Onderzoekers vonden in het monster sporen van koolstof, stikstof, organische verbindingen en… magnesium-natriumfosfaat. Dit is een onverwacht mineraal dat wijst op een mogelijk waterrijk verleden van Bennu.
Op 24 september 2023 arriveerde de OSIRIS-REx-ruimtesonde weer op aarde, na een bezoekje aan planetoïde Bennu. Tijdens dit bezoek verzamelde de sonde stof en gruis, dat op die memorabele dag op aarde werd afgeleverd. Sindsdien hebben wetenschappers de monsters uitvoerig bestudeerd. En nu delen ze hun eerste opmerkelijke ontdekkingen.
Bennu is een extreem oude planetoïde, die teruggaat tot de vroege dagen van ons zonnestelsel en sindsdien qua samenstelling grotendeels onveranderd is gebleven. Het wordt verwacht dat deze planetoïde, of het materiaal dat ervan afkomstig is, ons inzicht kan geven in de omstandigheden waarin planeten zoals die van ons zonnestelsel zijn ontstaan. Planetoïden zijn eigenlijk overblijfselen uit de vroege periode van ons zonnestelsel, als het ware tijdcapsules die ons helpen de oorsprong van ons zonnestelsel te bestuderen. Maar dat niet alleen. Bennu kan ook een cruciale rol spelen in het begrijpen van de oorsprong van leven op aarde. Het wordt verondersteld dat planetoïden belangrijke bouwstenen voor leven, zoals organische materialen en water, hebben afgeleverd op planeten zoals de aarde door inslagen. Op deze manier hebben ze mogelijk een essentiële bijdrage geleverd aan het ontstaan van leven, inclusief ons eigen bestaan. Door de organische moleculen van Bennu te bestuderen, kunnen we beter begrijpen welke soorten moleculen planetoïden mogelijk hebben overgebracht naar de jonge aarde.
Wetenschappers hebben reikhalzend uitgekeken naar de mogelijkheid om het 121,6 gram ongerepte Bennu-monster, verzameld door NASA’s OSIRIS-REx-missie, te onderzoeken sinds het afgelopen herfst naar de aarde werd gebracht. Ze hoopten dat het materiaal geheimen zou onthullen over het verleden van ons zonnestelsel en de prebiotische chemie die mogelijk heeft bijgedragen aan het ontstaan van leven op aarde. Een vroege analyse van het Bennu-monster onthult precies dat.
Samenstelling
De analyse van het Bennu-monster heeft hele interessante inzichten opgeleverd in de samenstelling van de planetoïde. Zo blijkt het monster koolstof, stikstof en organische verbindingen te bevatten, allemaal essentiële componenten voor leven zoals wij dat kennen. Deze elementen zijn essentieel om te begrijpen in welke omgevingen de materialen van Bennu zijn ontstaan en welke chemische processen eenvoudige elementen hebben omgezet in complexe moleculen, die mogelijk de basis hebben gelegd voor het ontstaan van leven op aarde. “Deze ontdekkingen benadrukken hoe belangrijk het is om materiaal van planetoïden zoals Bennu te verzamelen en te bestuderen,” onderstreept Dante Lauretta, mede-auteur en hoofdonderzoeker voor OSIRIS-REx. “Vooral lichtgewicht materiaal, dat normaal gesproken zou verbranden bij binnenkomst in de aardse atmosfeer, biedt waardevolle inzichten. Dit materiaal is essentieel voor het begrijpen van de complexe processen die hebben geleid tot de vorming van ons zonnestelsel en de chemische stappen die misschien hebben bijgedragen aan het ontstaan van leven op aarde.”
Serpentijn
Daarnaast bestaat het monster voornamelijk uit kleimineralen, vooral serpentijn, en lijkt sterk op het soort gesteente dat te vinden is bij mid-oceanische ruggen op aarde, waar materiaal uit de mantel, de laag onder de aardkorst, in contact komt met water. Deze interactie leidt niet alleen tot de vorming van klei, maar ook tot een verscheidenheid aan mineralen zoals carbonaten, ijzeroxiden en ijzersulfiden.
