NASAのOSIRIS-RExが小惑星ベンヌのサンプルを地球に持ち帰ってから9ヶ月が経過した。これらのサンプルは太陽系の原始的で手つかずの物質の一部である。科学者たちの手に渡り、その研究によっていくつかの驚きが明らかになりつつある。
サンプル中の一部の物質は、ベンヌに水に関連した過去があったことを示している。
NASAがOSIRIS-RExのサンプリングミッションのためにベンヌを選んだ理由はいくつかある。まず、地球近傍小惑星（NEA）であるため、地球に比較的近い。また、直径約500メートルと大きくなく、安全なサンプリング手順を可能にするほどゆっくりと回転している。
しかし、最も重要な理由はおそらくその組成であろう。炭素質小惑星のサブタイプであるB型小惑星であり、有機分子を含んでいることを意味する。太陽系全体で有機分子を見つけることは、その起源と形成を追跡する一つの方法である。
地球にサンプルを持ち帰ることは、小惑星を研究する最良かつ最も完全な方法である。地球に落下した小惑星の破片は科学的に価値がある。しかし、その軽い物質の多くは単に地球の大気圏に入る際に燃え尽きてしまい、我々の理解に大きな隔たりを残す。
宇宙ミッションは常に何らかの形で私たちを驚かせる。そうでなければ、それらを送り出す動機が少なくなるだろう。今回の場合、サンプルにはOSIRIS-RExがベンヌを調査していた際に発見できなかった化学物質が含まれている。
この発見を報告する新しい研究が、学術誌『Meteoritics and Planetary Science』に掲載された。論文のタイトルは「Asteroid (101955) Bennu in the laboratory: Properties of the sample collected by OSIRIS-REx」である。共同筆頭著者は、OSIRIS-RExミッションの主任研究員であり、University of Arizona Lunar and Planetary LaboratoryのRegents Professor of Planetary SciencesであるDante S. Lauretta氏だ。この論文はサンプルの概要を示し、研究者が研究のためにサンプル材料を要求できるカタログとしての役割を果たす。
Laurettaは以下のようにプレスリリースで述べている。「これほど長い年月を経て、ついにベンヌからのOSIRIS-RExサンプルを詳しく調べる機会を得られたことは非常にエキサイティングです。このブレークスルーは、初期の太陽系に関する長年の疑問に答えるだけでなく、地球が生命を育む惑星として形成された過程について新たな探求の道を開きます。我々の概要論文で述べられた洞察は、さらなる好奇心を刺激し、より深く探求したいという意欲を駆り立てています」。
著者らは論文で次のように述べている。「我々は、この小惑星サンプルの配送と初期配分について説明し、初期分析から得られたその全体的な物理的、化学的、鉱物学的特性を紹介します。」120グラムのサンプルは数十億年前にさかのぼる。それは手つかずの状態、つまり形成されて以来溶融して再固化していないことを意味する。
NASAのジョンソン宇宙センターの宇宙物質キュレーションチームは、Advanced Imaging and Visualization of Astromaterials（AIVA）手順を使用して、サンプルとサンプリング機器の状態を文書化した。これはサンプルがまだグローブボックス内にある間に行われた。このグローブボックスはこの目的のために高度に反射するようになっている。これは何百もの画像を積み重ねる緻密なプロセスである。
全体的に、サンプルは暗い色をしている。しかし、その中には明るい物質が散在している。著者らは「一部の石は、脈や殻として現れる明るい物質によって斑点状に見える」と述べている。最大の破片は約3.5cm の長さだが、その多くは粉塵である。起伏のある形態を持つ石の密度が最も低く、斑点のある石の密度が最も高い。
著者らは「高反射相の一部は六角形の結晶習性を持つが、他は小さな球体、小板、十二面体の形のクラスターとして現れる」と述べている。コレクションには、非常に反射率の高い個別の破片も含まれている。
全体的に、物質は3つのカテゴリーに分類される：
