Життя могло початися у космосі? Як «Хаябуса-2» розкрив таємницю походження органіки у Сонячній системі

П’ять років тому, 5 грудня 2020 року, космічний апарат «Хаябуса-2» скинув в атмосферу Землі капсулу зі зразками матеріалу, зібраними на астероїді Рюгу. Науковці досі досліджують їх і знаходять речовини, які можуть багато розповісти про минуле Сонячної системи.

Апарати «Хаябуса»

Про японську космічну програму зазвичай говорять як про щось, що сильно поступається американській, російській та китайській. Але є дещо, у чому вона перегнала всі вищеназвані. Це застосування інноваційних методів прискорення у космосі.

І якщо сонячні вітрила поки що так і лишаються експериментом, то використання іонних двигунів вже принесло дуже важливі результати. Йдеться про два апарати серії «Хаябуса», які доправили на Землю зразки з астероїдів. 5 грудня саме виповнюється 5 років, відколи другий із них скинув на нашу планету капсулу зі зразками астероїда Рюгу.

Задача доправлення матеріалу з астероїда є однією з найскладніших, яку досі вдавалося розв’язати при дослідженні Сонячної системи. Треба досягти небесного тіла, що розташоване набагато далі, ніж Місяць, вийти на його орбіту, здійснити посадку, відібрати пробу і повернутися назад.

Невеликий розмір, а значить і сила тяжіння, робить цю задачу простішою. Однак для апаратів зі звичайними хімічними рушіями вона все одно лишається недосяжною. Інша річ — іонні двигуни, у яких заряджені частинки прискорюються магнітним полем. Тяга в них невелика, зате швидкість струменю в кілька разів перевищує ту, що забезпечують ракети, які виводять апарати на орбіту.

Завдяки цьому паливо можна використовувати набагато економніше і підтримувати прискорення набагато довше. І це якнайкраще підходило задачам польоту до астероїда. На апаратах «Хаябуса», назва яких відсилає до сокола-сапсана, було по 4 двигуни. Вони живилися від сонячних панелей, використовували як робоче тіло ксенон і забезпечували прискорення апарата вагою у 510 кг.

На борту також містилися контейнери для зразків і пристрій для їхнього збору, системи зв’язку та обладнання, необхідне для посадки на астероїд. Також на першому з апаратів був невеликий робот, а на другому — цілих два, плюс нерухомий модуль MASCOT.

Політ «Хаябуси-2»

Політ «Хаябуси-2» повністю визначався результатами подорожі першого апарата, а вона була вкрай проблемною. Від його старту у 2003 році передбачалося, що ще до 2007-го він має встигнути зібрати зразки з навколоземного астероїда Ітокава і повернутися на Землю. Але в польоті весь час щось відбувалося.

Спочатку під час першої посадки «Хаябуса» втратив мініатюрного робота MINERVA, який просто не втримався на поверхні й відлетів у космос. Потім сам апарат досить невдало доторкнувся до поверхні космічного каменю, через що до самого кінця не було зрозуміло, чи зміг він зібрати матеріал. І, нарешті, на зворотному шляху до Землі у нього відмовила рушійна установка, через що він навіть деякий час вважався втраченим.

Зрештою, фахівцям вдалося запустити деякі з іонних двигунів, і «Хаябуса» зміг аж у 2010 році дістатися Землі та скинути на поверхню капсулу зі зразками. Вона, до речі, виявилася зовсім не порожньою і подарувала науковцям перший зразок матеріалу, доправлений з астероїда. Але було зрозуміло, що треба другий захід, щоб цього разу все виконати до ладу.

Таким став політ «Хаябуси-2», який розпочався 3 грудня 2014 року. Ціллю був обраний вуглистий астероїд 162173, який належав до навколоземної групи Аполлона. Вже під час польоту зонда 2015 року він отримав назву Рюгу на честь палацу дракона-володаря морів з японської казки про Урашімо Таро.

7 липня 2018 року «Хаябуса-2» вийшов на орбіту навколо Рюгу, який мав діаметр 920 м і формою нагадував горіх. 21 вересня того ж року на поверхню були спущені два невеликих роботи. Цього разу вони змогли достатньо довго протриматися на його поверхні й передати на Землю знімки. Потім 3 жовтня на поверхню сів модуль MASCOT, який зміг провести дослідження хімічного складу Рюгу на місці.

Але дослідники на Землі все ж хотіли б отримати щось для своїх лабораторій. Тож 22 лютого 2019 року вже сам зонд опустився на поверхню Рюгу та взяв зразки матеріалу з його поверхні. Але й це ще було не все. Японські дослідники хотіли отримати також матеріали з його глибини. Тому зонд злетів з астероїда і 5 квітня того ж року вистрілив по ньому мідним снарядом.

