太陽系の成り立ちを解明する上で、小惑星のサンプル研究は非常に有望な研究分野の一つである。小惑星は太陽系形成時の残留物であることから、重要なプロセスの手がかりを含んでいる可能性が高い。これには、数十億年前に水や有機分子、生命の構成要素が太陽系全体にどのように分布したかという情報も含まれる。このため、宇宙機関は地球に持ち帰って分析する小惑星サンプルの回収に高い優先順位を置いている。
その一例が、NASAのOSIRIS-REx（オリジンズ・スペクトル解釈・資源識別・セキュリティ-レゴリス・エクスプローラー）ミッションである。この探査機は2018年12月3日に小惑星（101955）ベンヌに到着し、2023年9月までに121.6グラム（過去最大の量）の物質を地球に持ち帰った。NASA Goddard Space Flight Centerの科学者たちによる最近の分析により、DNAとRNAの構築に必要な5つの窒素塩基を含む、地球の生命にとって重要な分子が発見された。これらの発見は、太古の昔に小惑星が地球に生命の構成要素をもたらした可能性があるという理論を支持するものである。
この研究は、NASA Goddardのソーラーシステム探査部門（SSED）の上級科学者であるDaniel P. GlavinとJason P. Dworkinが主導した。彼らはSSED、ゴダード宇宙科学技術研究探査センター（CRESST）、NASA ジョンソン宇宙センターのAstromaterials Research and Exploration Science Division（ARES）、そして複数の大学や研究機関の同僚たちと共同で研究を行った。彼らの発見はNatureとNature Astronomyに掲載された論文で発表された。
彼らの結果は、ベンヌのサンプルに含まれる鉱物と分子の最初の詳細な分析を示すものである。最も注目すべき発見の一つ（Nature Astronomyの論文で報告）は、地球上の生命がタンパク質細胞を作るために使用する20種類のアミノ酸のうち14種類が検出されたことである。また、地球上のほととんどの複雑な生命体が遺伝情報の保存と伝達（アミノ酸をタンパク質に配列する方法を含む）に使用するDNAとRNAに不可欠な5つの核酸塩基も検出された。NASA本部科学ミッション局のNicky Fox准局長は、NASAのプレスリリースで次のように述べている：
「NASAのOSIRIS-RExミッションは、私たちの太陽系の始まりについての理解に関する教科書を既に書き換えています。小惑星は私たちの母なる惑星の歴史のタイムカプセルを提供しており、ベンヌのサンプルは、地球上で生命が始まる前に太陽系に存在していた成分を理解する上で重要な役割を果たしています。」
研究チームはまた、ベンヌのサンプルにアンモニアとホルムアルデヒドが異常に高濃度で含まれていることを報告した。アンモニアは生物学的に重要な成分であり、ホルムアルデヒドと反応してアミノ酸などの複雑な分子を形成することができる。これらの構成要素は、地球で回収された隕石を含む他の岩石天体でも以前に検出されている。しかし、OSIRIS-RExが小惑星で pristine（原始的な）状態でこれらを発見したことは、太陽から遠く離れて形成された天体が太陽系全体に生命の原料をもたらした可能性があるという理論を支持している。Glavinは次のように述べている：
「私たちが探している手がかりは非常に微細で、地球の環境に晒されることで簡単に破壊されたり変質したりしてしまいます。そのため、これらの新しい発見の一部は、サンプルリターンミッション、厳密な汚染管理措置、そしてベンヌからの貴重な物質の慎重な保管と保存なしには不可能だったでしょう。」
GlavinとDworkinのチームがベンヌのサンプルを地球上の生命に関連する化合物の手がかりを求めて分析する一方で、SmithsonianのNational Museum of Natural History（ワシントン）の隕石学芸員Tim McCoyとロンドン自然史博物館の宇宙鉱物学者Sara Russellは、これらの分子がどこで形成されたかの証拠を探した。Natureに掲載された研究で彼らが報告したように、これらが古代の前生物的環境に由来することを示す手がかりを発見した。
これには、方解石から岩塩やシルビン石まで11種類の鉱物の痕跡が含まれており、これらの化合物は水に溶けた塩から形成され、水が蒸発すると固体結晶（ブライン）となる。同様のブラインは、セレスや土星の衛星エンケラドス、太陽系の他の天体でも検出されている。科学者たちは地球に落下した隕石からもブラインを検出しているが、数千年以上にわたって続いた可能性のある蒸発プロセスによって作られた完全なセットを見たのは初めてである。さらに、ベンヌで発見された鉱物の中には、他の地球外サンプルでは検出されていないものもある。
さらなる分析は、OSIRIS-RExサンプル分析チームのメンバーによって行われ、海洋研究開発機構（JAMSTEC）、北海道大学、慶應義塾大学、九州大学、東北大学の研究者たちが参加した。彼らは17.75mgのサンプルを高分解能質量分析法を用いて、炭素と窒素を含む環状構造を持つ有機分子（N-ヘテロ環）について分析した。これにより、はやぶさ2ミッションによって採取されたリュウグウのサンプル（約5 nmol/g）と比較して5-10倍高いN-ヘテロ環の濃度が明らかになった。
5つの窒素塩基に加えて、彼らの分析はプリン類のキサンチン、ヒポキサンチン、そしてニコチン酸（ビタミンB3）の存在を示した。JAMSTECの古賀敏紀博士は、チームメンバーとして次のように述べている：
「以前の研究では、小惑星リュウグウのサンプルからウラシルとニコチン酸が検出されましたが、他の4つの核酸塩基は存在しませんでした。ベンヌとリュウグウの間のN-ヘテロ環の存在量と複雑さの違いは、これらの小惑星が宇宙空間で晒されてきた環境の違いを反映している可能性があります。」
これらの発見は地球上の生命の構成要素がどこから来たかについて説得力のある証拠を提供しているが、いくつかの未解決の疑問が残されている。まず、アミノ酸は「鏡像」バージョンで作られる可能性がある。これは、複雑な生命体が左右対称（手、足、脳、肺、心臓など）を持つのと同様である。地球上の生命がほぼ例外なく左型を示す一方で、ベンヌのサンプルには両方が同じ割合で含まれている。これは、数十億年前の地球上のアミノ酸が同じ割合で存在していたが、その過程で左型に偏っていった可能性を示唆している。
これは、初期宇宙における物質と反物質、そして「通常の」物質がどのように優勢になったかについての理論と似ている。いずれにせよ、これらの発見は太陽系での生命の発生場所とその方法に関する継続的な研究における重要な要素となっている。Dworkinは次のように述べている：
「OSIRIS-RExは非常に成功したミッションでした。OSIRIS-RExのデータは、生命の可能性に満ちた太陽系の姿に重要な筆致を加えています。なぜ私たちは、今のところ地球上にのみ生命を見出し、他の場所では見つけていないのか、それが本当に魅力的な問いなのです。」
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