- 表面が不均一な起伏のある物質。その表面はカリフラワーを思わせる丸みを帯びた盛り上がりと凹みを特徴とする。この物質は一般的に暗いが、微小な明るい物質を含んでいる。
- 破砕されて鋭い縁を持つ角のある粒子。これらは六角形や多角形の形状を持ち、層状になっているものもある。一般的に暗いが、一部の面は金属光沢を持ち、鏡面反射を示す。起伏のある物質と同様に、高反射率の包有物も含んでいる。
- 斑点状の粒子で、主に暗いが反射率の高い物質の層を持つ。反射性の物質は暗い物質の小さな亀裂を埋め、また明るい個別のフレークとしても現れる。
代表的なサンプルは、米国の他の機関でもプラズマ質量分析計、赤外分光計、X線コンピュータ断層撮影装置などの異なる機器を使用して分析された。これらの検査により、粒子密度や元素存在量などの他の情報が明らかになった。特に、水素、炭素、窒素、酸素の同位体情報を含んでいる。また、これらの存在量を他の小惑星のものと比較している。
しかし、この初期分析で際立っているのは、サンプルに含まれる蛇紋石やその他の粘土鉱物である。その存在は、地球のマントルが水に接触する中央海嶺で見られるものと類似している。
地球では、マントル物質と海水の接触によって粘土やその他の鉱物（炭酸塩、酸化鉄、硫化鉄など）も生成される。これらもベンヌのサンプルで見つかった。
しかし、一つの発見が他のすべてを凌駕している：水溶性リン酸塩の存在である。これらの化合物は地球の生物圏全体に存在し、生化学の重要な構成要素である。
JAXAのはやぶさ2ミッションは、小惑星リュウグウのサンプルで同様のリン酸塩を発見した。しかし、ベンヌのリン酸塩は異なる。他の小惑星サンプルとは異なり、包有物がなく、異なるサイズの粒子を持つ。ベンヌのサンプルに含まれるマグネシウムナトリウムリン酸塩は、水に関連した過去を示唆している。
Laurettaは次のように述べている。「ベンヌ上のリン酸塩の存在と状態は、他の元素や化合物とともに、この小惑星がかつて水に関連した過去を持っていたことを示唆しています。ベンヌはかつて、より湿潤な世界の一部であった可能性があります。ただし、この仮説にはさらなる調査が必要です。」
論文の中で、著者らはベンヌの過去についていくつかの仮説を概説している。そのうちの一つは、「…ベンヌの表面の主要な岩石学的特徴は、最も水による変質を受けた炭素質コンドライトの鉱物学的、岩石学的、組成的特性に密接に似ている」というものである。
ベンヌのサンプルは、この小惑星が化学的に原始的であることも示している。つまり、形成以来ほとんど変化していないということである。岩石は初期の生成以来溶融して再固化していない。小惑星の元素特性も太陽のものを反映している。
Laurettaは「私たちが持ち帰ったサンプルは、現在地球上で最大の未変質小惑星物質の貯蔵庫です」と述べている。
初期の研究はまた、ベンヌが炭素と窒素に富んでいることを示している。これは小惑星の起源を知る上で重要な手がかりである。これらの化学物質は生命の出現にも役割を果たしており、さらに興味をそそる。
Laurettaは次のように述べている。「これらの発見は、ベンヌのような小惑星から物質を収集し研究することの重要性を強調しています。特に、通常なら地球の大気圏に入る際に燃え尽きてしまう低密度の物質が重要です。この物質は、太陽系の形成過程と、地球上で生命が誕生する可能性のあった前生物的化学を解明する鍵を握っているのです。」
Harold Connollyは本研究の共著者であり、Sample Analysis Teamを率いるミッションサンプル科学者である。彼はまた、ニュージャージー州グラスボローのRowan Universityの教授であり、UArizonaの客員研究科学者でもある。Connollyは次のように述べている。「ベンヌのサンプルは魅力的に美しい地球外の岩石です。OSIRIS-REx Sample Analysis Teamによる分析は毎週新しい、時には驚くべき発見をもたらしており、地球のような惑星の起源と進化に重要な制約を与えるのに役立っています」。
そして、これは本当に始まりに過ぎない。これらの評価を手に入れ、サンプルがカタログ化されれば、世界中の研究科学者が自身の研究のためにサンプルを要求することになる。
さらなる秘密が明らかになるだろう。
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