Op dit moment is het Japanese Aerospace Exploration Agency (JAXA)
Hayabusa 2 ruimtevaartuig is bezig met het verkennen van de asteroïde 162173 Ryugu. Net als zijn voorganger bestaat deze uit een missie voor het terugsturen van monsters, waarbij regoliet van het oppervlak van de asteroïde voor analyse naar huis wordt gebracht. Deze studies zullen ons niet alleen meer vertellen over het vroege zonnestelsel, maar zullen ook licht werpen op de oorsprong van het water op aarde (en misschien zelfs op het leven).
Ondertussen zijn de wetenschappers hier thuis druk bezig geweest met het onderzoeken van de monsters die door de Hayabusa 1 ruimtevaartuig. Dankzij een recente studie door een paar cosmochemici van de Arizona State University (ASU) is het nu bekend dat deze asteroïde overvloedige hoeveelheden water bevatte. Hieruit schat het team dat tot de helft van het water op aarde afkomstig zou kunnen zijn van asteroïden en komeetinslagen miljarden jaren geleden.
Deze studie, die de eerste keer was dat monsters van het oppervlak van een asteroïde werden onderzocht op water, verscheen onlangs in het tijdschrift Wetenschappelijke vooruitgang. Het studieteam bestond uit Ziliang Jin en Maitrayee Bose, een postdoctoraal onderzoeker en een assistent-professor aan de ASU's School of Earth and Space Exploration (SESE).
De huidige wetenschappelijke consensus is dat asteroïden zijn samengesteld uit materiaal dat overblijft na de vorming van het zonnestelsel. De studie van deze lichamen zal daarom naar verwachting dingen onthullen over de vroege geschiedenis en evolutie ervan. Wat Jin en Bose ontdekten, na onderzoek van de door JAXA verstrekte monsters, was dat ze waren verrijkt met water in vergelijking met het gemiddelde van objecten in het binnenste zonnestelsel.
En Bose gaf aan in een interview met ASU nuwerd deze studie mogelijk gemaakt dankzij de samenwerking tussen de ASU en JAXA, hoewel ze verrast waren te horen waar zij en Jin naar op zoek waren:
'Het was een voorrecht dat de Japanse ruimtevaartorganisatie JAXA bereid was vijf deeltjes van Itokawa te delen met een Amerikaanse onderzoeker. Het weerspiegelt ook goed op onze school ... Totdat we het voorstelden, dacht niemand om water te zoeken. Ik ben blij te kunnen melden dat ons voorgevoel zijn vruchten heeft afgeworpen. "
Om de vijf monsters te bestuderen, elk
In twee van de vijf deeltjes identificeerde het team pyroxeen, een mineraal dat (op aarde) water heeft als onderdeel van zijn kristallijne structuur. Jin en Bose vermoedden ook dat de korrels sporen van water zouden kunnen bevatten, hoewel het niet duidelijk was hoeveel. Itokawa's lange geschiedenis zou onder meer verwarmingsgebeurtenissen, schokken en schokken hebben omvat
De NanoSIMS-metingen bevestigden deze hypothese en toonden aan dat de monsterkorrels zelf rijk waren aan water. Maar wat verrassend was, was hoe rijk ze waren. Dit geeft aan dat asteroïden zoals Itokawa (die als "droog" worden beschouwd) meer water kunnen bevatten dan wetenschappers eerder dachten.
Vanwege zijn samenstelling, die voornamelijk bestaat uit silicaatmineralen en metalen, hebben planeetwetenschappers Itokawa aangewezen als een S-klasse asteroïde. Met een lengte van slechts 500 meter (1800 ft) en een diameter van 215 tot 300 (700 tot 1000 ft), cirkelt de asteroïde elke 18 maanden rond de zon op een gemiddelde afstand van 1,3 AU - en passeert de baan van de aarde tot iets verder dan die van Mars .
Objecten met de grootte van Itokawa worden verondersteld fragmenten te zijn die zijn afgebroken van grotere asteroïden van de S-klasse. Ondanks dat ze klein zijn, wordt aangenomen dat deze asteroïden al het water en vluchtige materialen (stikstof, kooldioxide, methaan, ammoniak, enz.) Die ze bij de vorming hadden, hebben behouden. Zoals Bose heeft uitgelegd:
“S-type asteroïden zijn een van de meest voorkomende objecten in de asteroïdengordel. Ze vormden oorspronkelijk op een afstand van de zon van een derde tot driemaal de afstand van de aarde.”
