Mars spiller hyrde for vores måners forsvundne tvilling, finder forskerne

Et internationalt hold af planetforskere ledet af astronomer ved AOP har fundet en asteroide bag Mars med en sammensætning meget lig månens. Asteroiden kunne være et gammelt stykke affald, går tilbage til de gigantiske nedslag, der dannede månen og de andre klippeplaneter i vores solsystem som Mars og Jorden. Forskningen, som blev offentliggjort i tidsskriftet Icarus , har også implikationer for at finde sådanne primordiale objekter forbundet med vores egen planet.

Trojanske heste er en klasse af asteroider, der følger planeterne i deres kredsløb, som en flok får kan følge en hyrde, fanget i gravitations "sikre tilflugtssteder" 60 grader foran, og bagved, planeten (figur 1). De er af stor interesse for videnskabsmænd, da de repræsenterer restmateriale fra dannelsen og den tidlige udvikling af solsystemet. Flere tusinde af disse trojanske heste findes langs kredsløbet om kæmpeplaneten Jupiter. Tættere på solen, astronomer har indtil videre kun opdaget en håndfuld trojanske heste fra Mars, planeten ved siden af ​​Jorden.

Et hold med videnskabsmænd fra Italien, Bulgarien og USA og ledet af Armagh Observatory and Planetarium (AOP) i Nordirland har studeret Mars-trojanerne for at forstå, hvad de fortæller os om den tidlige historie af de indre verdener i vores solsystem - de såkaldte terrestriske planeter -men også for at informere søgninger efter jordens trojanske heste. Ironisk, det er meget nemmere at finde trojanere fra Mars end for vores egen planet, fordi disse jordtrojanske heste, hvis de findes, sidde altid tæt på Solen på himlen, hvor det er svært at pege et teleskop. En jordtrojaner, navngivet 2010 TK7, blev fundet for ti år siden af ​​NASAs WISE rumteleskop, men computermodellering viste, at det er en midlertidig gæst fra bæltet af asteroider mellem Mars og Jupiter snarere end et relikvie planetesimal fra Jordens formation.

For at finde ud af sammensætningen af ​​Mars Trojans, holdet brugte X-SHOOTER, en spektrograf monteret på European Southern Observatory 8-m Very Large Telescope (VLT) i Chile. X-SHOOTER ser på, hvordan overfladen af ​​asteroiden reflekterer sollys i forskellige farver - dens reflektansspektrum. Ved at udføre en spektral sammenligning med andre solsystemlegemer med kendt sammensætning, en proces kaldet taksonomi, holdet håbede at afgøre, om denne asteroide er lavet af materiale, der ligner klippeplaneterne som Jorden, eller hvis det er et stykke kulstof- og vandrigt stof typisk for det ydre solsystem hinsides Jupiter.

En på trojanske heste, holdet så på, var asteroide (101429) 1998 VF31. Eksisterende farvedata på objektet antydede en sammensætning svarende til en almindelig klasse af meteoritter kaldet almindelige kondritter. VLT'ens lysindsamlingskraft gjorde det muligt at indsamle data af højere kvalitet om denne asteroide end nogensinde før. Ved at kombinere disse nye målinger med data opnået tidligere på NASAs infrarøde teleskopanlæg på Hawaii, holdet forsøgte derefter at klassificere 101429. De fandt ud af, at spektret ikke passede godt med nogen bestemt type meteorit eller asteroide, og, som resultat, udvidet deres analyse til at omfatte spektre fra andre typer overflader.

Til deres overraskelse, de fandt (Figur 2), at det bedste spektrale match ikke var med andre små kroppe, men med vores nærmeste nabo, månen. Som Dr. Galin Borisov, en PDRA ved AOP, som var dybt involveret i spektralanalysen, forklarer:"Mange af de spektre, vi har for asteroider, er ikke meget forskellige fra månen, men når man ser nøje efter, er der vigtige forskelle, for eksempel formen og dybden af ​​brede spektrale absorptioner ved bølgelængder på 1 og 2 mikron. Imidlertid, spektret af denne særlige asteroide ser ud til at være næsten en død-ringer for dele af månen, hvor der er blotlagt grundfjeld såsom kraterinteriør og bjerge."

Hvor kunne sådan en usædvanlig genstand komme fra? En mulighed er, at 101429 bare er endnu en asteroide, ligner måske almindelige kondritmeteoritter, som fik sit månelignende udseende gennem evigheders eksponering for solstråling, en proces kaldet rumforvitring.

Alternativt asteroiden kan ligne månen, fordi den kommer fra månen. Dr. Apostolos Christou, AOP-astronom og hovedforfatter af papiret forklarer:"Det tidlige solsystem var meget anderledes end det sted, vi ser i dag. Rummet mellem de nydannede planeter var fyldt med affald, og kollisioner var almindelige. Store asteroider - vi kalder disse planetesimaler - ramte konstant månen og de andre planeter. Et skår fra en sådan kollision kunne have nået Mars kredsløb, mens planeten stadig var under dannelse og var fanget i dens trojanske skyer."

En tredjedel, og det måske mere sandsynlige scenario er, at objektet kom fra Mars selv. Som Dr. Christou påpeger, "Formen af ​​101429-spektret fortæller os, at det er rigt på pyroxen, et mineral, der findes i det ydre lag eller skorpe af kroppe på størrelse med planeter. Mars, som månen og jorden, blev ramt af påvirkninger tidligt i sin historie, en af ​​disse var ansvarlig for det gigantiske Borealis-bassin, et krater så bredt som planeten selv. Et sådant kolossalt nedslag kunne nemt have sendt 101429 på vej til planetens L5 Lagrangian-punkt." en Mars-oprindelse blev foreslået for et par år siden for 101429's trojanske søskende, en klynge af trojanske heste, samlet kendt som Eureka-familien (Figur 1). Disse asteroider har også en usædvanlig sammensætning, men der henviser til, at 101429 er pyroxenrig, og disse asteroider fra Eureka-familien er for det meste olivin, et mineral fundet dybt i en planetarisk kappe.

101429 og dens brødre har også noget at lære os om at finde Jordens trojanske heste, hvis de findes. Tidligere arbejde fra holdet havde vist, at solstråling forårsager affald, i form af sten- eller byblokstørrelser, fra disse asteroider til langsomt at lække ud af de trojanske skyer på Mars. Hvis Jordens trojanske heste ligner Mars, den samme mekanisme ville fungere som en kilde til små jordnære asteroider, der vil skille sig ud på grund af deres ualmindelige sammensætning.

At finde disse objekter kan vise sig at være et job for Vera C. Rubin Observatory, klar til at begynde den mest ambitiøse undersøgelse af solsystemet til dato. Rubin forventes at opdage omkring ti gange så mange asteroider som i øjeblikket kendt og, sammen med GAIA-satellitten, der allerede overvåger himlen fra L2 Earth-Sun Lagrange-punktet, kan give os de bedste muligheder på kort sigt for at spore affaldet af Jordens trojanske ledsagere.