ماموریت بلندپروازانه برای آوردن نمونه از سیارک بِنّو و بازگرداندن آن به زمین اکنون نتایج خود را نشان میدهد. درست همانطور که دانشمندان امیدوار بودند، این سیارک جزئیاتی شگفتانگیز از روزهای نخستین منظومه شمسی را آشکار میکند. پژوهشها نشان میدهد که بِنّو تنها یک تکه سنگ فضایی ساده نیست؛ بلکه در درون خود موادی نه تنها از منظومه شمسی، بلکه حتی از فراتر از آن را نیز جای داده است.
سیارک بِنّو هر شش سال یکبار در مدار خود به زمین نزدیک میشود. به همین دلیل در ردهی «سیارک نزدیک به زمین» (NEA) و همچنین «جرم بالقوه خطرناک» (PHO) دستهبندی میشود. هنگامی که ناسا ماموریت OSIRIS-REx را طراحی کرد، انتخاب بِنّو نتیجهی بررسیهای دقیق علمی و مهندسی روی چندین گزینهی احتمالی بود. این انتخاب به این دلیل انجام شد که بِنّو هم در نزدیکی زمین قرار دارد و هم یک سیارک کربنی اولیه است. از سوی دیگر، بِنّو بهاندازهی کافی بزرگ بود که بتوان از مدار آن نمونهبرداری کرد و تحلیل طیفی سطح آن نشان میداد که شامل موادی غنی از کربن و کانیهای هیدراته است؛ موادی که دانشمندان مشتاق مطالعهی آنها بودند.
اکنون نزدیک به ۹ سال پس از پرتاب OSIRIS-REx، نمونههای این سیارک در آزمایشگاههای مختلف جهان مورد بررسی قرار گرفتهاند. سه مقالهی تازه منتشر شده نشان میدهند که بِنّو از موادی شکل گرفته است که بخشی از آنها متعلق به منظومه شمسی و بخشی نیز خارج از آن است. همچنین این مطالعات نشان میدهند که بخشی از مواد بِنّو در اثر قرار گرفتن در معرض «هوا و اقلیم فضایی» (Space Weathering) و همچنین برهمکنش با آب تغییر یافتهاند.
جسیکا بارنز، استادیار آزمایشگاه قمری و سیارهای دانشگاه آریزونا و نویسندهی اصلی یکی از این مقالات، میگوید:
«این نوع پژوهشها را نمیتوان فقط با تلسکوپ انجام داد. هیجانانگیز است که سرانجام میتوانیم دربارهی سیارکی چنین دقیق صحبت کنیم که سالها رویای سفر به آن را داشتیم و اکنون توانستهایم نمونههایی واقعی از آن به زمین بیاوریم.»
خاستگاه بِنّو
بدن اصلی بِنّو بخشی از خانوادهی سیارکهای پولانا (Polana) بوده است. برخوردهای متعدد باعث شکلگیری بِنّو از دل آن جرم مادر شدهاند. این جرم اولیه شامل موادی از درون منظومه شمسی و بیرون آن بود؛ بنابراین بِنّو نیز چنین ترکیبی را در خود دارد: موادی نزدیک به خورشید، موادی از فاصلههای بسیار دور و حتی ذراتی از ستارگان دیگر. جرم مادر بِنّو بیش از چهار میلیارد سال پیش، همزمان با تولد منظومه شمسی، از این مخلوط متنوع بهوجود آمد.
بارنز در توضیح میگوید: «جرم مادر بِنّو احتمالاً در بخشهای بیرونی منظومه شمسی، حتی فراتر از سیارههای غولپیکر مانند مشتری و زحل، شکل گرفته است. سپس بر اثر برخورد یک سیارک ورودی خرد شد و تکههای آن دوباره به هم پیوستند. این فرایند ممکن است چندین بار تکرار شده باشد.»
مقالهای با عنوان «تنوع و خاستگاه مواد در جرم مادر بِنّو» بهطور کامل این موضوع را شرح میدهد. در این مقاله آمده است:
«اولین اجرام منظومه شمسی موادی را از ستارگان، ابر مولکولی پیشخورشیدی و قرص پیشسیارهای به دست آوردند. سیارکهایی که دچار تمایز سیارهای نشدهاند، همچنان شواهدی از این مواد اولیه را در خود حفظ کردهاند.»
ترکیب شیمیایی و دگرگونیها
نمونههای بِنّو نشان میدهند که بسیاری از مواد سطح آن تحت تأثیر واکنشهای آبگرمایی (هیدروترمال) تغییر یافتهاند؛ بهگونهای که ترکیب ایزوتوپی، شیمیایی و کانیشناسی آنها دگرگون شده است. با این حال، همهی نمونهها چنین تغییراتی را تجربه نکردهاند. در مقاله آمده است:
«برخی مواد اولیه توانستهاند از دگرگونی گستردهی آبی روی جرم مادر بِنّو جان سالم به در ببرند. این شامل دانههای پیشخورشیدی از ستارگان کهن، مواد آلی از نواحی بیرونی منظومه شمسی یا ابر مولکولی، جامدات دیرگداز نزدیک خورشید و گرد و غبار غنی از ایزوتوپهای تیتانیوم نوترونی است.»
