Obecnie japońska agencja badań kosmicznych (JAXA)
Hayabusa2 statek kosmiczny jest zajęty eksploracją asteroidy 162173 Ryugu. Podobnie jak poprzednik, składa się on z misji zwrotu próbki, w której regolit z powierzchni asteroidy zostanie sprowadzony do domu do analizy. Oprócz powiedzenia nam więcej o wczesnym Układzie Słonecznym, badania te powinny rzucić światło na pochodzenie wody na Ziemi (a może nawet życie).
Tymczasem naukowcy tutaj w domu zajęci są badaniem próbek zwróconych z 25143 Itokawa przez Hayabusa1 statek kosmiczny. Dzięki niedawnym badaniom pary kosmochemików z Arizona State University (ASU) wiadomo obecnie, że asteroida zawierała obfite ilości wody. Na tej podstawie zespół szacuje, że nawet połowa wody na Ziemi mogła pochodzić z uderzenia asteroidy i komety miliardy lat temu.
To badanie, które było po raz pierwszy próbkami z powierzchni asteroidy przebadanymi pod kątem wody, niedawno pojawiło się w czasopiśmie Postępy w nauce. Zespół badawczy składał się z Ziliang Jin i Maitrayee Bose, doktora habilitowanego i adiunkta w School of Earth and Space Exploration (SESE) ASU.
Obecny konsensus naukowy jest taki, że asteroidy składają się z materiału pozostałego po powstaniu Układu Słonecznego. Badanie tych ciał powinno zatem ujawnić pewne rzeczy na temat jego wczesnej historii i ewolucji. Jin i Bose odkryli po zbadaniu próbek dostarczonych przez JAXA, że zostały wzbogacone w wodę w porównaniu ze średnią dla obiektów znalezionych w wewnętrznym Układzie Słonecznym.
I Bose wskazał w wywiadzie dla ASU teraz, badanie to było możliwe dzięki współpracy ASU i JAXA, choć byli zaskoczeni, gdy usłyszeli, czego szukali ona i Jin:
„To był zaszczyt, że japońska agencja kosmiczna JAXA była gotowa podzielić się pięcioma cząsteczkami z Itokawy z amerykańskim badaczem. Odzwierciedla to również dobrze naszą szkołę… Dopóki jej nie zaproponowaliśmy, nikt nie pomyślał o poszukiwaniu wody. Z przyjemnością informuję, że nasze przeczucie się opłaciło ”.
Aby przestudiować pięć próbek, z których każda
W dwóch z pięciu cząstek zespół zidentyfikował piroksen, minerał, który (na Ziemi) ma wodę jako część struktury krystalicznej. Jin i Bose również podejrzewali, że ziarna mogą zawierać ślady wody, choć nie były jasne, ile. Długa historia Itokawy obejmowałaby zdarzenia związane z ogrzewaniem, uderzenia, wstrząsy
Pomiary NanoSIMS potwierdziły tę hipotezę, ujawniając, że same ziarna próbki były bogate w wodę. Zaskakujące było jednak to, jak bogaci byli. Wskazuje to, że asteroidy takie jak Itokawa (które są uważane za „suche”) są w stanie pomieścić więcej wody niż wcześniej sądzili naukowcy.
Ze względu na swój skład, który składa się głównie z minerałów i metali krzemianowych, planetolodzy wyznaczyli Itokawę jako asteroidę klasy S. Mierząca zaledwie 500 metrów (1800 stóp) długości i 215 do 300 (700 do 1000 stóp) średnicy, asteroida krąży wokół Słońca co 18 miesięcy w średniej odległości 1,3 AU - przechodząc wewnątrz orbity Ziemi nieco poza orbitę Marsa .
Uważa się, że obiekty wielkości Itokawy są fragmentami, które oderwały się od większych planetoid klasy S. Uważa się, że pomimo niewielkich rozmiarów te asteroidy zatrzymywały wodę i substancje lotne (azot, dwutlenek węgla, metan, amoniak itp.), Które powstawały. Jak wyjaśnił Bose:
„Asteroidy typu S są jednym z najczęstszych obiektów w pasie asteroid. Powstały pierwotnie w odległości od Słońca wynoszącej od jednej trzeciej do trzech razy większej od Ziemi.”
