Studerendes komparative analyse af primitive asteroider giver kontekst for yderligere forskning, fremtidige NASA-missioner

De primitive asteroider, som UCF-fysikdoktorand Brittany Harvison studerer, bærer spor af deres oprindelse og milliarder af år af vores solsystems historie med sig.

Harvison søgte gennem et bibliotek af infrarøde teleskopdata for at analysere den spektrale sammensætning af 25 medlemmer af Erigone-familien af ​​primitive asteroider og hjælpe med at udfylde hullerne i vores forståelse af skabelsen af ​​vores solsystem.

Dataene om Erigone-asteroiderne, som er placeret i det vigtigste asteroidebælte mellem Mars og Jupiters kredsløb, blev indsamlet som en del af PRIMitive Asteroid Spectroscopic Survey-projektet (PRIMASS) ledet af UCF-planetforskeren Noemí Pinilla-Alonso.

Harvisons arbejde, som blev offentliggjort i tidsskriftet Icarus , lægger grundlaget for fremtidig forskning og kan få forskere tættere på at konkludere, om asteroider bragte vand til Jorden og i givet fald hvor meget.

"Der er teorier om, at Jorden kunne have modtaget en brøkdel af sit vand fra primitive asteroider i det tidlige solsystem," siger Harvison, som også er forsker ved Florida Space Institute (FSI). "En stor del af disse teorier er at forstå, hvordan disse primitive asteroider blev transporteret ind i Jordens vej. Så udforskning af primitive asteroider i solsystemet i dag kunne hjælpe med at tegne et billede af, hvad der foregik for alle de år siden."

Nogle af disse kosmiske rejsende, inklusive asteroiderne inden for Erigone-familien, har hydrerede silikater. De eksisterende hydrerede kroppe, der fortsætter med at bevæge sig gennem vores solsystem, kunne fortælle os mere om dem, der kolliderede med Jorden.

Det er et af de mange udestående spørgsmål, som Harvisons arbejde håber at løse.

"Vi ønskede primært at se, om der var primitive asteroidefamilier, der ligner Erigone- og Polana-asteroidefamilierne," siger Harvison. "Vi brugte spektroskopi til at studere, hvilke slags mineraler der var på overfladen for at forstå deres sammensætning."

Fra undersøgelsen så Harvison og hendes medforfattere, at Erigone- og Polana-familierne er forskellige fra hinanden i det nære infrarøde, men at de andre primitive familier har deres egne niveauer af rød farve i deres spektrale fordeling sammen med deres egne unikke niveauer af hydrering.

Med andre ord viser de primitive familier i det indre solsystem en række forskellige rødme og hydrering. Analysen og sammenligningen viser bevis for, at disse familier ikke er knyttet til de foreslåede Erigone-lignende eller Polana-lignende grupper, hvilket udfordrer de tidligere kendte teorier om, hvor de passer ind. Også en bestemt asteroide, (52246) Donaldjohanson, ser ud til at høre hjemme. til Erigone-familien baseret på dens spektrum.

Sæt historie sammen

På grund af vigtigheden af ​​at forstå karakteren af ​​primitive objekter, har talrige rumfartøjer målrettet primitive asteroider, såsom JAXA's Hayabusa2 og NASA's OSIRIS-REx, som besøgte, studerede og returnerede prøver fra henholdsvis Ryugu og Bennu.

Bennu og Ryugu fik forskerne til yderligere at studere primitive asteroider og finde ud af, hvor de kom fra, siger Harvison.

Erigone var en af ​​de sidste stykker af det store bibliotek af PRIMASS-data, der eksisterede, men som endnu ikke var blevet undersøgt, siger Harvison. PRIMASS sigter mod at forstå mangfoldigheden af ​​overfladeegenskaber blandt primitive kollisionsfamilier i asteroidebæltet og kortlægge deres sammensætning.

En kollisionsfamilie af asteroider refererer til en gruppe af asteroider, der menes at være opstået fra opløsningen af ​​et større moderlegeme på grund af en kollision. Medlemmerne af en kollisionsfamilie giver information om det indre af den intakte krop, de var en del af før sammenstødet.