یکی از جالبترین یافتهها، وجود فراوان مواد منشأگرفته از فراتر از منظومه شمسی است. این گرد و غبار ستارهای کهن، پیش از شکلگیری منظومه شمسی بهوجود آمده و ترکیب ایزوتوپی خاص آن نشاندهندهی خاستگاهی متفاوت است. به بیان دیگر، دستورالعمل بِنّو پیچیدهتر از آن چیزی است که پیشتر تصور میشد.
بارنز میگوید:
«اینها ذراتی از غبار ستارهای هستند که از ستارگان مدتها پیش مرده باقی ماندهاند و در ابر گاز و غباری که بعدها منظومه شمسی را شکل داد، وارد شدند. علاوه بر آن، مواد آلی با ایزوتوپهای غیرعادی یافتیم که احتمالاً در فضای میانستارهای شکل گرفتهاند. همچنین جامداتی داریم که نزدیک خورشید تشکیل شدهاند و برای نخستین بار نشان میدهیم که همهی این مواد در بِنّو حضور دارند.»
شواهد دگرگونیهای آبی
دومین مقاله با عنوان «شواهد کانیشناسی برای تغییرات آبگرمایی در نمونههای بِنّو» نشان میدهد که بیشتر مواد بِنّو دچار واکنشهای هیدروترمال شدهاند. به گفتهی نویسندگان:
«این شواهد نشان میدهند که کانیهای اولیه توسط سیالی که در طول زمان تکامل یافته تغییر کردهاند و این فرایند به خوردگی، انحلال و رسوبگذاری دوباره انجامیده است.»
تام زگا، مدیر آزمایشگاه «کوایپر-آریزونا» و نویسندهی همکار این مطالعه میگوید:
«ما فکر میکنیم جرم مادر بِنّو مقدار زیادی یخ از نواحی بیرونی منظومه شمسی جذب کرده بود. این یخ به مرور زمان ذوب شد. گرمای باقیمانده از شکلگیری بِنّو یا انرژی ناشی از برخوردها میتوانسته یخ را ذوب کند. سپس آب آزادشده با کانیهای سیلیکاتی واکنش داد و واکنشهای هیدروترمالی را رقم زد که ترکیب نمونهها را تغییر داد.»
او ادامه میدهد:
«وقتی آب در تماس با جامد و در حضور گرما قرار میگیرد، همهچیز برای آغاز شیمی مهیاست. این واکنشها باعث شدند که امروز نمونههایی ببینیم که در آنها ۸۰ درصد کانیها درونی آب دارند؛ کانیهایی که میلیاردها سال پیش و در هنگام شکلگیری منظومه شمسی ایجاد شدهاند.»
فرسایش فضایی و برخوردهای ریزشهابسنگی
سومین مقاله با عنوان «تأثیرات هوازدگی فضایی بر نمونههای سیارک بِنّو» نشان میدهد که برخورد ریزشهابسنگها و تابش خورشیدی سطح بِنّو را تغییر دادهاند. نویسندگان میگویند:
«فرایندهای هوازدگی فضایی که عمدتاً ناشی از برخورد ریزشهابسنگها و تابش خورشیدی هستند، ترکیب کانیشناسی و شیمیایی سطحهای نمایان را تغییر میدهند.»
مقایسهی نمونههای بِنّو با سیارکهای ریوگو و ایتوکاوا نشان میدهد که برخورد ریزشهابسنگها ممکن است نقشی فعالتر و سریعتر در هوازدگی سطوح سیارکی داشته باشند، بهویژه در سیارکهای کربنی. برخی ذرات نمونه حتی اثرات مستقیم برخورد ریزشهابسنگها را بر خود دارند. با توجه به نبود جو در اطراف بِنّو، سطح آن همواره در معرض این برخوردها و باد خورشیدی بوده است.
یافتهها نشان میدهد که هوازدگی فضایی در بِنّو بسیار سریعتر از آن چیزی رخ میدهد که پیشتر تصور میشد. بهطور نمونه، رسوبات ذوبشده در کمتر از ۰.۵ درصد نمونههای ایتوکاوا، ۲ درصد ذرات ریوگو و ۲۰ درصد ذرات بِنّو مشاهده شدهاند. این آمار بیانگر نقش بسیار مهمتر برخوردهای ریزشهابسنگی است.
اهمیت ماموریت بازگشت نمونهها
بیشتر قطعات سیارکی که به زمین میرسند هنگام ورود به جو میسوزند. حتی شهابسنگهایی که به زمین میافتند، در معرض جو قرار میگیرند و بهسرعت تغییر میکنند. به همین دلیل است که ماموریتهایی مانند OSIRIS-REx اهمیت حیاتی دارند. زگا میگوید:
«اگر شهابسنگها بلافاصله پس از سقوط جمعآوری نشوند، در تماس با جو زمین تغییر میکنند. به همین خاطر، ماموریتهای بازگرداندن نمونه مانند OSIRIS-REx بسیار ارزشمند و حیاتیاند.»
