Lige nu er det japanske luftfartsundersøgelsesagentur (JAXA)
Hayabusa2 rumfartøj er travlt med at udforske asteroiden 162173 Ryugu. Ligesom dets forgænger består dette af en prøve-return-mission, hvor regolith fra asteroideoverfladen bringes hjem til analyse. Ud over at fortælle os mere om det tidlige solsystem, forventes disse studier at kaste lys over oprindelsen af Jordens vand (og måske endda liv).
I mellemtiden har forskere her hjemme været travlt med at undersøge de prøver, der blev returneret fra 25143 Itokawa af Hayabusa1 rumfartøj. Takket være en nylig undersøgelse foretaget af et par kosmochemister fra Arizona State University (ASU) er det nu kendt, at denne asteroide indeholdt rigelige mængder vand. Fra dette estimerer teamet, at op til halvdelen af vandet på Jorden kunne være kommet fra asteroide og komet påvirker for milliarder af år siden.
Denne undersøgelse, der var første gang prøver fra overfladen af en asteroide blev undersøgt for vand, dukkede for nylig op i tidsskriftet Videnskabelige fremskridt. Studieteamet bestod af Ziliang Jin og Maitrayee Bose, en postdoktor og en lektor i ASU's School of Earth and Space Exploration (SESE).
Den nuværende videnskabelige konsensus er, at asteroider er sammensat af materiale, der er tilbage fra dannelsen af solsystemet. Undersøgelsen af disse organer forventes derfor at afsløre ting om dens tidlige historie og udvikling. Hvad Jin og Bose fandt, efter at have undersøgt prøverne leveret af JAXA, var, at de blev beriget med vand sammenlignet med gennemsnittet for genstande, der blev fundet i det indre solsystem.
Og Bose indikerede i et interview med ASU nu, denne undersøgelse blev muliggjort takket være samarbejdet mellem ASU og JAXA, skønt de var overraskede over at høre, hvad hun og Jin ledte efter:
”Det var et privilegium, at det japanske rumfartsbureau JAXA var villig til at dele fem partikler fra Itokawa med en amerikansk efterforsker. Det reflekterer også godt på vores skole… Indtil vi foreslog det, tænkte ingen at lede efter vand. Jeg er glad for at kunne rapportere, at vores længe betalte sig. ”
For at undersøge de fem prøver, som hver er
I to af de fem partikler identificerede teamet pyroxen, et mineral, der (på Jorden) har vand som en del af dets krystallinske struktur. Jin og Bose mistænkte også, at kornene kunne indeholde spor af vand, skønt de var uklare, hvor meget. Itokawas lange historie ville have inkluderet opvarmningsbegivenheder, stød, stød
NanoSIMS-målingerne bekræftede denne hypotese, hvilket afslørede, at selve prøvekornene var rige på vand. Men det, der overraskede, var bare hvor rige de var. Dette indikerer, at asteroider som Itokawa (som betragtes som ”tør”) er i stand til at rumme mere vand, end forskere tidligere har troet.
På grund af dens sammensætning, der overvejende består af silicatmineraler og metaller, har planetforskere udnævnt Itokawa til en S-klasse asteroide. Målingen kun 500 meter i længden og 215 til 300 (700 til 1000 ft) i diameter, cirkler asteroiden Solen hver 18. måned i en gennemsnitlig afstand på 1,3 AU - passerer inden i Jordens bane til lidt ud over Mars .
Objekter, der er af Itokawas størrelse, antages at være fragmenter, der brød af større S-klasse asteroider. På trods af at de er små, menes disse asteroider at have holdt uanset vand og flygtige materialer (nitrogen, kuldioxid, methan, ammoniak osv.), De havde ved dannelsen. Som Bose forklarede:
”Asteroider af S-type er en af de mest almindelige objekter i asteroidebæltet. De dannede oprindeligt i en afstand fra solen fra en tredjedel til tre gange Jordens afstand.”
Fra dens struktur, der består af to klippestroede hovedlober (med forskellige tætheder), som er forbundet med et smalere afsnit, antages det, at Itokawa er resterne af et forældrekrop, der måler cirka 19 km (12 mi) i bredden. I løbet af sin historie ville det være blevet opvarmet til mellem 550 og 800 ° C (1000 og 1500 ° F) og få flere påvirkninger, med en stor begivenhed, der brød den fra hinanden.
I kølvandet blev to af fragmenterne smeltet sammen til Itokawa, der antog sin nuværende størrelse og form for omkring 8 millioner år siden. På trods af den katastrofale sammenbrud, der førte til dens dannelse og det faktum, at prøvekornene blev udsat for stråling og mikrometeoritpåvirkning, viste mineraler stadig tegn på vand, der var tabt i rummet.
”Selvom prøverne blev samlet på overfladen, ved vi ikke, hvor disse kerner var i det oprindelige forældrekrop,” sagde Jin. "Men vores bedste gæt er, at de blev begravet mere end 100 meter dybt inde ... Mineralerne har isotop-sammensætninger, der ikke kan skelnes fra Jorden."
Hvad dette viser, er, at asteroidepåvirkningerne under den sene tunge bombardement (ca. 4,1 til 3,8 milliarder år siden) var ansvarlige for at distribuere vand til Jorden kort efter, hvis de blev dannet. Som Bose tilføjede, gør dette S-klasse asteroider til et højt prioriteret mål for prøve-return-missioner i fremtiden.
”Dette betyder at asteroider af S-type og forældrekropperne til almindelige chondrites er sandsynligvis en kritisk vandkilde og flere andre elementer til de jordiske planeter. Og vi kan kun sige dette på grund af isotopmålinger på stedet på returnerede prøver af asteroide regolit - deres overfladestøv og klipper. ”
Når disse missioner finder sted, vil ASU sandsynligvis spille en betydelig rolle. Lige nu arbejder Bose med oprettelsen af et rent laboratoriefacilitet på ASU, der - sammen med NanoSIMS - vil være det første offentlige universitetsanlæg, der er i stand til at analysere prøver af materiale, der er opnået fra asteroider og organer i solsystemet.
Professor Meenakshi - direktøren for ASU's Center for Meteorite Studies og den nye direktør for SESE - er også en del af analyseteamet, der skal studere de prøver, der er returneret af Hayabusa2 mission. Rumfartøjet forlader asteroiden Ryugu i december 2019 og planlægges at vende tilbage til Jorden inden december 2020.
ASU er også ansvarlig for at bidrage med OTES-instrumentet (Thermal Emission Spectrometer) ombord på NASAs OSIRIS-REx rumfartøj, der i øjeblikket udfører en prøve-retur-mission med den nærjordiske asteroide Bennu. OSIRIS-REx er planlagt til at indsamle prøver fra Bennu næste sommer og bringe dem tilbage til Jorden i september 2023.
Disse og andre missioner vil udvide videnskabsmandens forståelse af, hvordan vores solsystem blev, og måske endda kaste lys over, hvordan livet begyndte på vores planet. Som Bose konkluderede:
”Eksempler-retur-missioner er obligatoriske, hvis vi virkelig ønsker at foretage en dybdegående undersøgelse af planetariske objekter. Hayabusa-missionen til Itokawa har udvidet vores viden om det flygtige indhold i de kroppe, der hjalp med at danne Jorden. Det ville ikke være overraskende, hvis en lignende mekanisme for vandproduktion er almindelig for stenede eksoplaneter omkring andre stjerner. ”
