Akkurat nå er det japanske romfartsundersøkelsesbyrået (JAXA)
Hayabusa2 romskip er opptatt med å utforske asteroiden 162173 Ryugu. Som forgjengeren består dette av et prøve-returoppdrag, der regolith fra asteroidens overflate blir brakt hjem for analyse. I tillegg til å fortelle oss mer om det tidlige solsystemet, forventes disse studiene å belyse opprinnelsen til jordas vann (og kanskje til og med liv).
I mellomtiden har forskere her hjemme vært opptatt med å undersøke prøvene som ble returnert fra 25143 Itokawa av Hayabusa1 romfartøy. Takket være en fersk undersøkelse av et par kosmokjemister fra Arizona State University (ASU), er det nå kjent at denne asteroiden inneholdt store mengder vann. Ut fra dette anslår teamet at opptil halvparten av vannet på jorden kunne ha kommet fra asteroide og komet påvirker for milliarder av år siden.
Denne studien, som var første gang prøver fra overflaten av en asteroide ble undersøkt for vann, dukket nylig opp i journalen Vitenskapelige fremskritt. Studieteamet besto av Ziliang Jin og Maitrayee Bose, en postdoktor og en adjunkt i ASUs School of Earth and Space Exploration (SESE).
Den nåværende vitenskapelige konsensus er at asteroider er sammensatt av materiale som er igjen fra dannelsen av solsystemet. Undersøkelsen av disse kroppene forventes derfor å avsløre ting om dens tidlige historie og utvikling. Det Jin og Bose fant, etter å ha undersøkt prøvene levert av JAXA, var at de ble beriket i vann sammenlignet med gjennomsnittet for gjenstander som ble funnet i det indre solsystemet.
Og Bose indikerte i et intervju med ASU nåble denne studien muliggjort takket være samarbeidet mellom ASU og JAXA, selv om de var overrasket over å høre hva hun og Jin lette etter:
”Det var et privilegium at det japanske romfartsorganet JAXA var villig til å dele fem partikler fra Itokawa med en amerikansk etterforsker. Det gjenspeiler også godt på skolen vår ... Inntil vi foreslo det, var det ingen som tenkte å lete etter vann. Jeg er glad for å kunne rapportere at lommen vår lønnet seg. ”
For å studere de fem prøvene, hver av dem
I to av de fem partiklene identifiserte teamet pyroxen, et mineral som (på jorden) har vann som en del av sin krystallstruktur. Jin og Bose mistenkte også at kornene kunne inneholde spor av vann, selv om de var uklare med hvor mye. Itokawas lange historie ville ha inkludert oppvarmingshendelser, støt, støt
NanoSIMS-målingene bekreftet denne hypotesen, og avslørte at prøvekornene i seg selv var rike på vann. Men det som var overraskende var hvor rike de var. Dette indikerer at asteroider som Itokawa (som anses å være "tørre") er i stand til å huse mer vann enn forskere tidligere trodde.
På grunn av sammensetningen, som hovedsakelig består av silikatmineraler og metaller, har planetforskere utpekt Itokawa som en S-klasse asteroide. Målingen bare 500 meter i lengde og 215 til 300 (700 til 1000 fot) i diameter, sirkler asteroiden sola hver 18. måned med en gjennomsnittlig avstand på 1,3 AU - og passerer i jordens bane til litt utenfor Mars .
Objekter i størrelse med Itokawa antas å være fragmenter som brakk av større asteroider i S-klasse. Til tross for at de er små, antas disse asteroidene å ha beholdt alt vann og flyktige materialer (nitrogen, karbondioksid, metan, ammoniakk, etc.) de hadde ved dannelsen. Som Bose forklarte:
“Asteroider av S-type er en av de vanligste objektene i asteroidebeltet. De dannet opprinnelig i en avstand fra solen på en tredjedel til tre ganger Jordens avstand.”
Fra strukturen, som består av to klopper-strødd hovedlober (med forskjellige tettheter) som er forbundet med en smalere seksjon, antas det at Itokawa er resten av et foreldreorgan som måler omtrent 19 km (12 mi) i bredden. I løpet av historien ville den blitt oppvarmet til mellom 550 og 800 ° C (1000 og 1500 ° F) og fått flere påvirkninger, med en stor hendelse som brøt den fra hverandre.
I kjølvannet slo to av fragmentene seg sammen til Itokawa, som antok sin nåværende størrelse og form for rundt 8 millioner år siden. Til tross for det katastrofale oppbruddet som førte til dets dannelse og det faktum at prøvekornene ble utsatt for stråling og mikrometeorittpåvirkning, viste mineralene fremdeles bevis på vann som gikk tapt for verdensrommet.
"Selv om prøvene ble samlet på overflaten, vet vi ikke hvor disse kornene var i den opprinnelige overkroppen," sa Jin. "Men vår beste gjetning er at de ble begravet mer enn 100 meter dypt der inne ... Mineralene har isotop-sammensetninger med hydrogen som ikke kan skilles fra Jorden."
Det dette viser, er at asteroidepåvirkningene under Late Heavy Bombardment (for ca. 4,1 til 3,8 milliarder år siden) var ansvarlige for å distribuere vann til Jorden kort tid etter hvis de ble dannet. Som Bose la til, gjør dette asteroider i S-klassen til et høyt prioritert mål for prøve-returoppdrag i fremtiden.
”Dette betyr at asteroider av S-type og foreldrene til vanlige kondritter sannsynligvis er en kritisk vannkilde og flere andre elementer for de terrestriske planetene. Og vi kan si dette bare på grunn av isotopmålinger på stedet på returnerte prøver av asteroide regolit - overflatestøv og bergarter. ”
Når disse oppdragene finner sted, vil ASU sannsynligvis spille en betydelig rolle. Akkurat nå jobber Bose med å opprette et rent lab-anlegg ved ASU som - sammen med NanoSIMS - vil være det første offentlige universitetsanlegget som kan analysere prøver av materiale hentet fra asteroider og kropper i solsystemet.
Professor Meenakshi - direktøren for ASUs Center for Meteorite Studies og den nye direktøren for SESE - er også en del av analyseteamet som skal studere prøvene som returneres av Hayabusa2 oppdrag. Romfartøyet skal forlate asteroiden Ryugu i desember 2019 og skal etter planen returnere til Jorden innen desember 2020.
ASU er også ansvarlig for å bidra med Thermal Emission Spectrometer (OTES) instrumentet ombord på NASAs OSIRIS-Rex romfartøy, som for tiden utfører et prøve-returoppdrag med asteroiden nær jorda Bennu. OSIRIS-REx skal etter planen samle inn prøver fra Bennu neste sommer og bringe dem tilbake til jorden innen september 2023.
Disse og andre oppdrag vil utvide forskerens forståelse av hvordan solsystemet vårt ble, og til og med kaste lys over hvordan livet begynte på planeten vår. Som Bose konkluderte med:
"Eksempel-returoppdrag er obligatoriske hvis vi virkelig vil gjøre en grundig studie av planetariske objekter. Hayabusa-oppdraget til Itokawa har utvidet vår kunnskap om det flyktige innholdet i kroppene som hjalp til med å danne Jorden. Det ville ikke være overraskende om en lignende mekanisme for vannproduksjon er vanlig for steinete eksoplaneter rundt andre stjerner. ”
