبه الطبقات الرسوبية الكونية على بينو نفسه، ومزج مكونات القرص الداخلي مع حبيبات الغبار من القرص الخارجي. وهذا ما يفسر لماذا يبدو بينو وكأنه قد تشكل في النظام الشمسي الداخلي والخارجي – ويبدو أنه قد تشكل بالقرب من خط الماء/الجليد.
منذ ذلك الحين، هاجر إلى الداخل أكثر، ليصبح في نهاية المطاف كويكبًا قريبًا من الأرض (NEA)، ويجعل من نفسه هدفًا رئيسيًا لمهمة عودة العينة. استغرقت هذه العملية ملايين من الصدمات التصادمية ودفعات الجاذبية على مدى مليارات السنين، لكن كيمياءها الأساسية ظلت كما هي. لقد تطلب الأمر مستكشفًا آليًا شجاعًا، ونصف جرام من الغبار، وبعض الأدوات الفاخرة جدًا للكشف أخيرًا عن كيفية ظهور هذا الشكل المحدد من الكويكبات.
يتعلم أكثر:
ETH زيورخ – حل اللغز المحيط بتكوين الكويكب بينو
M. Schönbächler وآخرون – القيود النووية على أصل الكويكبات الشبيهة بـ Bennu وCI
UT – الكويكب بينو يشبه كبسولة زمنية من النظام الشمسي المبكر
UT – أعاد أوزيريس ريكس الكربون والماء من الكويكب بينو