У результаті утворився кратер, а деякі зразки породи з глибини астероїда осіли на поверхню поблизу нього. Вони-то й були потрібні «Хаябусі-2», який 11 липня 2019-го вдруге сів на поверхню астероїда, заповнив ще один контейнер і злетів. Зонд залишався на орбіті Рюгу до 13 листопада 2019 року. Дорогою у нього відмовив один з іонних двигунів, але це не стало на заваді завершення місії.

Що дізналися науковці зі зразків Рюгу

5 грудня 2020 року «Хаябуса-2» скинув капсулу зі зразками, зібраними на Рюгу, в атмосферу Землі. Вона здійснила посадку на полігоні Вумера в Австралії. Команда фахівців достатньо швидко підібрала її й доправила до лабораторії, де її відкрили та почали вивчення зразків.

Перше, на що звернули увагу науковці під час вивчення зразків, — це те, що вони нагадують чорний пісок. Ґрунт, доправлений «Хаябусою-2», виявився найтемнішим з усіх видобутих у космосі зразків. Це, а також хімічний аналіз, дозволило встановити зв’язок між Рюгу та вуглистими метеоритами, знайденими на Землі.

Визначення ж фізичних характеристик цих зразків показало, що вони достатньо крихкі та пористі. І це дозволило розгадати давню загадку: чому вуглистих астероїдів достатньо багато в космосі, а метеоритів аналогічного складу на Землі знайдено дуже мало. Виявляється, вони не переживають зіткнення з атмосферою нашої планети, повністю руйнуючись у ній.

Друге важливе відкриття було опубліковане у січні 2025 року. У складі зразків із Рюгу знайшли карбонат і сульфат натрію, а також хлориди. А вони могли утворитися тільки в умовах гарячої води.

Це означає, що раніше астероїд був частиною якогось значно більшого тіла, яке перебувало ближче до Сонця. Можливо, він належить до групи Евлалії чи Пулани. За підрахунками науковців, вік Рюгу складає лише 8,9 млн років.

Третє важливе відкриття, здійснене під час дослідження зразків з капсули «Хаябуси-2», полягає в тому, що у складі Рюгу виявили купу органічних речовин. Це всі двадцять основних амінокислот, аліфатичні аміни, карбонові кислоти, ароматичні вуглеводні та азотовмісні гетероциклічні сполуки.

Можливо, саме ця новина є найважливішою з усіх. Бо попри те, що Рюгу відірвався від батьківського тіла відносно недавно, сам матеріал, з якого він складається, залишився з часів утворення Сонячної системи. А це означає, що вже в ті часи у ній, безпосередньо у міжпланетному просторі, були присутні всі компоненти для біологічної еволюції.

Питання, де вона розпочалася, давно не дає спокою науковцям. Цілком можливо, що перші біохімічні реакції ішли навіть не у протопланетному диску, а ще у тій газопиловій хмарі, з якої утворилася Сонячна система. Зразки з Рюгу свідчать на користь цієї теорії.

Ще не кінець

Але й це ще не все. Скинувши капсулу зі зразками, «Хаябуса-2» не згорів в атмосфері Землі, як це зробив його попередник. Він полетів далі, а отже, місія продовжується навіть через 11 років після свого початку. У апарата залишилися три двигуни й паливо до них, а також апаратура для фотографування та дистанційного дослідження астероїдів.

І тепер японський зонд виконує продовжену місію. Уже в липні 2026-го він має пролетіти повз астероїд (98943) Торіфуне, який належить до класу силікатних і має діаметр близько 500 м. Очікується, що «Хаябуса-2» пролетить на відстані 10 км від нього.

Після цього зонд продовжить обертатися навколо Сонця і 2031 року зблизиться з 1998 KY₂₆. Як і інші об’єкти, які досліджував «Хаябуса-2», він належить до навколоземних астероїдів групи Аполлона. Однак спостереження за цим космічним каменем, діаметр якого складає лише 11 м, показали, що він може бути надзвичайно цікавим.

У 2023 році, вже після того, як подальшу програму польоту «Хаябуса-2» затвердили, 1998 KY₂₆ класифікували як темну комету. У цього астероїда не утворюється хвоста чи коми, але він зазнає прискорення, подібного до кометного. Очікується, що на ньому є чимало води, тож цікаво буде під час прольоту дізнатися, чи не випаровується щось із його поверхні, створюючи реактивні струмені.

Але можливо, що і після цього місія «Хаябуса-2» не завершиться. Якщо його апаратура лишиться функціональною, а ксенону в баках вистачить на нові маневри, то його місія знову може бути продовжена.