Ny analyse afslører den brutale historie om Winchcombe-meteoritternes rejse gennem rummet

Intensiv ny nanoanalyse af Winchcombe-meteoritten har afsløret, hvordan den blev påvirket af vand og gentagne gange blev knust og samlet igen på den rejse, den tog gennem rummet, før den landede på en engelsk fåremark i 2021.

Forskere fra snesevis af institutioner i Storbritannien, Europa, Australien og USA samarbejdede om forskningen. Sammen udsatte de mineralkorn i fragmenter af Winchcombe-meteoritten for en bred vifte af banebrydende analytiske teknikker.

Deres arbejde, som blev udført i en skala, der er mere typisk forbeholdt at undersøge prøver returneret til Jorden ved multimilliard-dollar rummissioner, har givet dem enestående indsigt i historien om Winchcombe-meteoritten i processen.

Deres analyse har hjulpet dem med at rulle tiden tilbage til meteorittens tidligste dage som en isbærende tør klippe, og derefter spore dens transformation gennem isens smeltning til en mudderkugle, som blev brækket fra hinanden og genopbygget igen og igen.

Winchcombe-meteoritten er et usædvanligt velbevaret eksempel på en gruppe rumbjergarter kaldet CM kulstofholdige kondritter, som blev dannet i de tidligste perioder af solsystemet. De bærer mineraler, der er ændret af tilstedeværelsen af ​​vand på deres forældreasteroide.

Analyse af disse mineraler i Winchcombe-meteoritten vil hjælpe videnskabsmænd med at opklare svarene på spørgsmål omkring de processer, der dannede vores solsystem, inklusive jordens vands mulige oprindelse.

I modsætning til de fleste meteoritter, som kan ligge uopdaget i måneder eller år efter at de er kommet ind i jordens atmosfære, blev Winchcombe-meteoritten genfundet få timer efter at have ramt jorden. Medlemmer af offentligheden, borgerforskere og amatør-meteorit-entusiastsamfundet erkendte, at sten havde ramt jorden og hjalp videnskabsmænd med at identificere placeringen af ​​prøverne, hvilket hjalp deres genopretning.

Hastigheden af ​​dens genopretning hjalp med at forhindre, at den blev yderligere ændret ved udsættelse for jordens atmosfære, hvilket giver videnskabsmænd en sjælden mulighed for at lære mere om CM-kondriter ved at undersøge det ned til atomniveau.

I et papir offentliggjort i tidsskriftet Meteoritics and Planetary Science , beskriver forskere, hvordan de udforskede den komplekse breccia af Winchombe-meteoritten.

En breccia er klippe dannet af bidder af andre klipper cementeret sammen i en struktur kaldet en kataklastisk matrix. Holdets analyse udført ved hjælp af sofistikerede teknikker, herunder transmissionselektronmikroskopi, elektron-backscatter-diffraktion, flyvetidspunkt sekundær ionmassespektrometri og atomsondetomografi, viste, at Winchcombe-brecciaen indeholder otte forskellige typer CM-kondritsten.

Holdet fandt ud af, at hver klippetype er blevet ændret i forskellig grad af tilstedeværelsen af ​​vand, ikke kun mellem klippetyperne, men overraskende nok også i dem. Holdet fandt mange eksempler på uændrede mineralkorn ved siden af ​​fuldstændigt ændrede, selv ned til nanoskalaen. Til sammenligning er et menneskehår omkring 75.000 nanometer tykt.

Holdet antyder, at den sandsynlige forklaring på de forskellige stentypers rodede natur og deres ekstreme variation i vandig ændring er, at Winchcombe-asteroiden gentagne gange blev smadret i stykker ved sammenstød med andre asteroider, før den blev trukket sammen igen.

Et andet væsentligt fund i analysen er den uventede høje andel af carbonatmineraler som aragonit, calcit og dolomit, sammen med mineraler, der efterfølgende har erstattet carbonater, i prøverne, som holdet analyserede.

Dette tyder på, at Winchcombe-meteoritten var mere kulstofrig end tidligere antaget og sandsynligvis akkumulerede rigeligt frossen CO₂ før det smeltede for at danne de carbonatmineraler, som holdet observerede. Holdets analyse kan hjælpe med at forklare de store karbonatårer, der er blevet observeret på overfladen af ​​asteroiden Bennu af NASA's OSIRIS-REx-mission.

Undersøgelsen blev ledet af Dr. Luke Daly fra University of Glasgow, som også er hovedforfatter af papiret. Dr. Daly ledede også eftersøgningsgruppen, som fandt det største fragment af Winchcombe-meteoritten, efter at den blev set som en ildkugle, der strøg hen over himlen over Gloucestershire den 28. februar 2021.

Dr. Daly sagde:"Vi var fascineret af at afdække, hvor fragmenteret breccien var i den Winchcombe-prøve, vi analyserede. Hvis du forestiller dig Winchcombe-meteoritten som en stiksav, var det, vi så i analysen, som om hver af stiksavsstykkerne selv havde også skåret i mindre stykker og derefter blandet i en pose fyldt med fragmenter af syv andre stiksave.

"Men det, vi har afsløret i forsøget på at løse stiksavene gennem vores analyser, er ny indsigt i de meget fine detaljer om, hvordan klippen blev ændret af vand i rummet. Det giver os også en klarere idé om, hvordan den må være blevet slået ved nedslag og reformeret igen og igen i løbet af sin levetid, siden den hvirvlede sammen ud af soltågen for milliarder af år siden."

Dr. Leon Hicks fra University of Leicester og medforfatter af undersøgelsen sagde:"Dette analyseniveau af Winchcombe-meteoritten er praktisk talt hidtil uset for materialer, der ikke direkte blev returneret til Jorden fra rummissioner, som månesten fra Apollo program eller prøver fra Ryugu-asteroiden indsamlet af Hayabusa 2-sonden."

Paper medforfatter Dr. Martin Suttle fra Open University sagde:"Hastigheden, hvormed fragmenterne af Winchcombe blev genvundet, efterlod os nogle uberørte prøver til analyse, fra centimeterskalaen helt ned til individuelle atomer i klipperne. Hvert korn er en lille tidskapsel, der tilsammen hjælper os med at opbygge et bemærkelsesværdigt klart overblik over dannelsen, omdannelsen og forandringen, der fandt sted i løbet af millioner af år."

Dr. Diane Johnson fra Cranfield University, en medforfatter af papiret, tilføjede:"Forskning som denne hjælper os med at forstå den tidligste del af dannelsen af ​​vores solsystem på en måde, der bare ikke er mulig uden detaljeret analyse af materialer, der var lige der i rummet, som det skete, er Winchcombe-meteoritten et bemærkelsesværdigt stykke rumhistorie, og jeg er glad for at have været en del af holdet, der har hjulpet med at fortælle denne nye historie."

Flere oplysninger: Luke Daly et al., Brecciation på kornskalaen inden for litologierne af den Winchcombe Mighei-lignende kulstofholdige kondrit, Meteoritics &Planetary Science (2024). DOI:10.1111/maps.14164

Journaloplysninger: Meteoritik og planetarisk videnskab

Leveret af University of Glasgow