Asteroide, der ramte Botswana i 2018, kom sandsynligvis fra Vesta

Et internationalt team af forskere ledte efter stykker af en lille asteroide, der var sporet i rummet og observerede derefter at påvirke Botswana den 2. juni, 2018. Vejledt af SETI Instituttets meteorastronom Peter Jenniskens, de fandt 23 meteoritter dybt inde i Central Kalahari Game Reserve og har nu offentliggjort deres resultater online i tidsskriftet Meteoritik og planetarisk videnskab .

"En kombination af observationerne af den lille asteroide i rummet med information indsamlet fra meteoritterne viser, at den sandsynligvis kom fra Vesta, næststørste asteroide i vores solsystem og mål for NASAs DAWN-mission, sagde Jenniskens. For milliarder af år siden, to gigantiske påvirkninger på Vesta skabte en familie af større, farligere asteroider. De nyligt genfundne meteoritter gav os et fingerpeg om, hvornår disse nedslag kunne være sket."

Asteroiden

Den lille asteroide, der ramte Botswana, kaldet 2018 LA, blev først opdaget af University of Arizonas Catalina Sky Survey som et svagt lyspunkt, der bevægede sig mellem stjernerne. Catalina Sky Survey søger efter jordkrydsende asteroider som en del af NASAs Planetary Defense-program.

"Små meterstore asteroider er ingen fare for os, men de finpudser vores evner til at opdage asteroider, der nærmer sig, sagde Erik Christensen, direktør for Catalina Sky Survey-programmet.

Holdet gendannede arkivdata fra SkyMapper Southern Survey-programmet i Australien, der viste asteroiden spinde i rummet, roterer en gang hvert fjerde minut, skiftevis præsenterer en bred og en smal side for os, mens vi reflekterer sollyset.

På sin rejse til Jorden, kosmiske stråler bombarderede asteroiden og skabte radioaktive isotoper. Ved at analysere disse isotoper, forskerne fastslog, at 2018 LA var en solid sten på omkring 1,5 m stor, som reflekterede omkring 25 % af sollys.

Opsvinget

"Det er kun anden gang, vi har set en asteroide i rummet, før den ramte Jorden over land, " sagde Jenniskens. "Den første var asteroide 2008 TC3 i Sudan ti år tidligere." Jenniskens ledede også søgningen efter fragmenter af 2008 TC3.

Denne gang, færre observationer førte til mere usikkerhed i asteroidens position i dens kredsløb. Davide Farnocchia fra NASA JPL's Center for Near-Earth Object Studies kombinerede astronomiske observationer af asteroiden med US Government Satellite-data fra ildkuglen for at beregne faldområdet. Esko Lyytinen fra Ursa Finnish Fireball Network gjorde en parallel indsats.

"Da Jenniskens først ankom til Maun, han havde brug for vores hjælp til at indsnævre faldområdet, " siger Oliver Moses fra Okavango Research Institute. "Vi sporede efterfølgende flere videooptagelser i Rakops og Maun og var i stand til at triangulere ildkuglens position."

Efter at have bekræftet faldområdet, Moses og Jenniskens sluttede sig til geolog Alexander Proyer fra Botswana International University of Science and Technology (BIUST) i Palapye og geoforsker Mohutsiwa Gabadirwe fra Botswana Geoscience Institute (BGI) i Lobatse og deres kolleger for at søge efter meteoritterne.

"På den femte dag, vores sidste dag med at søge, Lesedi Seitshiro fra BIUST fandt den første meteorit kun 30 meter fra lejren, sagde Jenniskens. Den vejede 18 gram og var omkring 3 cm stor.

Søgeområdet var i Central Kalahari Game Reserve, hjemsted for et mangfoldigt dyreliv, herunder leoparder og løver. Forskere blev holdt i sikkerhed af personalet i Botswana Department of Wildlife and National Parks. BGI koordinerede eftersøgningen med Department of National Museum and Monuments i Botswana.

"Meteoritten er opkaldt "Motopi Pan" efter et lokalt vandhul, " sagde Gabadirwe, nu kurator for denne sjældne prøve af en asteroide observeret i rummet før den ramte Jorden. "Denne meteorit er en national skat i Botswana."

Meteorittypen

Ikke-destruktiv analyse ved Helsinki Universitet, Finland, viste, at Motopi Pan tilhører gruppen af ​​Howardite-Eucrite-Diogenite (HED) meteoritter, kendt for sandsynligvis at stamme fra den gigantiske asteroide Vesta, som for nylig blev undersøgt i detaljer af NASAs DAWN-mission.

