Die nationale Synchrotronanlage des Vereinigten Königreichs, Diamond Light Source, wurde von einer großen, internationalen Kollaboration genutzt, um Körner zu untersuchen, die von einem erdnahen Asteroiden gesammelt wurden, um unser Verständnis der Entwicklung unseres Sonnensystems zu erweitern.
Forscher der University of Leicester brachten ein Fragment des Ryugu-Asteroiden zu Diamonds Nanoprobe-Beamline I14, wo eine spezielle Technik namens X-ray Absorption Near Edge Spectroscopy (XANES) verwendet wurde, um die chemischen Zustände der Elemente innerhalb des Asteroidenmaterials zu kartieren Untersuchen Sie seine Zusammensetzung im Detail. Das Team untersuchte die Asteroidenkörner auch mit einem Elektronenmikroskop am Electron Physical Science Imaging Center (ePSIC) von Diamond.
Julia Parker ist die leitende Beamline-Wissenschaftlerin für I14 bei Diamond. Sie sagte: „Die Röntgen-Nanosonde ermöglicht es Wissenschaftlern, die chemische Struktur ihrer Proben im Mikrometer- bis Nanolängenbereich zu untersuchen, was durch die nano- bis atomare Auflösung der Bildgebung am ePSIC ergänzt wird. Es ist sehr aufregend, dazu in der Lage zu sein zum Verständnis dieser einzigartigen Proben beizutragen und mit dem Team in Leicester zusammenzuarbeiten, um zu demonstrieren, wie die Techniken an der Beamline und entsprechend bei ePSIC zukünftigen Probenrückführungsmissionen zugute kommen können.“
Die bei Diamond gesammelten Daten trugen zu einer umfassenderen Untersuchung der Weltraumverwitterungssignaturen auf dem Asteroiden bei. Die unberührten Asteroidenproben ermöglichten es den Mitarbeitern zu untersuchen, wie die Weltraumverwitterung die physikalische und chemische Zusammensetzung der Oberfläche von kohlenstoffhaltigen Asteroiden wie Ryugu verändern kann.
Die Forscher entdeckten, dass die Oberfläche von Ryugu dehydriert ist und dass wahrscheinlich die Weltraumverwitterung dafür verantwortlich ist. Die Ergebnisse der Studie, veröffentlicht heute in Naturastronomiehaben die Autoren zu dem Schluss geführt, dass Asteroiden, die auf der Oberfläche trocken erscheinen, wasserreich sein könnten, was möglicherweise eine Überarbeitung unseres Verständnisses der Häufigkeit von Asteroidentypen und der Entstehungsgeschichte des Asteroidengürtels erfordert.
Ryugu ist ein erdnaher Asteroid mit einem Durchmesser von etwa 900 Metern, der erstmals 1999 im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter entdeckt wurde. Es ist nach dem Unterwasserpalast des Drachengottes in der japanischen Mythologie benannt. Im Jahr 2014 startete die japanische staatliche Weltraumbehörde JAXA Hayabusa2, eine Mission zur Rückführung von Asteroidenproben, um sich mit dem Asteroiden Ryugu zu treffen und Materialproben von seiner Oberfläche und darunter zu sammeln.
Das Raumschiff kehrte 2020 zur Erde zurück und setzte eine Kapsel frei, die wertvolle Fragmente des Asteroiden enthielt. Diese kleinen Proben wurden für wissenschaftliche Studien an Labore auf der ganzen Welt verteilt, einschließlich der School of Physics & Astronomy and Space Park der University of Leicester, wo John Bridges, einer der Autoren der Veröffentlichung, Professor für Planetenwissenschaften ist.
John sagte: „Diese einzigartige Mission, Proben von den primitivsten, kohlenstoffhaltigen Bausteinen des Sonnensystems zu sammeln, erfordert die detaillierteste Mikroskopie der Welt, und deshalb wollten JAXA und das Team für feinkörnige Mineralogie, dass wir Proben bei Diamond’s X-ray analysieren Wir halfen dabei, die Natur der Weltraumverwitterung auf diesem Asteroiden mit Mikrometeoriteneinschlägen und dem Sonnenwind aufzudecken, der dehydrierte Serpentinmineralien und eine damit verbundene Reduktion von oxidiertem Fe3+ zu stärker reduziertem Fe2+ erzeugt.
„Es ist wichtig, Erfahrungen bei der Untersuchung von Proben zu sammeln, die von Asteroiden zurückgebracht wurden, wie bei der Hayabusa2-Mission, denn bald werden neue Proben von anderen Asteroidentypen, dem Mond und innerhalb der nächsten 10 Jahre vom Mars, zur Erde zurückkehren. Die britische Gemeinschaft wird dies tun dank unserer Einrichtungen bei Diamond und den Elektronenmikroskopen bei ePSIC in der Lage sein, einige der kritischen Analysen durchzuführen.“
Die Bausteine von Ryugu sind Überreste von Wechselwirkungen zwischen Wasser, Mineralien und organischen Stoffen im frühen Sonnensystem vor der Entstehung der Erde. Das Verständnis der Zusammensetzung von Asteroiden kann helfen zu erklären, wie sich das frühe Sonnensystem entwickelt hat und wie sich anschließend die Erde gebildet hat. Sie könnten sogar helfen zu erklären, wie das Leben auf der Erde entstanden ist, wobei Asteroiden vermutlich einen Großteil des Wassers des Planeten sowie organische Verbindungen wie Aminosäuren geliefert haben, die die grundlegenden Bausteine liefern, aus denen alles menschliche Leben aufgebaut ist.
Die Informationen, die aus diesen winzigen Asteroidenproben gewonnen werden, werden uns helfen, den Ursprung nicht nur der Planeten und Sterne, sondern auch des Lebens selbst besser zu verstehen. Ob Fragmente von Asteroiden, antike Malereien oder unbekannte Virenstrukturen: Am Synchrotron können Wissenschaftler ihre Proben mit einer Maschine untersuchen, die 10.000-mal leistungsfähiger ist als ein herkömmliches Mikroskop.
Mehr Informationen:
Takaaki Noguchi, eine dehydrierte, vom Weltraum verwitterte Haut, die das hydrierte Innere von Ryugu umhüllt, Naturastronomie (2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01841-6. www.nature.com/articles/s41550-022-01841-6