地元の小惑星ベンヌはかつて小さな川で満たされていた

科学者たちは長い間、地球上の生命の起源となったとされる化学成分の正確な理解を深めたいと切望してきた。しかし、何億年も続いた小惑星の衝突、地震、その他の大混乱の後では、何百万年、ましてや何十億年前に地球の表面を覆っていた物質が何であったか、つまり生命の起源を解明するのに役立つ重要な情報を特定するのは困難である。

NASA が小惑星ベンヌに探査機「起源、スペクトル解釈、資源識別、セキュリティ、レゴリス探査機 (略称 OSIRIS-REx)」を送った理由の 1 つはこれです。この宇宙の岩石は太陽系の形成以来、ほとんど手つかずのままであるため、これを研究することで初期の時代を知る窓が開かれ、私たちが知っている生命の起源をより深く理解するのに役立つ可能性があります。

2018年後半、オシリス・レックスは地球と火星の間のどこかにあるベンヌの軌道に数億マイルも離れたところまで滑り込み、数か月かけてこの物体を間近に観察した。今日、サイエンスとサイエンスのページで 『Advances』では、研究者たちがこれまでに集めたベンヌの歴史を披露している。その物語は、やがて私たちのささやかな起源の謎を解くのに役立つかもしれない。

「ベンヌは時間が止まったまま、ごく初期のプロセスを記録している天体です」と、OSIRIS-RExチームの惑星科学者で、本日発表された6つの研究論文のうち2つの共著者であるハンナ・カプラン氏は言う。 「このミッションの原動力の一つは、これらの小惑星が地球上の生命を生み出す前駆有機物質の一部を運んできた可能性があるということだ。」

小惑星は、風、雨、火山活動など、惑星の表面から過去の痕跡を消し去るような激動をほとんど経験しないが、だからといって完全に死んだ岩石というわけでもない。今日の結果は、ベンヌには過去の活動の明確な兆候があることを強調している。研究者は、この小惑星を初期の太陽系を知るための窓として利用したいのであれば、小惑星がどのように変化してきたかをさまざまな方法で解明する必要があるだろう。

カプラン氏と同僚たちは、小惑星全体の調査を終え、特に興味深い場所にズームインするとすぐに、そのような兆候をひとつ発見した。ベンヌの煤けた黒い岩の写真を撮っている間、OSIRIS-REx のカメラは小惑星の岩石に埋め込まれた幅数インチ、長さ数フィートの明るい筋や斑点も捉えた。「地上の望遠鏡からでは絶対に見られなかったでしょう」とカプラン氏は言う。「そこにあったのは驚きでした。そして、それが小惑星で何が起こったのかという私たちの理解を変えました」

研究チームは、別の機器であるオシリス・レックスの可視・赤外線分光計を明るい色の「脈」に向け、何を見ているのかを解明した。分光計は、吸収・反射する光の特定の色によって物質を識別するもので、探査機の計測値から、白っぽい帯は炭酸塩と呼ばれる物質でできていることがわかった。炭酸塩は地球上の水によって堆積することが多く、ベンヌがかつては湿潤な惑星であったことを強く示唆している。

研究者たちは、小惑星が氷を運んでいることが多いことは以前から知っていたし、実際、OSIRIS-RExはベンヌで断片化された水分子を含む粘土を検出していたが、液体がどの程度そのホストを彫刻しているかは未解決の問題である。しかし、新しい結果は、太陽系の黎明期、現在エンパイアステートビルほどの大きさのベンヌが、おそらく直径60マイルほどのはるかに大きな天体の一部であったとき、水がかなり豊富に流れていたことを示唆している。氷が溶けると、おそらく表面の亀裂に染み込み、ベンヌ以前の天体を滴り落ち、その際に炭酸塩を落とした。観測された最大の鉱脈を形成するために、研究者たちは、流れがおそらく直径24マイルほどの領域に染み込んだと推定している。

広く湿ったベンヌの前身の新たな画像は、地球上の隕石の研究と一致しており、研究者らは地球上で同様の炭酸塩の脈を発見している。しかし、隕石の脈は顕微鏡ではほとんど見えないが、オシリス・レックスは半マイル以上離れたところから周回しながら小惑星の明るい斑点をとらえた。「ベンヌでは、より大きな規模で似たようなものを見ていると思います」とカプラン氏は言う。

ベンヌの光点はその湿潤な過去を明らかにしたが、真っ黒な表面は活気に満ちた現在を物語っている。分光観測によると、カプラン氏が「有機質の汚れ」と呼ぶ層が現在この小惑星の表面を覆っていることが示唆されている。炭素、硫黄、酸素、その他の元素を含む複雑な分子の乱雑な混合物は、大したことがないように思えるかもしれないが（化学的に言えば、カプラン氏はこれを石炭やアスファルトの主要成分に例えている）、多くの研究者は、私たちの遠い祖先が古代の地球の表面にあった同様の成分、おそらくベンヌのような小惑星によって運ばれた成分から自分たちを作り上げてきたと考えている。

研究チームは、この有機（つまり炭素を多く含む）すすが特定の領域で厚くなっているのを発見し、これは比較的最近の宇宙での「風化」の証拠であると解釈している。有機物は壊れやすく、科学者たちはこれまでにも、小惑星が小石を宇宙に吹き飛ばし、その下にある物質を宇宙にさらす様子を捉えている。迷走する宇宙線や微小な隕石が、新たに露出した部分を激しく打ち付け、複雑な分子を破壊し、その厚さと薄さの分布に寄与した可能性がある。これらのプロセスをより深く理解することで、研究者は若い地球が小惑星から受け取った有機物の量をより明確に把握できるようになる。

そして、研究者がベンヌの小さな破片を直接調べられるようになるのもそう遠くないだろう。この探査機は10月20日に小惑星の土を2オンスほど採取する予定だ。ミッション計画者は2023年9月にサンプルを地球に持ち帰る予定で、惑星科学者は地上の研究機器をフル稼働させて、ベンヌの波乱に満ちた過去と現在についてさらに詳細を明らかにする予定だ。

「これにより、地表のこの一点の非常に鮮明なスナップショットが提供され、全体のストーリーが完結することになる」とカプラン氏は言う。