Asteroide Ryugu-støv leveret til Jorden; NASA-astrobiologer forbereder sig på at undersøge det

Den 6. december lokal tid (5. december i USA), Det japanske rumfartøj Hayabusa2 tabte en kapsel til jorden i Australian Outback fra omkring 120 miles (eller 200 kilometer) over Jordens overflade. Inde i den kapsel er noget af det mest værdifulde last i solsystemet:Støv, som rumfartøjet indsamlede tidligere i år fra overfladen af ​​asteroiden Ryugu.

Ved udgangen af ​​2021, Japan Aerospace Exploration Agency, eller JAXA, vil sprede prøver af Ryugu til seks hold af videnskabsmænd over hele kloden. Disse forskere vil producere, varme, og inspicere disse gamle korn for at lære mere om deres oprindelse.

Blandt holdene af Ryugu-forskere vil være forskere fra Astrobiology Analytical Laboratory ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Forskere i det astrobiologiske laboratorium bruger banebrydende instrumenter, der ligner dem, der bruges i retsmedicinske laboratorier til at opklare forbrydelser. I stedet for at opklare forbrydelser, selvom, NASA Goddard-forskere undersøger rumsten for molekylært bevis, der kan hjælpe dem med at samle historien om det tidlige solsystem.

"Det, vi forsøger at gøre, er bedre at forstå, hvordan Jorden udviklede sig til, hvad den er i dag, " sagde Jason P. Dworkin, direktør for Goddard's Astrobiology Analytical Laboratory. "Hvordan, fra en skive af gas og støv, der smeltede sammen omkring vores dannede sol, kom vi til livet på Jorden og muligvis andre steder?" Dworkin fungerer som international stedfortræder for et globalt hold, der vil undersøge en prøve af Ryugu på jagt efter organiske forbindelser, der er forløbere for liv på Jorden.

Ryugu er et ældgammelt fragment af en større asteroide, der er dannet i skyen af ​​gas og støv, der affødte vores solsystem. Det er en spændende type asteroide, der er rig på kulstof, som er et element essentielt for livet.

Når Dworkin og hans team modtager deres del af en Ryugu-prøve næste sommer, de vil lede efter organiske forbindelser, eller kulstofbaserede forbindelser, for bedre at forstå, hvordan disse forbindelser først blev dannet og spredt i hele solsystemet.

Organiske forbindelser af interesse for astrobiologer omfatter aminosyrer, som er molekyler, der udgør de hundredtusindvis af proteiner, der er ansvarlige for at drive nogle af livets mest essentielle funktioner, såsom at lave nyt DNA. Ved at studere forskellene i typerne og mængderne af aminosyrer, der er bevaret i rummets klipper, kan forskere opbygge en registrering af, hvordan disse molekyler blev dannet.

Støv fra Ryugu, som i øjeblikket er 9 millioner miles, eller 15 millioner kilometer, fra Jorden, vil være blandt de mest pletfrit bevarede rummateriale, forskere har lagt hænder på. Det er kun den anden prøve af en asteroide, der nogensinde er blevet indsamlet i rummet og vendt tilbage til Jorden.

Før Ryugu-leveringen, JAXA bragte små prøver af asteroiden Itokawa tilbage i 2010 som en del af den første asteroideprøvetagningsmission i historien. Før det, i 2006, NASA fik en lille prøve fra kometen Wild-2 som en del af sin Stardust-mission. Og dernæst, i 2023, NASAs OSIRIS-REx vil returnere mindst et dusin ounces, eller hundredvis af gram, af asteroiden Bennu, som har rejst gennem rummet og stort set uændret i milliarder af år.

"Vores endelige mål er at forstå, hvordan organiske forbindelser dannes i det udenjordiske miljø, " sagde Hiroshi Naraoka, professor i geokemi ved Kyushu University i Fukuoka, Japan, og lederen af ​​det globale Hayabusa2-team, der vil analysere Ryugus organiske sammensætning. "Så vi vil analysere mange organiske forbindelser, herunder aminosyrer, svovlforbindelser, og nitrogenforbindelser, at bygge en historie om de typer organisk syntese, der sker i asteroider."

Efter at have analyseret Ryugus makeup, videnskabsmænd vil komme til at sammenligne det med Bennu, stedet for et vildt vellykket prøvegreb af OSIRIS-REx, som kortvarigt landede på asteroidens overflade den 20. oktober.

"De to asteroider har lignende former, men Bennu ser ud til at have meget mere bevis for tidligere vand og organiske forbindelser, " sagde Dworkin, hvis laboratorium også skal modtage en tiendedel af en ounce, eller flere gram, af Bennu. "Det bliver meget interessant at se, hvordan de sammenligner sig, givet, at de kom fra forskellige forældrelegemer i asteroidebæltet og har forskellige historier."

Det kræver meget øvelse at analysere asteroide-partikler

At analysere Ryugu-støv vil være et af de mest krævende projekter, som Goddard-astrokemikere har tacklet. De bliver nødt til at arbejde med en minimal mængde prøve. Hayabusa2 forventes ikke at have indsamlet mere end et par gram støv (det er omkring seks kaffebønner!) fra Ryugu, selvom dette er meget mere materiale end det blev returneret fra Itokawa. Denne lille mængde vil blive spredt blandt mange videnskabsmænd, hvilket betyder, at Dworkin og hans kolleger kun får en brøkdel af den originale prøve - lidt mere end et typisk snefnug.

"Vi kommer til at beskæftige os med meget mindre prøvetildelinger, end vi typisk arbejder med, når vi analyserer meteoritter, " sagde Eric T. Parker, en Goddard-astrokemiker, der arbejder med Dworkin.

Parker sagde, at Goddard-holdet, i samarbejde med internationale kolleger, har øvet sig i at arbejde med små prøver i mere end et år. For eksempel, de har analyseret støvkorn fra en kulstofrig meteorit kaldet Murchison. Derefter, de brugte den samme teknik til at analysere en prøve uden udenjordisk materiale i den for at sikre, at de kunne kende forskel på de to.

Efter at Goddard-forskere har modtaget Ryugu-støv, de vil suspendere partiklerne i en vandopløsning inde i et glasrør. De vil derefter opvarme opløsningen til temperaturen af ​​kogende vand, eller 212 grader Fahrenheit (100 grader Celsius), i 24 timer i et forsøg på at udvinde eventuelle organiske forbindelser, der kan opløses i vand.

Forskerne vil køre løsningen gennem kraftfulde analytiske maskiner, der vil adskille molekylerne indeni efter form og masse og identificere hver slags.

"Med virkelig dyrebare prøver som Ryugu, selvfølgelig tænker du, 'Jeg håber ikke, at dette reagensglas går i stykker, ' eller 'Jeg håber, at denne reaktion går korrekt, " sagde Hannah L. McLain, en Goddard-forsker på Dworkins Ryugu-analysehold. "Men på dette tidspunkt, vi har fuldt etableret vores teknik for at være sikre på, at intet kan gå galt, og vi er spændte på at analysere den rigtige prøve."