Asteroideprøve bragt tilbage til Jorden får et nærbillede

I december 2020, Japans Hayabusa2-rumfartøj svingede af Jorden for at aflevere en cache af stenprøver taget fra en jordnær asteroide kaldet Ryugu. Asteroider som Ryugu menes at repræsentere de gamle byggesten i solsystemet, og forskere har været ivrige efter at se nærmere på de returnerede prøver.

Sidste uge, det japanske luft- og rumfartsforskningsagentur sendte en af ​​prøverne - et millimeterstort fragment fra asteroidens overflade - til laboratoriet hos planetforskeren Ralph Milliken fra Brown University til analyse. Millikens laboratorium er et af de første i USA til at undersøge en Ryugu-prøve indtil videre.

Milliken og Takahiro Hiroi, seniorforsker ved Brown, er medlemmer af Hayabusa2-missionens videnskabsteam. De er interesserede i at undersøge beviser for vandførende mineraler på asteroiden, og de har allerede offentliggjort forskning om emnet baseret på rumfartøjets fjernmålingsudstyr. Nu hvor de har en returneret prøve, Milliken og Hiroi er ivrige efter at sammenligne deres fjernmålinger med de nærgående observationer i laboratoriet.

Milliken diskuterede det igangværende arbejde i et interview.

Spørgsmål:Hvorfor blev Brown udvalgt som et af laboratorierne til at analysere en Ryugu-prøve?

Først og fremmest, vi er virkelig glade for at være en del af en fantastisk international mission, og det er en stor ære at kunne analysere denne prøve så tidligt i processen. Jeg tror, ​​der er et par grunde til, at vi blev valgt. Den ene er tilstedeværelsen af ​​vores kollega, Takahiro Hiroi, som er ekspert i at arbejde med meteoritprøver og asteroidevidenskab generelt, og han arbejdede også på den første Hayabusa-mission. Der er også andre Brown-forbindelser på missionen, herunder professor Seiji Sugita ved University of Tokyo, en brun ph.d. kandidat, der er den ledende videnskabsmand på rumfartøjets hovedkamera.

En anden grund er, at Brown driver et NASA-anlæg kaldet RELAB, refleksionseksperimentlaboratoriet. RELAB har en lang historie - der foregår i 30 år nu - med at arbejde med udenjordiske prøver, der går tilbage til Apollo-missionerne til Månen, samt de sovjetiske Luna-missioner. Så vi har en masse ekspertise i at lave højpræcisionsmålinger, arbejder sammen med kolleger for at fortolke disse data og derefter kombinere disse resultater med andre observationer for at få en klar forståelse af disse prøver og hvad de betyder for processer, der sker uden for Jorden.

Q:Kan du beskrive selve prøven lidt mere detaljeret?

Den er ret lille - kun omkring 1 millimeter gange 0,5 millimeter. Det kommer fra Ryugus ydre overflade. Hayabusa2 rumfartøjet lavede to touchdowns på Ryugu. På den første, det rørte ned på den uforstyrrede overflade og greb noget af det materiale. Så til det andet touchdown, rumfartøjet prøvede et sted, hvor der var blevet lavet et kunstigt nedslagskrater på overfladen i håbet om, at det ville samle noget dybere materiale op. Ideen er at sammenligne det overflademateriale med det "friskere" materiale nedenunder, der er blevet skærmet lidt mere mod rumforvitringseffekter, der kan modificere den øverste uforstyrrede overflade. Prøven, vi så på, var fra det første touchdown på overfladen.

Q:Hvad søger du især efter i din analyse?

Hayabusa2-missionen har et stort videnskabshold, og hver af disse eksperter har et andet spørgsmål, de forfølger. Vores gruppe er virkelig interesseret i mineraler dannet af vand og organiske forbindelser. Er de til stede i disse prøver, og i så fald hvad er deres kemi, og hvad fortæller de os om vands rolle i de første par millioner år af vores solsystem? Vores første data fra fjernmålingsinstrumenterne på rumfartøjet antydede, at Ryugu måske ikke var helt så vandrig, som vi forventede, den kunne være. En hypotese er, at den oprindelige asteroide blev ændret af vand, fører til dannelsen af ​​vandholdig ler og måske andre mineraler, men på et tidspunkt blev asteroiden så varmet op til det punkt, hvor den delvist dehydrerede. Nu hvor vi har prøverne i hånden, vi kan se nærmere og se, om den hypotese var rigtig.

Q:Hvilken form har analysen?

At begynde, vi laver det, der er kendt som nær- og mellem-infrarød reflektansspektroskopi, som analyserer lyset, der reflekteres af prøven ved bølgelængder længere end det menneskelige øje kan se, men som fortæller os om de tilstedeværende mineraler. Der er lignende instrumenter på rumfartøjet, der analyserede asteroideoverfladen på en skala fra mange meter til centimeter. Men i laboratoriet kigger vi på mikrometerskalaen. Så vi kan se på de enkelte små korn, mineralernes kompleksitet og deres kemi, og forstå, om og hvordan vandførende mineraler er til stede i prøven. Når vi har de detaljerede oplysninger, vi kan gå tilbage og se på vores større rumfartøjsdata og spørge:Var de hypoteser, vi lavede baseret på disse data, korrekte, eller er vi nødt til at revidere vores fortolkninger? At være i stand til at have fjernregistrerede rumfartøjsdata og derefter prøver i hånden for at udføre detaljerede laboratorieanalyser hjælper os virkelig med at lære, hvordan man bygger bro mellem disse rumlige skalaer.

Q:Hvorfor er det vigtigt at studere asteroider som Ryugu?

We think that asteroids like Ryugu represent the primordial building blocks of the solar system. So by learning more about Ryugu, we might be able to learn more about how the solar system formed and how it evolved to be as it is today.

Ud over, both Takahiro and I are co-investigators on NASA's OSIRIS-REx mission which is currently on its way back to Earth to return samples from the asteroid Bennu and which the spacecraft data have shown is home to water-bearing minerals and organic compounds. We're looking forward to measuring samples from that mission as well, so this analysis of the Ryugu samples will also help us prepare for those future measurements.