PRIMASS-projektet karakteriserer kollisionsfamilierne af primitive asteroider i hovedbæltet, og især dem, der kunne være oprindelsen til de primitive jordnære asteroider såsom Bennu og Ryugu.

Konklusionerne ved at studere kollisionsfamilier som Erigone er kritiske puslespilsbrikker i den større bestræbelse på at forstå skabelsen af ​​vores solsystem.

"Det større omfang var at se på primitive familier i den indre del af hovedasteroidebæltet, hvor Ryugu og Bennu sandsynligvis er opstået," siger hun. "Erigone-familien var den sidste brik i puslespillet, der blev placeret i PRIMASS-biblioteket for at give fuld kontekst om primitive asteroider i denne region og give andre videnskabsmænd mulighed for at analysere dataene."

Harvisons forskning giver supplerende kontekst til den kommende NASA Lucy-mission, som vil have det eponyme rumfartøj på besøg (52246) Donaldjohanson i foråret 2025, før det går videre med at undersøge otte trojanske objekter (rumsten fanget i Jupiters kredsløb) i 2027 til 2033.

Ser mod fremtiden

Studiets medforfatter Mário De Prá, en assisterende videnskabsmand ved FSI, fungerede som forskningsassistent og Harvisons medvejleder. Medforfatter Pinilla-Alonso er Harvisons forskningsrådgiver og assisterede Harvison i hendes forskning.

Pinilla-Alonso siger, at hun er glad for at kunne hjælpe Harvison og se hendes vækst.

"For mig var det en fornøjelse at se processen og slutresultatet," siger hun. "Hun kontaktede mig tidligt under pandemien, da vi alle arbejdede derhjemme for at udtrykke sin interesse for at tage en ph.d.-grad her på UCF. Her er vi omkring tre år senere:hun har gjort et fantastisk stykke arbejde, og der er mere til kom."

Pinilla-Alonso og Harvison siger, at de var overraskede over, at ingen havde studeret Erigone-familiens spektroskopi.

"Da Brittany landede på dette projekt, så vi, at der var én information, vi manglede," siger Pinilla-Alonso.

"PRIMASS havde afsluttet analysen af ​​det synlige og nær-infrarøde af alle de primitive familier i det indre bælte, men der manglede én familie:Erigone. Det var meget vigtigt, fordi det var familien, der kunne give afslutning på at lære om det indre [ asteroide] bæltefamilier Indtil du stiller det rigtige spørgsmål eller har værktøjerne, søger du nogle gange ikke det svar. P>

Den viden, der er opnået ved at studere Bennu, Ryugu og de primitive asteroidefamilier Erigone og Polana, vil tjene som et springbræt for fremtidige observationer fra James Webb Space Telescope og NASA-missioner.

"Det er meget spændende tider at gennemgå alle disse nye data, og der kommer flere med James Webb Space Telescope," siger Pinilla-Alonso. "Jeg tror virkelig, at den største opdagelse er endnu ikke kommet. De data, vi kan indsamle fra Jorden, er begrænsede. Nu har vi det bedste værktøj i rummet til at blive ved med at lære mere."

Pinilla-Alonso, Harvison og andre forskere ved FSI skal begynde at bruge JWST så tidligt som denne sommer til at observere Erigone og andre primitive asteroider, og over en periode på omkring to år evaluere de indsamlede spektre.

Harvison fastholder sin entusiasme, mens hun ser frem til at bygge videre på sine analyser og yderligere optrevle oprindelsen af ​​disse primitive asteroider.

"Der er denne fascination, når jeg ser på disse data, og jeg undersøger noget, der er millioner af miles væk," siger Harvison. "Vi kan se tilbage milliarder af år og lære den oprindelige struktur og sammensætning af det tidlige solsystem ved at studere overfladen af ​​disse asteroider. Det har altid været noget, der begejstrer mig."

Flere oplysninger: Brittany Harvison et al., PRIMASS nær-infrarød undersøgelse af Erigone kollisionsfamilien, Icarus (2024). DOI:10.1016/j.icarus.2024.115973

Journaloplysninger: Icarus

Leveret af University of Central Florida