Vzorky z asteroidu Bennu odhalují překvapivý příběh o jeho původu

Namísto toho, aby vznikl ve vzdálených oblastech, kde se formovaly komety, mohl asteroid Bennu vzniknout poblíž tzv. linie vodního ledu v mladé Sluneční soustavě. Zde Jupiter ovlivnil složení prachové směsi, z níž se tento asteroid zformoval. K přesnému pochopení toho, jak před 4,5 miliardami let vznikaly planety, je nutné zkoumat materiál, který se téměř nezměnil od dob, kdy byla Sluneční soustava pouhým rotujícím diskem plynu a prachu.

Vzhledem k tomu, že asteroid Bennu oběhne Slunce jednou za 1,2 roku a každých šest let se přiblíží k Zemi na vzdálenost přibližně 300 000 kilometrů, představoval jedinečnou příležitost k získání jednoho z těchto prvotních pozůstatků. Dne 23. září 2026 shodila sonda NASA OSIRIS-REx do pouště v Utahu kontejner se vzorkem, který obsahoval zhruba 120 gramů materiálu z povrchu asteroidu Bennu.

Astronomové se dříve domnívali, že asteroidy jako Bennu vznikly poměrně pozdě ve vývoji Sluneční soustavy, a to ve vzdálených oblastech, kde se podle předpokladů formovaly komety. Chemický „otisk“ zachycený v přivezeném materiálu však ukazuje, že Bennu pochází ze zcela odlišného prostředí.

Izotopy spojují Bennu s Ryugu
Malá část vzorku putovala na ETH Curych (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich), kde půl gramu materiálu převzala k analýze Maria Schönbächlerová, profesorka izotopové geochemie. Její tým změřil izotopy železa, titanu a chrómu a výsledky následně publikoval v časopise Science Advances. Izotopy jsou formy téhož prvku, které se mírně liší svou hmotností; jejich vzájemný poměr může uchovat chemický otisk materiálu, z něhož daný asteroid vznikl.

Měření ukázala, že titan a železo jsou v materiálu asteroidu Bennu rozloženy rovnoměrně. Odhalila rovněž úzkou chemickou souvislost s asteroidem Ryugu a meteority typu CI – vzácnou skupinou primitivních meteoritů bohatých na uhlík, které dopadly na Zemi. Všechny tři objekty sdílejí podobný izotopový „otisk“, jenž je odlišuje od ostatních známých asteroidů, skupin meteoritů i planet.

Místo vzniku poblíž linie vodního ledu
Tato podobnost naznačuje, že Bennu, Ryugu a mateřská tělesa meteoritů CI vznikly ze stejné zásobárny kosmického prachu. Snaha přesně určit, kde se taková zásobárna nacházela, zavedla vědce pryč ze vzdálených oblastí Sluneční soustavy směrem k hranici známé jako linie vodního ledu.

Přibližně před 4,5 miliardami let bylo mladé Slunce obklopeno rotujícím diskem plynu, prachu a vodního ledu. Linie vodního ledu vymezovala oblast, kde teplota klesla natolik, že vodní pára mohla zmrznout. Materiál přicházející z vnitřních i vnějších částí disku se v blízkosti tohoto přechodu mohl mísit, zatímco led napomáhal shlukování těch nejjemnějších prachových částic.

„Bennu je hybrid: jeho materiál jednoznačně neodpovídá ani vnitřní, ani vnější Sluneční soustavě,“ říká Schönbächlerová. Jeho smíšený chemický charakter odpovídá původu v oblasti, kde se setkal materiál z obou těchto zón. Schönbächlerová a její kolegové se domnívají, že při vytváření těchto podmínek sehrál významnou roli Jupiter.

Jupiter mohl třídit prach
Tento plynný obr vznikl velmi brzy, zhruba do jednoho milionu let od zrodu Slunce. Zatímco planety a planetky teprve začínaly růst postupným shlukováním drobnějšího materiálu, Jupiter rychle nabyl takové hmotnosti, že začal ovlivňovat pohyb pevných částic v okolním disku.

Vědci se domnívají, že rostoucí planeta fungovala jako překážka pro značnou část hrubšího materiálu. Jemný prach mohl kolem ní proudit, což umožňovalo rovnoměrnější promíchávání částic z různých oblastí disku v blízkosti hranice výskytu vodního ledu. Z tohoto důkladně promíseného materiálu se následně mohla zformovat tělesa, která byla předchůdci planetek Bennu a Ryugu i meteoritů typu CI.

Tento scénář rovněž pomáhá vysvětlit, proč planetka Bennu obsahuje takové množství vody. Led v blízkosti zmíněné hranice mohl sublimovat a část vzniklé vodní páry následně opět kondenzovat v téže oblasti, kde se hromadil materiál, z něhož planetka Bennu vznikla.

Vliv Jupitera může rovněž vysvětlovat, proč asteroid Bennu vznikl převážně z jemného prachu. Malé částice pohybující se v disku se mohly důkladně promísit, čímž vznikl materiál, jehož celkové chemické složení se více podobá složení Slunce. Vědci tento proces přirovnávají k jemnému domácímu prachu, který se postupně šíří do svého okolí.

„Bennu možná poskytuje ten nejlepší pohled na původní směs chemických prvků, z nichž nakonec vznikly terestrické planety,“ uvádí Schönbächlerová.

Asteroid Bennu dokázal tento záznam uchovat, protože se jedná o velmi primitivní těleso. Jeho materiál pochází z doby vzniku Sluneční soustavy před zhruba 4,5 miliardami let a od té doby prošel jen minimálními změnami; vědcům tak poskytuje vzorek hmoty z období, kdy se planety teprve formovaly.

Díky obsahu vody a organických látek je tento záznam cenný i pro řešení další otázky. Studium míst, kde se tyto látky hromadily, by mohlo vědcům pomoci lépe pochopit podmínky vzniku terestrických planet a způsob, jakým mladá Země získala některé materiály spojené se stavebními kameny života.

Izotopová stopa asteroidu Bennu není úplná
Navrhovaný model vzniku není kompletní. Vědci zatím nevědí, jak silně ovlivnil mladý Jupiter proces shlukování převážně jemných prachových částic, a dosud také neznají míru rozšíření izotopového „otisku“ asteroidu Bennu mezi ostatními asteroidy. „Nyní nás zajímá, zda i ostatní asteroidy vykazují stejný izotopový podpis jako Bennu a Ryugu,“ dodává Schönbächlerová.

Další vzorky dopravené na Zemi by mohly pomoci tuto otázku zodpovědět. Po dokončení analýzy materiálu z planetky Bennu se nyní Schönbächlerová zaměřuje na japonskou misi, jejímž cílem je odběr a návrat vzorků z Phobosu – jednoho z měsíců Marsu – a jejíž start je naplánován na říjen letošního roku. Jakmile bude materiál dopraven na Zemi, hodlá požádat japonskou vesmírnou agenturu JAXA o jeho část. „Bylo by skvělé získat i tento materiál a analyzovat jej v naší laboratoři,“ říká Schönbächlerová.

Čekání však bude dlouhé. Návrat pouzdra s materiálem z Phobosu na Zemi se očekává až v roce 2031.

Zdroj: https://scitechdaily.com/nasas-bennu-samples-reveal-a-surprising-origin-story/ a https://www.universetoday.com/articles/asteroid-bennu-has-an-identity-crisis-and-jupiter-might-be-to-blame

autor: František Martinek