"Vi formåede at måle metalindhold samt sikre et reflektansspektrum og røntgenelementanalyse fra en tynd skorpe af det blottede meteoritinteriør, " sagde Tomas Kohout fra Universitetet i Helsinki. "Alle målingerne lagde godt sammen og pegede på værdier, der er typiske for meteoritter af HED-typen."

Dynamiske undersøgelser viser, at kredsløbet i 2018 LA stemmer overens med en oprindelse fra den indre del af asteroidebæltet, hvor Vesta er placeret. Asteroiden blev leveret ind i en jordpåvirkende bane via resonansen placeret i asteroidebæltets indre side.

"Endnu et HED-meteoritfald, vi undersøgte i Tyrkiet i 2015, kaldet Sariçiçek, ramte en tilsvarende kort bane og producerede for det meste små meteoritter på 2 til 5 gram, sagde Jenniskens.

Da Jenniskens vendte tilbage til Botswana i oktober 2018, holdet fandt yderligere 22 små meteoritter. Gabadirwe var den første til at få øje på en anden ud-af-denne-verden rock. Overraskende nok, efterfølgende meteoritfund viste meget forskellighed i deres ydre udseende.

"Vi studerede petrografi og mineralkemi af fem af disse meteoritter og bekræftede, at de tilhører HED-gruppen, " sagde Roger Gibson fra Witts University i Johannesburg, Sydafrika. "Samlet set, vi klassificerede det materiale, som asteroiden 2018 LA indeholdt som værende Howardite, men nogle individuelle fragmenter havde mere affinitet til Diogenites og Eucrites."

Andre undersøgelser bekræftede også den overraskende mangfoldighed af holdets fund, såsom refleksionsspektroskopi og indholdet af polyaromatiske kulbrinter i prøven. Asteroiden var en breccia, en blanding af cementerede klippestykker fra forskellige dele på Vesta.

Meteoritternes oprindelse

En tidligere hypotese foreslog, at Sariçiçek stammede fra Vesta i kollisionen, der skabte Antonia-nedslagskrateret afbildet af DAWN. Viser stadig et synligt udkasttæppe, det unge krater blev dannet for omkring 22 millioner år siden. En tredjedel af alle HED-meteoritter, der falder på Jorden, blev slynget ud for 22 millioner år siden. Opstod Motopi Pan fra det samme krater?

"Målinger af ædelgasisotoper på ETH i Zürich, Schweiz, og radioaktive isotoper målt ved Purdue University viste, at denne meteorit også havde været i rummet som et lille objekt i omkring 23 millioner år, " sagde Kees Welten fra UC Berkeley, "men giv eller tag 4 millioner år, så det kunne være fra det samme kildekrater på Vesta."

Forskere fandt, at Motopi Pan og Sariçiçek ligner hinanden på nogle måder, men forskellige på andre. Ligesom Motopi Pan, Sariçiçek eksploderede i 27,8 km højde, men producerede mindre lys i det brud.

"Infralyd-chokbølgen målt i Sydafrika var ikke så stærk som forventet fra den amerikanske regerings sensordetektering af det skarpe lys, " sagde Peter Brown fra University of Western Ontario, Canada.

Fra blyisotoper i zirkonmineraler, forskere fandt, at både Sariçiçek og Motopi Pan størknede ved Vestas overflade for omkring 4563 millioner år siden. Men fosfatkorn i Motopi Pan oplevede en anden smeltende begivenhed for nylig. Det gjorde Sariçiçek ikke.

"For omkring 4234 millioner år siden, materialet i Motopi Pan var tæt på centrum af en stor indvirkningsbegivenhed, " sagde Qing-zhu Yin fra UC Davis, "Sariçiçek var det ikke."

Vesta oplevede to væsentlige påvirkningsbegivenheder, der skabte Rheasilvia-påvirkningsbassinet og det underliggende, og derfor ældre, Veneneia nedslagsbassin.

"Vi har nu mistanke om, at Motopi Pan blev opvarmet af Veneia-påvirkningen, mens den efterfølgende Rheasilvia-påvirkning spredte dette materiale rundt, sagde Jenniskens. Hvis ja, det ville datere Veneia-påvirkningen til omkring 4234 millioner år siden. På toppen af ​​Rheasilvia impact ejecta ligger Rubria-nedslagskrateret med en diameter på 10,3 km. lidt mindre end det 16,7 km lange Antonia-krater, og lidt yngre på 19 +/- 3 millioner år, men en god kandidat til Motopi Pans oprindelseskrater."

I november 2020, en ekspedition ledet af Fulvio Franchi fra BIUST opdagede endnu en Motopi Pan-meteorit. Denne 92-grams meteorit er nu det største fragment af asteroide 2018 LA, der er genfundet til dato, og endnu et lille stykke af den gigantiske asteroide Vesta.