NASA小行星樣本揭開太空與地球鹽湖的驚人聯絡

美國國家航空暨太空總署（NASA），作為美國政府負責民用太空計劃以及航空和航天研究的機構，自1958年依據《國家航空暨太空法案》成立以來，一直引領著美國的太空探索工作，諸如阿波羅登月任務、天空實驗室太空站以及太空梭計劃等。而NASA的OSIRIS - REx任務，更是有了令人震驚的發現。

2016年發射的起源、光譜解釋、資源識別、安全 - 表土探測器（OSIRIS - REx）太空船，旨在幫助天文學家研究行星如何形成、生命如何起源，同時提升我們對近地小行星的認識。這次任務揭示了小行星貝努（Bennu）與地球的瑟爾斯湖（Searles Lake）之間存在著宇宙聯絡。它們都含有由鹹水蒸發形成的礦物，這暗示著貝努的母天體曾經擁有液態儲存庫。這些礦物甚至有機分子的發現表明，塑造地球地貌的化學過程，早在數十億年前的深空就已經發生了。

多年來，岩石愛好者們常常聚集在加州莫哈韋沙漠的瑟爾斯湖，手持撬棍和鎬，在乾涸的湖床上挖掘，尋找像巖鹽、天然鹼、方解石和白雲石等引人注目的礦物沉積物。與此同時，NASA的科學家們也在深空尋找著許多相同的水溶性礦物。

2016年，NASA發射了一輛廂型車大小的太空船OSIRIS - REx，前往研究一顆名為貝努的遙遠小行星。這顆菱形的碎石堆小行星每六年就會靠近地球一次。科學家們認為，它是在10億到20億年前，一顆較大的小行星因巨大碰撞而破碎形成的。

2020年，OSIRIS - REx短暫降落在貝努的表面，收集了4.3盎司的鬆散岩石和塵埃，並安全儲存樣本以便返回地球。2023年9月，太空船釋放了一個迷你冰箱大小的太空艙，帶著樣本以降落傘著陸在猶他州。從那時起，科學家們就開始使用顯微鏡、質譜儀和CT掃描器等裝置對這些黑色粉末狀樣本進行研究。

他們在《自然》雜誌的一篇新報告中指出，研究結果顯示出了富含鈉和碳酸鹽的鹽類，即蒸發鹽的存在證據。這些礦物很可能是在大約45億年前太陽系早期，一個潮濕、泥濘的原行星地下，鹽水逐漸蒸發形成的。

史密森尼國家自然歷史博物館的隕石策展人兼該研究的共同負責人蒂姆·麥科伊（Tim McCoy）表示，地球上很少有地方能產生出與貝努樣本中相似的蒸發鹽組合，瑟爾斯湖就是研究得最透徹的地方之一。儘管在貝努上發現的礦物比瑟爾斯湖的礦物形成時間更早，但它們都是在相似的鹹水、潮濕條件下形成的。2024年8月15日，陸地衛星8號上的運營型陸地成像儀（OLI）拍攝了本頁頂部的影象，展示了大部分乾涸的湖床。該湖以探礦者和硼砂礦工約翰·溫普爾·瑟爾斯（John Wemple Searles）的名字命名，他在1873年開始用騾子從湖中運出白色礦物。

一個半世紀後，採礦的痕跡仍然到處可見。在影象西北角靠近特羅納（Trona）的地方，可以看到一個露天礦和各種工業設施。特羅納是一個於1913年建立的公司城鎮，在第一次世界大戰期間是火藥中鉀肥的主要來源。如今，色彩斑斕的矩形蒸發池仍然在從富含鹽分的鹵水中濃縮純鹼、鹽和鋰等有價值的礦物。

像瑟爾斯湖這樣的鹼湖之所以引起行星地質學家的興趣，部分原因是它們含有高鹼性的水。其鹵水中含有鈉、碳酸鹽和氯離子的混合物，富含磷酸鹽——這是一種對有機分子發展至關重要的物質，包括一些參與遺傳物質、細胞膜和其他被認為對生命形成至關重要的成分。NASA的科學家們最近還宣佈，在貝努樣本中發現了有機分子，其中包括一些生命所需的成分。

水是一種非常好的溶劑，像氯化鈉（NaCl）或碳酸鈣（CaCO₃）等常見鹽類很容易溶解在其中。在分子水平上，鹽類會分解成帶正電或負電的離子，如鈉（Na⁺）、氯（Cl⁻）或鈣（Ca⁺），溶解時會被水分子包圍。當富含離子的鹵水中的水分被去除時，情況則相反，離子會結合並結晶成鹽。

在瑟爾斯湖，礦物通常會按照可預測的順序在類似浴缸環的區域中形成，碳酸鈣和碳酸鎂首先形成，接著是硫酸鈣和碳酸鈉在中間環形成。最濃縮的鹵水會在湖中心沉積鈉和鉀的氯化物和氟化物。如果離子濃度足夠高，礦物也可以直接從流體中沉澱出來，而無需蒸發，早期可能就是這種情況。

麥科伊表示，在貝努的母天體上，沉澱過程也是以這兩種方式發生的。研究人員在小行星樣本中鑑定出了11種可能在液態水中形成的礦物。其中有6種——天然鹼、巖鹽、碳鈣鈉石、芒硝、方解石和白雲石——在瑟爾斯湖也有發現。上圖的掃描電子顯微鏡影象顯示了在貝努上發現的天然鹼（一種碳酸鈉礦物）的近照。每根針狀物寬度不到1微米，長5到10微米；而人類頭髮的寬度約為100微米。在瑟爾斯湖，天然鹼通常被加工生產純鹼。