Magnesium-natriumfosfaat
Maar de grootste verrassing was de ontdekking dat het monster wateroplosbare fosfaten bevat, met name magnesium-natriumfosfaat. Dit mineraal was een verrassing omdat het OSIRIS-REx-ruimtevaartuig het niet had gedetecteerd tijdens zijn verblijf bij Bennu. Wateroplosbare fosfaten zijn essentieel voor de biochemie van alle bekende levensvormen op aarde. Hoewel een vergelijkbaar fosfaat werd gevonden in het Ryugu-monster dat in 2020 door JAXA’s Hayabusa2-missie werd teruggebracht, onderscheidt het magnesium-natriumfosfaat in het Bennu-monster zich door zijn uitzonderlijke zuiverheid — dat wil zeggen, de afwezigheid van andere materialen in het mineraal — en de ongekend grote korrelgrootte, iets wat nog nooit in een meteorietmonster is waargenomen.
Wat betekent dit?
De ontdekking van magnesium-natriumfosfaten in het Bennu-monster werpt vragen op over hoe deze elementen werden geconcentreerd door geochemische processen. Dit biedt belangrijke aanwijzingen over de omstandigheden die in het verleden op Bennu hebben geheerst. De aanwezigheid van magnesium-natriumfosfaat in het Bennu-monster doet vermoeden dat de planetoïde mogelijk afkomstig is van een oude, kleine, primitieve wereld met oceanen. “De aanwezigheid van fosfaten, samen met andere elementen en verbindingen op Bennu, wijst erop dat de planetoïde een waterrijk verleden moet hebben gehad,” vermoedt Lauretta. “Het is mogelijk dat Bennu in het verleden deel uitmaakte van een nattere wereld, hoewel deze hypothese nog verder onderzoek vereist.”
Jong zonnestelsel
Ondanks mogelijke interacties met water in het verleden, blijft Bennu een chemisch primitieve planetoïde, met elementaire verhoudingen die sterk overeenkomen met die van de zon. “We beschikken nu over de grootste verzameling onveranderd materiaal van een planetoïde op aarde,” stelt Lauretta. Deze samenstelling geeft ons een kijkje in de vroege dagen van ons zonnestelsel, meer dan 4,5 miljard jaar geleden. Deze gesteenten zijn sinds hun ontstaan niet gesmolten of opnieuw gestold, wat bevestigt dat ze hun oorspronkelijke staat hebben behouden en dus heel oud zijn.
Hoe nu verder?
Deze eerste analyse is nog maar het topje van de ijsberg. De komende maanden zullen tientallen andere laboratoria stukjes van het Bennu-monster ontvangen, wat hoogstwaarschijnlijk zal leiden tot talloze wetenschappelijke artikelen waarin analyses van het Bennu-monster worden beschreven in de komende jaren. “De monsters van Bennu zijn verleidelijk mooie stukken buitenaards gesteente,” zegt Harold Connolly, mede-auteur en wetenschapper voor OSIRIS-REx-missie. “Elke week brengt het OSIRIS-REx Sample Analysis Team nieuwe en soms verrassende ontdekkingen naar voren, die cruciale inzichten bieden in de oorsprong en evolutie van planeten zoals de aarde.”
Maar zover is het nu nog niet. De huidige studie, gepubliceerd in het vakblad Meteoritics & Planetary Science, is al een prachtige eerste stap om de Bennu-monsters te duiden. En de analyse heeft niet alleen onze kennis van planetoïden vergroot, maar heeft ook waardevolle inzichten opgeleverd over de bouwstenen van het leven en de dynamische processen die de vorming van ons zonnestelsel hebben beïnvloed. “OSIRIS-REx heeft ons precies gebracht waarop we hoopten: een groot, ongerept monster van een planetoïde, rijk aan stikstof en koolstof van een vroegere waterrijke wereld,” besluit projectwetenschapper voor OSIRIS-REx, Jason Dworkin.
