貝努小行星樣本發現多種構成生命的基本物質

2020 年 10 月，美國太空總署（NASA）OSIRIS-REx 太空探測器成功登陸距地球 3.2 億公里的小行星貝努（Bennu），並從鬆散地表收集約 120 公克塵埃與岩石樣本，2023 年 9 月封存後返航，並順利降落美國猶他州沙漠。團隊詳細分析這些珍貴樣本，顯示太陽系形成初期，貝努的母天體可能曾有液態水，成果提供太陽系形成初期環境的化學組成重要線索。

▲ 密封的貝努小行星岩石與礦物樣本。（Source：Erika Blumenfeld & Joseph Aebers / JSC）

太陽系形成初期遺跡

小行星是太陽系形成初期，無法形成行星的天體碎裂後的殘餘物，也因此有多樣形態、大小及化學組成。貝努被選為OSIRIS-REx任務的目標，主要是因為從地球望遠鏡觀測資料顯示，貝努小行星富含碳及水合黏土礦物，可能與地球最原始的碳質球粒隕石（carbonaceous chondrites）性質相似。與隕石樣本不同的是，從小行星直接採集的樣本未經大氣層摩擦燃燒破壞，或掉落地面後受地球環境影響，保存最原始樣貌，並為太陽系演化、行星形成過程及太陽系構成生命基本物質的來源提供關鍵性線索。

▲ 團隊在無塵室處理OSIRIS-REx攜帶密封樣本的返回艙。（Source：Keegan Barber / NASA）

發現鹽類礦物

為避免遭地球環境污染，樣本攜回地球後立即存入充滿氮氣的密封裝置，科學家以外部手套操作處理。分析貝努塵埃顆粒結構時，團隊驚訝發現小天體極為罕見的鹽類礦物：岩鹽（halite）與鉀石鹽（sylvite）。岩鹽可溶於水，所知隕石樣本極為罕見。團隊還發現其他物質：碳酸鈉（俗稱蘇打）、磷酸鹽、硫酸鹽及氟化物等其他鹽類礦物。這些礦物通常為鹽水蒸發後沉積而成，類似地球鹽湖沉積物。發現顯示，小行星貝努的母天體可能擁有液態鹽水環境，蒸發過程留下鹽類沉積物，成為太陽系形成初期水循環的重要跡證。

▲ 小行星貝努樣本發現碳酸鈉（圖示）等多種礦物質的微小結晶。（Source：Timothy McCoy / Smithsonian）

有機化合物與構成生命的物質

除了鹽類礦物，天文學家還在貝努樣本發現大量有機分子，包括14種與地球生物過程相關的胺基酸，以及某些未在已知生物體發現的胺基酸。還檢測到氨（ammonia）及全部五種RNA與DNA核鹼基（nucleobases）。雖然未在貝努發現生命，但結果表明，小行星貝努的母天體曾有富含碳與鹽水的環境，以及適合形成生命的基本條件。這研究支持鹽類礦物對有機化合物形成過程的催化作用，對外星生命與生命起源有重大意義。

▲ 2023年9月，裝有小行星貝努原始樣本的返回艙降落美國猶他州沙漠。（Source：Keegan Barber / NASA）

未來研究與探索

貝努小行星樣本分析成果為研究太陽系外圍冰質天體提供新觀點，天文學家據此推測土星衛星土衛二（Enceladus）與矮行星穀神星（Ceres）都可能有地下鹽水海洋，這些天體是否具孕育生命的潛力仍是未解之謎。團隊仍持續分析珍貴樣本，並研究小行星貝努母天體的演化歷史，拓展早期太陽系形成環境與潛在生命起源的理解。