Van zijn structuur, die bestaat uit twee met keien bezaaide hoofdlobben (met verschillende dichtheden) die worden samengevoegd door een smaller gedeelte, wordt aangenomen dat Itokawa het overblijfsel is van een ouderlichaam met een breedte van ongeveer 19 km (12 mijl). Tijdens zijn geschiedenis zou het zijn verwarmd tot tussen 550 en 800 ° C (1000 en 1500 ° F) en meerdere gevolgen hebben gehad, met één groot evenement dat het uit elkaar brak.
In de nasleep zijn twee van de fragmenten samengevoegd tot Itokawa, dat ongeveer 8 miljoen jaar geleden zijn huidige omvang en vorm aannam. Ondanks de catastrofale breuk die tot de vorming ervan leidde en het feit dat de monsterkorrels werden blootgesteld aan straling en micrometeorietinslagen, vertoonden de mineralen nog steeds bewijs van water dat verloren was gegaan in de ruimte.
"Hoewel de monsters aan de oppervlakte zijn verzameld, weten we niet waar deze korrels zich in het oorspronkelijke moederlichaam bevonden", zegt Jin. "Maar onze beste gok is dat ze meer dan 100 meter diep erin zijn begraven ... De mineralen hebben isotopische waterstofsamenstellingen die niet van de aarde te onderscheiden zijn."
Wat dit aantoont, is dat asteroïde-inslagen tijdens het late zware bombardement (ca. 4,1 tot 3,8 miljard jaar geleden) verantwoordelijk waren voor het verspreiden van water naar de aarde kort daarna, indien gevormd. Zoals Bose heeft toegevoegd, maakt dit S-klasse asteroïden in de toekomst een doel met hoge prioriteit voor missies met monsterretour.
“Dit betekent dat asteroïden van het S-type en de ouderlichamen van gewone chondrieten waarschijnlijk een cruciale waterbron zijn en verschillende andere elementen voor de terrestrische planeten. En we kunnen dit alleen zeggen vanwege in-situ isotopische metingen op geretourneerde monsters van asteroïde regolith - hun oppervlak stof en rotsen. ”
Wanneer die missies plaatsvinden, speelt ASU waarschijnlijk een belangrijke rol. Op dit moment werkt Bose aan de oprichting van een clean-lab-faciliteit bij ASU die - samen met de NanoSIMS - de eerste openbare universitaire faciliteit zal zijn die monsters van materiaal kan analyseren dat is verkregen uit asteroïden en lichamen in het zonnestelsel.
Professor Meenakshi - de directeur van ASU's Centre for Meteorite Studies en de nieuwe directeur van de SESE - maakt ook deel uit van het analyseteam dat de monsters zal bestuderen die door de Hayabusa 2 missie. Het ruimtevaartuig zal de asteroïde Ryugu in december 2019 verlaten en zal tegen december 2020 naar de aarde terugkeren.
ASU is ook verantwoordelijk voor het bijdragen van het thermische-emissiespectrometer (OTES) -instrument aan boord van NASA's OSIRIS-REx ruimtevaartuig, dat momenteel een monster-terugkeermissie uitvoert met de bijna-aarde asteroïde Bennu. OSIRIS-REx is gepland om volgende zomer monsters van Bennu te verzamelen en deze tegen september 2023 terug te brengen naar de aarde.
Deze en andere missies zullen het inzicht van wetenschappers over hoe ons zonnestelsel is ontstaan, vergroten en misschien zelfs enig licht werpen op hoe het leven op onze planeet begon. Zoals Bose concludeerde:
“Sample-return-missies zijn verplicht als we echt een diepgaande studie willen doen van planetaire objecten. De Hayabusa-missie naar Itokawa heeft onze kennis van de vluchtige inhoud van de lichamen die de aarde hebben gevormd, uitgebreid. Het zou niet verrassend zijn als een vergelijkbaar mechanisme van waterproductie gebruikelijk is voor rotsachtige exoplaneten rond andere sterren. ”
