小行星贝努(Bennu)是由亚利桑那大学领导的NASA OSIRIS-REx样本返回任务的目标，它混合了来自太阳系各处甚至太阳系外的物质。在过去的几十亿年里，它独特而多样的成分因与水的相互作用以及恶劣的太空环境而发生了变化。

这些细节来自三篇新发表的论文，这些论文基于对OSIRIS-REx探测器于2023年送回地球的贝努样本的分析。OSIRIS-REx样本分析活动由阿尔伯塔大学月球与行星实验室(LPL)协调，来自世界各地的科学家参与其中。LPL的研究人员参与了所有三项研究，并领导了其中两项研究。

“这项工作是望远镜无法完成的，”阿尔伯塔大学月球与行星实验室副教授、其中一篇出版物的共同主要作者杰西卡·巴恩斯说。

“我们终于能够说出关于这颗我们梦想已久的小行星的事情，并且最终带回了它的样本，这真是太令人兴奋了。”

贝努是由一颗较大的“母”小行星的碎片构成的，这颗小行星在与另一颗小行星相撞后解体，很可能位于火星和木星轨道之间的小行星带中。

这颗母小行星由不同来源的物质组成——靠近太阳、远离太阳以及来自其他恒星——这些物质在 40 多亿年前太阳系形成时聚集在一起。

这些发现是发表在《自然天文学》杂志上的一篇论文的主题，该论文由巴恩斯和安·阮与美国宇航局休斯顿约翰逊航天中心的天体材料研究和探索科学部共同领导。

巴恩斯说：“贝努的母小行星可能形成于太阳系的外部，可能位于巨行星木星和土星之外。”

“我们认为这颗母体是被一颗即将来临的小行星撞击并粉碎的。然后碎片重新组装，这种情况可能重复了好几次。”

通过分析OSIRIS-REx探测器带回的样本，巴恩斯和她的同事们获得了迄今为止最全面的OSIRIS-REx历史快照。巴恩斯表示，其中一项发现是发现了大量的星尘，这些物质在太阳系形成之前就已存在。

这些最古老物质的发现，部分得益于亚利桑那大学柯伊伯-亚利桑那天体材料分析实验室的纳米二次离子质谱仪 (NanoSIMS )。该仪器能够在纳米尺度上揭示样本的同位素(化学元素的变体)。这些微小的星尘颗粒可以通过其与太阳系中形成的物质相比不同寻常的同位素组成来识别。

巴恩斯说：“这些是来自其他早已死亡的恒星的星尘碎片，这些碎片被纳入了我们太阳系形成的气体和尘埃云中。”

“此外，我们还发现了同位素高度异常的有机物质，它们可能是在星际空间形成的，我们还发现了在更靠近太阳的地方形成的固体，这是我们首次证明所有这些物质都存在于贝努鸟中。”

贝努小行星和类似的小行星龙宫(由日本隼鸟 2 号任务于 2019 年采样)的样本与地球上发现的化学性质最原始的陨石之间的化学和同位素相似性表明，它们的母小行星可能形成于早期太阳系的共同区域。

然而，研究人员在贝努样本中观察到的差异可能表明该地区的起始物质随着时间的推移而发生了变化，或者没有像一些科学家认为的那样混合均匀。

分析表明，母小行星中的部分物质在经历了涉及热和水的各种化学过程，甚至经历了导致贝努形成的能量碰撞之后依然存在。

然而，正如发表在《自然地球科学》杂志上的第二篇论文所报告的那样，大多数物质都是通过热液过程转化的。事实上，该研究发现，母小行星中的矿物质很可能随着时间的推移，由于与水的相互作用而形成、溶解和重新形成。

“我们认为贝努的母小行星从外太阳系吸收了大量冰物质，这些冰物质随着时间的推移而融化，”柯伊伯-亚利桑那实验室主任汤姆·泽加 (Tom Zega) 说，他与史密森尼博物馆陨石馆长蒂姆·麦考伊 (Tim McCoy) 共同领导了这项研究。

研究小组发现的证据表明，硅酸盐矿物会在约 25 摄氏度或室温的相对低温下与产生的液态水发生反应。

这些热量可能是贝努母小行星最初形成时，在吸积过程中残留的，也可能是其后期撞击产生的，可能与小行星深处放射性元素的衰变有关。泽加认为，这些被困住的热量可能融化了小行星内部的冰。

“现在液体与固体接触，并加热——所有化学反应都需要这些条件，”他说。“水与矿物质发生反应，形成了我们今天所看到的：80%的矿物质内部都含有水，这些样品是在数十亿年前太阳系仍在形成时形成的。”

贝努物质的转变并未就此结束。第三篇论文也发表在《自然地球科学》杂志上，报告称贝努粒子表面存在微小陨石坑和曾经熔化的岩石的微小飞溅——这些迹象表明这颗小行星曾遭受过微陨石撞击。

这些撞击，加上太阳风的影响，被称为“太空风化”，是因为贝努没有大气层保护而发生的。根据这项由美国宇航局约翰逊航天中心的林赛·凯勒和普渡大学的米歇尔·汤普森领导的研究，这种风化作用的发生速度比传统观点认为的要快得多。

作为45亿年前行星形成时残留的物质，小行星记录了太阳系的历史。但泽加表示，这些残留物中的许多可能与地球上发现的陨石所揭示的有所不同，因为不同类型的流星(小行星碎片)可能会在大气层中燃烧殆尽，而永远不会落到地面。

他补充道：“那些落到地面的陨石可能会与地球大气层发生反应，特别是如果陨石坠落后没有被迅速回收的话，这就是为什么 OSIRIS-REx 等样本返回任务至关重要。”

更多信息： Barnes & Nguyen 等人，《贝努母小行星吸积物质的种类和起源》，《自然天文学》(2025 年)。Zega & McCoy 等人，贝努样品热液蚀变的矿物学证据，《自然地球科学》 (2025)。Keller & Thompson 等人，Bennu 小行星样本的空间风化效应，《自然地球科学》(2025 年)。期刊信息：《自然地球科学》、《自然天文学》