Förra året, forskare med NASA:s Dawn-uppdrag tillkännagav upptäckten av organiskt material - kolbaserade föreningar som är nödvändiga komponenter för livet - exponerat i fläckar på ytan av dvärgplaneten Ceres. Nu, en ny analys av Dawn-data från Brown University-forskare tyder på att dessa plåster kan innehålla ett mycket större överflöd av organiska ämnen än vad man ursprungligen trodde.

Resultaten, publicerades nyligen i Geofysiska forskningsbrev , väcka spännande frågor om hur dessa organiska ämnen kom till ytan av Ceres, och metoderna som används i den nya studien kan också ge en mall för tolkning av data för framtida uppdrag, säger forskarna.

"Vad det här dokumentet visar är att du kan få riktigt olika resultat beroende på vilken typ av organiskt material du använder för att jämföra med och tolka Ceres-data, sa Hannah Kaplan, en postdoktor vid Southwest Research Institute som ledde forskningen samtidigt som hon avslutade sin Ph.D. på Brown. "Det är viktigt inte bara för Ceres, men också för uppdrag som snart kommer att utforska asteroider som också kan innehålla organiskt material."

Organiska molekyler är de kemiska byggstenarna för livet. Deras upptäckt på Ceres betyder inte att liv existerar där eller någonsin existerat där; icke-biologiska processer kan ge upphov till organiska molekyler också. Men eftersom livet som vi känner det inte kan existera utan organiskt material, forskare är intresserade av hur det distribueras genom solsystemet. Närvaron av organiskt material på Ceres väcker spännande möjligheter, särskilt för att dvärgplaneten också är rik på vattenis, och vatten är en annan nödvändig komponent för livet.

Den ursprungliga upptäckten av organiska ämnen på Ceres gjordes med hjälp av den synliga och infraröda (VIR) spektrometern på rymdfarkosten Dawn, som gick i omloppsbana runt dvärgplaneten 2015. Genom att analysera mönstren i vilka solljus interagerar med ytan – att noga titta på vilka våglängder som reflekteras och vilka som absorberas – kan forskare få en uppfattning om vilka föreningar som finns på Ceres. VIR-instrumentet plockade upp en signal som överensstämmer med organiska molekyler i regionen Ernutet-kratern på Ceres norra halvklot.

För att få en första uppfattning om hur rikliga dessa föreningar kan vara, den ursprungliga forskargruppen jämförde VIR-data från Ceres med laboratoriereflektansspektra för organiskt material som bildats på jorden. Baserat på den standarden, forskarna drog slutsatsen att mellan sex och 10 procent av den spektrala signaturen de upptäckte på Ceres kunde förklaras av organiskt material.

Men för denna nya forskning, Kaplan och hennes kollegor ville ompröva dessa data med en annan standard. Istället för att förlita sig på jordstenar för att tolka data, laget vände sig till en utomjordisk källa:meteoriter. Vissa meteoriter - bitar av kolhaltig kondrit som har fallit till jorden efter att ha kastats ut från primitiva asteroider - har visat sig innehålla organiskt material som skiljer sig något från vad som vanligtvis finns på vår egen planet. Och Kaplans arbete visar att den spektrala reflektansen hos de utomjordiska organiska ämnen är skild från den hos jordiska motsvarigheter.

"Vad vi finner är att om vi modellerar Ceres-data med hjälp av utomjordiska organiska ämnen, som kan vara en mer lämplig analog än de som finns på jorden, då behöver vi mycket mer organiskt material på Ceres för att förklara styrkan av den spektrala absorptionen som vi ser där, ", sade Kaplan. "Vi uppskattar att så mycket som 40 till 50 procent av den spektrala signalen vi ser på Ceres förklaras av organiska ämnen. Det är en enorm skillnad jämfört med de sex till 10 procent som tidigare rapporterats baserat på terrestra organiska föreningar."

Om koncentrationen av organiska ämnen på Ceres verkligen är så hög, det väcker en mängd nya frågor om källan till det materialet. Det finns två konkurrerande möjligheter för var Ceres ekologiska produkter kan ha kommit ifrån. De kunde ha producerats internt på Ceres och sedan exponerats på ytan, eller så kunde de ha levererats till ytan genom ett nedslag från en organiskt rik komet eller asteroid.

Den här nya studien tyder på att om det organiska materialet levererades, då skulle de potentiella höga koncentrationerna av de organiska ämnen vara mer förenliga med en komets nedslag snarare än en asteroid. Kometer är kända för att ha betydligt högre inre mängder av organiska ämnen jämfört med primitiva asteroider, potentiellt liknar siffran på 40 till 50 procent som denna studie föreslår för dessa platser på Ceres. Dock, värmen från ett nedslag skulle sannolikt förstöra en betydande del av en komets organiska ämnen, så huruvida sådana höga förekomster ens kan förklaras av en kometpåverkan eller inte är fortfarande oklart, säger forskarna.

Den alternativa förklaringen, att de organiska ämnen bildades direkt på Ceres, raises questions too. The detection of organics has so far been limited to small patches on Ceres' northern hemisphere. Such high concentrations in such small areas require an explanation.

"If the organics are made on Ceres, then you likely still need a mechanism to concentrate it in these specific locations or at least to preserve it in these spots, sa Ralph Milliken, en docent vid Browns Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences and a study co-author. "It's not clear what that mechanism might be. Ceres is clearly a fascinating object, and understanding the story and origin of organics in these spots and elsewhere on Ceres will likely require future missions that can analyze or return samples."

For now the researchers hope this study will be helpful in informing upcoming sample return missions to near-Earth asteroids that are also thought to host water-bearing minerals and organic compounds. The Japanese spacecraft Hayabusa2 is expected to arrive at the asteroid Ryugu in several weeks, and NASA's OSIRIS-REx mission is due to reach the asteroid Bennu in August. Kaplan is currently a science team member with the OSIRIS-REx mission.

"I think the work that went into this study, which included new laboratory measurements of important components of primitive meteorites, can provide a framework of how to better interpret data of asteroids and make links between spacecraft observations and samples in our meteorite collection, " Kaplan said. "As a new member to the OSIRIS-REx team, I'm particularly interested in how this might apply to our mission."