Hvad er asteroider lavet af? En prøve returneret til Jorden afslører solsystemets byggesten

For godt 12 måneder siden sad vi ved Woomera i den australske outback og ventede på en stribe lys på himlen for at vidne om, at Hayabusa2-rumfartøjet var vendt tilbage fra sin rejse for at samle et lille stykke af en jordnær asteroide kaldet Ryugu . Desværre for os var det overskyet i Woomera den dag, og vi så ikke rumfartøjet komme ind.

Men det var den eneste ufuldkommenhed, vi så i returen. Vi fandt og hentede Hayabusa2, bragte den tilbage til Woomera, rensede og undersøgte den.

Prøvekapslen blev fjernet fra rumfartøjet. Den var i god stand, den havde ikke overskredet 60 ℃ ved genindtræden, og kapslen raslede, da den blev vendt, hvilket tyder på, at vi faktisk havde en solid prøve. Dens vakuum var blevet opretholdt, hvilket gjorde det muligt at indsamle de gasser, der var blevet frigivet fra asteroideprøven, og en foreløbig analyse af disse blev udført i Woomera.

Et år senere ved vi meget mere om den prøve. I den seneste måned er der nu udgivet tre artikler om den første analyse af Ryugu-prøverne, herunder en artikel i Science denne uge om forholdet mellem materialet set ved asteroiden, og prøven vendte tilbage til Jorden.

Disse observationer åbner et vindue til dannelsen af ​​solsystemet og hjælper med at opklare et meteoritmysterium, der har undret videnskabsmænd i årtier.

Skrøbelige fragmenter

Alt i alt vejer prøven omkring 5 gram, fordelt mellem de to touchdown-steder, der blev udtaget.

Den første prøve kom fra Ryugus blottede overflade. For at få den anden prøve affyrede rumfartøjet en lille skive mod asteroiden for at lave et lille krater, og indsamlede derefter en prøve nær krateret i håbet om, at denne anden prøve ville indeholde materiale fra under overfladen, beskyttet mod rumforvitring.

Touchdown-prøvetagningen blev optaget af videokameraer om bord på Hayabusa2. Gennem en detaljeret analyse af videoen har vi fundet ud af, at formen på de partikler, der udstødes fra Ryugu under touchdowns, ligner meget partiklerne, der er hentet fra prøvekapslen. Dette tyder på, at begge prøver faktisk er repræsentative for overfladen - den anden kan også indeholde noget underjordisk materiale, men vi ved det endnu ikke.

Tilbage i laboratoriet kan vi se, at disse prøver er ekstremt skrøbelige og har meget lav densitet, hvilket indikerer, at de er ret porøse. De har forfatningen af ​​ler, og de opfører sig som det.

Ryugu-prøverne er også meget mørke i farven. Faktisk er de mørkere end nogen meteoritprøve, der nogensinde er fundet. In situ observationerne ved Ryugu indikerede også dette.

Men nu har vi en sten i hånden, og vi kan undersøge den og få detaljerne om, hvad det er.

Et meteoritmysterium

Solsystemet er fyldt med asteroider:klippestykker, der er meget mindre end en planet. Ved at se på asteroider gennem teleskoper og analysere lysspektret, de reflekterer, kan vi klassificere de fleste af dem i tre grupper:C-type (som indeholder meget kulstof), M-type (som indeholder mange metaller) og S-type (som indeholder meget silica).

Når en asteroides bane bringer den i en kollision med Jorden, afhængigt af hvor stor den er, kan vi se den som en meteor (et stjerneskud), der stryger hen over himlen, mens den brænder op i atmosfæren. Hvis nogle af asteroiderne overlever for at nå jorden, kan vi måske finde det resterende stykke sten senere:disse kaldes meteoritter.

De fleste af de asteroider, vi ser i kredsløb om solen, er de mørkfarvede C-typer. Baseret på deres spektrum virker C-typer meget ens i makeup til en slags meteorit kaldet kulstofholdige kondritter. Disse meteoritter er rige på organiske og flygtige forbindelser såsom aminosyrer og kan have været kilden til frøproteinerne til at skabe liv på Jorden.

Men mens omkring 75 procent af asteroiderne er C-typer, er kun 5 procent af meteoritterne kulstofholdige kondritter. Indtil nu har dette været en gåde:Hvis C-typer er så almindelige, hvorfor ser vi så ikke deres rester som meteoritter på Jorden?

Observationerne og prøverne fra Ryugu har løst dette mysterium.

Ryugu-prøverne (og formentlig meteoritter fra andre C-type asteroider) er for skrøbelige til at overleve at komme ind i Jordens atmosfære. Hvis de ankom kørende med mere end 15 kilometer i sekundet, hvilket er typisk for meteorer, ville de splintre og brænde op længe før de nåede jorden.

Solsystemets daggry

Men Ryugu-prøverne er endnu mere spændende end som så. Materialet minder om en sjælden underklasse af kulstofholdig kondrit kaldet CI, hvor C er kulstofholdig og I refererer til Ivuna-meteoritten fundet i Tanzania i 1938.

Disse meteoritter er en del af chondrit-klanen, men de har meget få af de definerende partikler kaldet chondrules, runde korn af overvejende olivin, der tilsyneladende er krystalliseret fra smeltede dråber. CI-meteoritterne er mørke, ensartede og finkornede.

Disse meteoritter er unikke ved at være opbygget af de samme elementer som solen og i samme proportioner (udover de elementer, der normalt er gasser). Vi tror, ​​det skyldes, at CI-kondriter blev dannet i skyen af ​​støv og gas, der til sidst kollapsede for at danne solen og resten af ​​solsystemet.

Men i modsætning til klipper på Jorden, hvor 4,5 milliarder års geologisk bearbejdning har ændret proportionerne af elementer, vi ser i skorpen, er CI-kondriter stort set uberørte prøver af vores solsystems planetariske byggesten.

Ikke mere end 10 CI-kondriter er nogensinde blevet genfundet på Jorden, med en samlet kendt vægt på mindre end 20 kg. Disse objekter er sjældnere end prøver af Mars i vores samlinger.

Hvad er så chancerne for, at den første C-type asteroide, vi besøger, ligner en af ​​de sjældneste slags meteorit så meget?

Det er sandsynligt, at sjældenheden af ​​disse CI-meteoritter på Jorden faktisk er relateret til deres skrøbelighed. De ville have svært ved at overleve turen gennem atmosfæren, og hvis de nåede overfladen, ville den første regnbyge forvandle dem til mudderpytter.

Asteroidemissioner såsom Hayabusa2, dens forløber Hayabusa og NASA's Osiris-REx, udfylder gradvist nogle tomrum i vores viden om asteroider. Ved at bringe prøver tilbage til Jorden giver de os mulighed for at se tilbage i disse objekters historie og tilbage til dannelsen af ​​selve solsystemet.