Как встреча с обломком древней катастрофы проливает свет на происхождение воды и жизни на нашей планете

В прошлом году космический аппарат NASA «Люси» встретился с двудольным астероидом, который является осколком гораздо более крупного каменистого тела, разбитого вдребезги в результате мощнейшего столкновения 155 миллионов лет назад. Эта небольшая остановка произошла на пути «Люси» к рандеву с троянскими астероидами, которые сопровождают Юпитер, вращаясь вокруг Солнца.

Астероид 52246 Дональдджохансон, более известный среди ученых миссии как «DJ» и названный в честь палеоантрополога, обнаружившего ископаемые останки гоминида Люси в Эфиопии в 1974 году, вращается вокруг Солнца во внутренней части главного пояса астероидов между Марсом и Юпитером.

Возраст настоящей ископаемой Люси насчитывает 3,2 миллиона лет, и она является важным звеном в эволюционной цепи, приведшей к появлению человека разумного. Подобно этому, примитивные астероидные тела представляют собой своего рода окаменелые остатки строительных блоков планет Солнечной системы, включая Землю. Понимание состава этих астероидов и того, где они сформировались по сравнению с их нынешним положением, может дать ключевое представление о том, как была собрана Земля и откуда на ней могли взяться органические материалы и вода.

«Люси» пролетела мимо DJ в апреле 2025 года. Это довольно примитивный астероид, а это значит, что он содержит или когда-то содержал определенные летучие вещества, такие как водяной лед, а также большое количество углерода — всё то, что может быть удалено термическим путем с течением времени. Большинство объектов, содержащих летучие вещества, рождаются во внешней Солнечной системе, где достаточно холодно, чтобы летучие вещества не испарялись.

В составе DJ «Люси» обнаружила железосодержащие филлосиликаты — минералы, образующиеся в присутствии жидкой воды.

«Филлосиликаты — это признак того, что вода присутствовала и имела место некоторая степень водной переработки», — рассказал Space.com Симоне Марчи, планетолог из Юго-Западного исследовательского института и руководитель исследования DJ.

Однако для того, чтобы на DJ была вода, он должен был сформироваться дальше от Солнца, возможно, во внешнем поясе астероидов.

«Но DJ относится к внутреннему поясу астероидов, так что это уже интригует», — отметил Марчи.

Спектральные данные также показывают, что DJ был лишь частично изменен водой, что, по словам Марчи, кое-что говорит нам о его истории.

«Водная переработка прекратилась на раннем этапе, и хотя мы не знаем точно почему, мы можем строить догадки. Для водной переработки необходим внутренний нагрев [обычно за счет радиоактивных элементов], и если объект формируется позже остальных, тепла будет меньше [поскольку многие радиоактивные элементы уже распадутся]. Или, возможно, там, где он формировался, изначально было просто меньше воды».

Что нам точно известно, так это то, что DJ когда-то был частью гораздо более крупного астероида, пережившего гигантский удар 155 миллионов лет назад, в результате которого родительское тело распалось на множество фрагментов, крупнейшим из которых является астероид 163 Эригона диаметром около 73 километров. Поэтому остатки этого родительского астероида, включая DJ, собирательно называют семейством Эригоны.

Жестокое происхождение DJ может объяснять и его форму: две доли, соединенные узкой и относительно гладкой перемычкой.

«Мы видели уже много малых тел в Солнечной системе, которые обладают такой двудольной формой, и это охватывает широкий диапазон размеров», — говорит Марчи.

К примеру, околоземные астероиды 25143 Итокава, посещенный первой японской миссией «Хаябуса» в 2005 году, и 4149 Таутатис, с которым встретился китайский аппарат «Чанъэ-2» в 2012 году, являются двудольными. Таков же и крошечный астероид Селам — спутник астероида 152830 Динкинеш, посещенного «Люси» в 2023 году. А еще есть кометные тела, такие как 67P/Чурюмова — Герасименко, изученная миссией «Розетта», и комета 19P/Борелли, сфотографированная аппаратом NASA Deep Space 1 в 1999 году.

Все эти объекты разного размера, типа и находятся в разных местах, но все они имеют одинаковую структуру. Однако Марчи предостерегает, что формироваться они могли по-разному. Например, перемычка между долями таких комет, как 67P, может возникать из-за эрозии путем сублимации и дегазации по мере приближения кометы к Солнцу, тогда как для астероидов это может указывать на историю участия в гигантском столкновении, когда получившиеся фрагменты соединяются под действием гравитации — так называемая контактная двойная система.

Теперь «Люси» продолжает свой путь; ее первая встреча с троянским астероидом 3548 Эврибат запланирована на август 2027 года. Троянцы — это астероиды, захваченные гравитацией Юпитера в точках Лагранжа L4 и L5, на 60 градусов впереди и позади самой планеты.

«Мы полагаем, что троянцы, согласно нашему пониманию Солнечной системы, сформировались дальше от Солнца, а затем были захвачены туда, где находятся сегодня, в ходе ранних перемещений планет, — говорит Марчи. — Эти перемещения также могли стать причиной появления DJ, так что здесь может прослеживаться связь между DJ и троянцами».

По составу большинство троянцев, как ожидается, должны быть еще примитивнее DJ и содержать больше углерода, воды и других летучих материалов, которые испарились бы, окажись они слишком близко к Солнцу.

Исключение составляет лишь один — Эврибат.

«Это единственная из наших целей, которая по спектроскопическим данным кажется относительно похожей на DJ. Они не идентичны, но по составу Эврибат ближе к DJ, чем другие троянцы, так что сравнивать их будет крайне интересно», — подчеркнул Марчи.

Действительно, любые сходства помогут нам понять, как астероиды перемещались по Солнечной системе в первые несколько сотен миллионов лет ее истории после формирования планет. Юпитер и Сатурн, в особенности, начали мигрировать внутрь, а затем обратно. При этом их гравитация расталкивала и притягивала малые тела по всей системе, равно как и гравитация Урана и особенно Нептуна по мере их продвижения наружу. Эти миграции привели к формированию пояса астероидов и пояса Койпера, а также выбросили триллионы тел на далекие окраины Облака Оорта.

«Ключевой вопрос таков: если DJ был перемещен во внутренний пояс астероидов, то сколько других астероидов пришло вместе с ним и оказалось ближе к Земле, где они могли доставить немного воды, органики и прочих веществ на нашу планету?» — задается вопросом Марчи.

«Люси» посетит шесть троянских астероидов Юпитера, общее число которых на сегодня превышает 15 300. Троянцы, как и DJ с Динкинеш (эфиопское название ископаемой Люси), — это вовсе не безжизненные глыбы камня, а настоящие окна в прошлое и рассказчики самой древней истории Земли.

Результаты исследования «Люси», касающиеся Дональдджохансона, были опубликованы в четверг, 18 июня, в журнале Science. Теперь же перед учеными встает задача сопоставить эти данные с будущими наблюдениями троянцев. Если гипотеза Марчи верна и DJ действительно окажется «мостиком» между внешней и внутренней частями Солнечной системы, человечество получит первое прямое доказательство того, что вода и сложная органика попали на юную Землю не случайно, а в результате стройного, хоть и хаотичного на первый взгляд, планетного балета. «Люси» продолжает свой путь сквозь безмолвную черноту космоса, неся с собой надежду расшифровать те химические послания, что были записаны в камне миллиарды лет назад.