Z jego struktury, która składa się z dwóch porośniętych głazem płatów głównych (o różnych gęstościach), które połączone są węższą sekcją, uważa się, że Itokawa jest pozostałością ciała rodzica o szerokości około 19 km (12 mil). W swojej historii byłby podgrzewany do temperatury od 550 do 800 ° C (1000 do 1500 ° F) i doznał wielu uderzeń, z jednym wielkim wydarzeniem, które go rozdzieliło.
W rezultacie dwa fragmenty połączyły się, tworząc Itokawa, która przybrała swój obecny rozmiar i kształt około 8 milionów lat temu. Pomimo katastrofalnego rozpadu, który doprowadził do jego powstania i faktu, że ziarna próbki były narażone na promieniowanie i uderzenia mikrometeorytu, minerały wciąż wykazywały ślady wody utraconej w przestrzeni kosmicznej.
„Chociaż próbki zostały pobrane na powierzchni, nie wiemy, gdzie te ziarna znajdowały się w pierwotnym ciele macierzystym”, powiedział Jin. „Ale przypuszczamy, że pochowano je w głębokości ponad 100 metrów… Minerały mają skład izotopowy wodoru, którego nie można odróżnić od Ziemi”.
To pokazuje, że uderzenia asteroidy podczas późnego ciężkiego bombardowania (ok. 4,1 do 3,8 miliarda lat temu) były odpowiedzialne za dystrybucję wody na Ziemię wkrótce po jej uformowaniu. Jak dodał Bose, sprawia to, że asteroidy klasy S stanowią cel o wysokim priorytecie w przypadku misji zwrotu próbek w przyszłości.
„Oznacza to, że asteroidy typu S i ciała macierzyste zwykłych chondrytów są prawdopodobnie krytycznym źródłem wody i kilku innych pierwiastków dla planet ziemskich. I możemy to powiedzieć tylko dzięki pomiarom izotopowym in situ na zwróconych próbkach regolitu asteroid - ich pyłu powierzchniowego i skał. ”
Gdy te misje się odbywają, ASU prawdopodobnie będzie odgrywać znaczącą rolę. W tej chwili Bose pracuje nad stworzeniem czystego laboratorium w ASU, które - wraz z NanoSIMS - będzie pierwszym publicznym obiektem uniwersyteckim zdolnym do analizowania próbek materiału uzyskanego z asteroid i ciał w Układzie Słonecznym.
Profesor Meenakshi - dyrektor Centrum Badań Meteorytów ASU i nowy dyrektor SESE - jest również częścią zespołu analitycznego, który będzie badał próbki zwrócone przez Hayabusa2 misja. Statek kosmiczny opuści planetoidę Ryugu w grudniu 2019 r. I ma powrócić na Ziemię do grudnia 2020 r.
ASU jest również odpowiedzialna za udział w spektrometrze emisji cieplnej (OTES) na pokładzie NASA OSIRIS-REx statek kosmiczny, który obecnie wykonuje misję zwrotu próbki z asteroidą bliskiego Ziemi Bennu. OSIRIS-REx ma zbierać próbki z Bennu następnego lata i sprowadzić je z powrotem na Ziemię do września 2023 r.
Te i inne misje poszerzą wiedzę naukowców o tym, jak powstał nasz Układ Słoneczny, a może nawet rzucić nieco światła na to, jak zaczęło się życie na naszej planecie. Jak stwierdził Bose:
„Misje pobierania próbek są obowiązkowe, jeśli naprawdę chcemy przeprowadzić dogłębne badanie obiektów planetarnych. Misja Hayabusa w Itokawie poszerzyła naszą wiedzę na temat lotnej zawartości ciał, które pomogły uformować Ziemię. Nie byłoby zaskoczeniem, gdyby podobny mechanizm produkcji wody był wspólny dla skalistych egzoplanet wokół innych gwiazd. ”
