小行星Bennu样本揭示古老卤水蒸发序列：太阳系早期液态水与生命宜居环境的关键证据

NASA OSIRIS-REx任务从小行星Bennu返回的样本中首次发现钠磷酸盐、碳酸盐等蒸发盐矿物序列，揭示了其母天体早期卤水蒸发过程。该研究通过多尺度分析技术证实了碳质小行星内部存在复杂流体活动，为外太阳系冰卫星（如土卫二）地下卤水演化提供了直接类比，对理解地外生命潜在栖息环境具有里程碑意义。

　　

在探索太阳系生命起源的征程中，碳质小行星如同封存了46亿年历史的"时间胶囊"。长期以来，科学家通过陨石研究和遥感探测推测这类天体曾经历含水蚀变，但直接证据始终匮乏——地球大气中的水蒸气会使关键盐矿物分解，传统陨石研究难以捕捉这些"转瞬即逝"的化学线索。更令人困扰的是，火星、谷神星和土卫二等天体表面探测到的钠盐沉积物，其形成机制与母体内部卤水演化的关系始终是未解之谜。

美国国家航空航天局（NASA）约翰逊航天中心等机构的研究人员通过OSIRIS-REx任务首次实现小行星Bennu的采样返回，在氮气保护环境下对毫米级颗粒开展多尺度分析。发表于《Nature》的这项研究揭示了从钙镁碳酸盐到钠盐的完整蒸发序列，证明其母天体内部曾存在持续演化的封闭卤水系统，为理解冰卫星地下海洋化学组成提供了关键类比。

研究团队采用四大关键技术：①同步辐射扫描透射X射线显微术（STXM）定位亚微米级分子碳酸盐分布；②高分辨阴极发光（HR-CL）成像解析碳酸盐生长环带；③聚焦离子束-透射电镜（FIB-TEM）联用分析纳米级水合钠钙碳酸盐；④飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）追踪卤化物空间分布。所有样本均在氮气环境中处理，避免地球大气污染。

碳酸盐共生组合揭示早期流体活动

通过扫描电镜（SEM）和电子探针（EMPA）发现，方解石（CaCO₃）与磁铁矿（Fe₃O₄）共生的现象表明母天体最初存在中性pH值流体。铁锰白云石（(Mg,Fe,Mn)CO₃）的环带结构（图1b）记录了卤水成分的阶段性变化，而遍布层状硅酸盐基质的纳米级无定形碳酸盐（图1c）可能占总碳酸盐储量的30%以上。

钠盐序列锁定晚期蒸发事件

透射电镜（TEM）在样本OREX-800045-102中检测到2.84 ?晶格间距的水合钠钙碳酸盐（gaylussite/pirssonite），该矿物在空气中5个月后分解为氯化钠（图2b）。X射线衍射（XRD）证实镁钠磷酸盐（Mg,Na-phosphate）呈非晶态，暗示脱水过程。最晚期的钠碳酸盐（可能为trona，Na₃H(CO₃)₂·2H₂O）以多孔结构（Extended Data Fig.6d）存在于切穿基质的脉体中，与地球Searles湖蒸发序列高度一致（图6）。

卤化物消失印证采样必要性

样本OREX-501070-0中的岩盐（NaCl）和钾盐（KCl）颗粒在8个月空气暴露后完全消失（Extended Data Fig.7e），证明传统陨石研究可能严重低估了挥发性组分。而氮气保存的样本中首次发现氟化钠（villiaumite，NaF）单晶，其形成需要卤水Cl浓度达360 g/kg（相当于65%蒸发量）。

这项研究建立了小行星卤水演化的"温度-蒸发量"双参数模型：碳酸盐共生组合指示20-29°C的温和环境，而钠盐序列要求至少60%体积蒸发。该发现为解释谷神星亮斑（bright spots）中钠碳酸盐的起源提供了古老样本参照，同时暗示土卫二喷发物中的Na₂CO₃和Na₃PO₄可能源自类似的水岩反应。更深远的意义在于，层状硅酸盐-磷酸盐-蒸发盐的三元体系（图3）恰好具备核酸前体合成的三大要素：蒙脱石催化聚合、磷酸盐提供磷骨架、浓缩盐溶液释放有机分子——这为"小行星化工厂"孕育生命的假说增添了关键实证。