Mineralproben, die von der japanischen Raumsonde Hayabusa2 vom Asteroiden Ryugu gesammelt wurden, helfen den Weltraumwissenschaftlern und Kollegen der UCLA, die chemische Zusammensetzung unseres Sonnensystems, wie es in seinen Anfängen vor mehr als 4,5 Milliarden Jahren existierte, besser zu verstehen.
In einer kürzlich veröffentlichten Studie in Naturastronomieentdeckten Wissenschaftler mithilfe von Isotopenanalysen, dass Karbonatmineralien des Asteroiden durch Reaktionen mit Wasser kristallisiert wurden, das ursprünglich als Eis im sich noch bildenden Sonnensystem auf dem Asteroiden angelagert und dann zu einer Flüssigkeit erwärmt wurde. Diese Karbonate sollen sich sehr früh gebildet haben – innerhalb der ersten 1,8 Millionen Jahre der Existenz des Sonnensystems – und sie bewahren Aufzeichnungen über die Temperatur und Zusammensetzung der wässrigen Flüssigkeit des Asteroiden, wie sie zu dieser Zeit existierte.
Der felsige, kohlenstoffreiche Ryugu ist der erste Asteroid vom C-Typ (C steht für „kohlenstoffhaltig“), von dem Proben gesammelt und untersucht wurden, sagte der Co-Autor der Studie, Kevin McKeegan, ein angesehener Professor für Erd-, Planeten- und Weltraumwissenschaften an UCLA. Was Ryugu besonders macht, bemerkte er, ist, dass es im Gegensatz zu Meteoriten keinen potenziell kontaminierenden Kontakt mit der Erde hatte. Durch die Analyse der chemischen Fingerabdrücke in den Proben können Wissenschaftler nicht nur ein Bild davon entwickeln, wie Ryugu entstanden ist, sondern auch wo.
„Die Ryugu-Proben zeigen uns, dass sich der Asteroid und ähnliche Objekte relativ schnell im äußeren Sonnensystem gebildet haben, jenseits der Kondensationsfronten von Wasser und Kohlendioxideis, wahrscheinlich als kleine Körper“, sagte McKeegan.
Die Analyse der Forscher ergab, dass sich Ryugus Karbonate mehrere Millionen Jahre früher als bisher angenommen gebildet haben, und sie weisen darauf hin, dass Ryugu – oder ein Vorläufer-Asteroid, von dem er möglicherweise abgebrochen ist – als relativ kleines Objekt entstanden ist, wahrscheinlich weniger als 20 Kilometer (12,5 Meilen). ) im Durchmesser.
Dieses Ergebnis ist überraschend, sagte McKeegan, da die meisten Modelle der Asteroidenakkretion den Zusammenbau über längere Zeiträume vorhersagen würden, was zur Bildung von Körpern mit einem Durchmesser von mindestens 50 Kilometern (mehr als 30 Meilen) führen würde, die die Kollisionsentwicklung über die lange Geschichte besser überleben könnten das Sonnensystem.
Die Raumsonde Hayabusa2 landet am 1. Juli 2019 auf Ryugu, um Proben zu sammeln. Hayabusa2 flog im Dezember 2020 an der Erde vorbei und setzte Proben im australischen Outback ab. Forscher haben das vergangene Jahr damit verbracht, sie zu studieren. Bildnachweis: JAXA, Universität Tokio, Kochi-Universität, Rikkyo-Universität, Nagoya-Universität, Chiba Institute of Technology, Meiji-Universität, Aizu-Universität, AIST
Und obwohl Ryugu aufgrund von Kollisionen und Zusammenbauten im Laufe seiner Geschichte derzeit nur einen Durchmesser von etwa 1 Kilometer hat, ist es sehr unwahrscheinlich, dass es jemals ein großer Asteroid war, sagten die Forscher. Sie stellten fest, dass jeder größere Asteroid, der sehr früh im Sonnensystem gebildet wurde, durch den Zerfall großer Mengen von Aluminium-26, einem radioaktiven Nuklid, auf hohe Temperaturen erhitzt worden wäre, was zum Schmelzen von Gestein im gesamten Inneren des Asteroiden zusammen mit Chemikalien geführt hätte Differenzierung, wie die Trennung von Metall und Silikat.
Ryugu zeigt keine Beweise dafür, und seine chemischen und mineralogischen Zusammensetzungen entsprechen denen, die in den chemisch primitivsten Meteoriten gefunden wurden, den sogenannten CI-Chondriten, von denen angenommen wird, dass sie sich auch im äußeren Sonnensystem gebildet haben.
McKeegan sagte, dass die laufende Forschung an den Ryugu-Materialien weiterhin ein Fenster zur Entstehung der Planeten des Sonnensystems, einschließlich der Erde, öffnen wird.
„Die Verbesserung unseres Verständnisses von flüchtigen und kohlenstoffreichen Asteroiden hilft uns, wichtige Fragen in der Astrobiologie anzugehen – zum Beispiel die Wahrscheinlichkeit, dass felsige Planeten wie eine Quelle für präbiotische Materialien zugänglich sind“, sagte er.
Um die Karbonate in den Ryugu-Proben zu datieren, erweiterte das Team die an der UCLA entwickelte Methodik für ein anderes „kurzlebiges“ radioaktives Zerfallssystem mit dem Isotop Mangan-53, das in Ryugu vorhanden war.
Die Studie wurde von Kaitlyn McCain, einer UCLA-Doktorandin zum Zeitpunkt der Forschung, die jetzt am Johnson Space Center der NASA in Houston arbeitet, und der Postdoktorandin Nozomi Matsuda, die im Ionenmikrosondenlabor des Department of Earth der UCLA arbeitet, gemeinsam geleitet , Planeten- und Weltraumwissenschaften.
Weitere Co-Autoren der Veröffentlichung sind Wissenschaftler des Phase-2-Kurationskochi-Teams in Japan unter der Leitung von Motoo Ito. Dieses Team ist verantwortlich für die Kuratierung von Partikeln aus der Regolith-Probe, die vom Ryugu-Asteroiden gesammelt wurden, und die Analyse ihrer petrologischen und chemischen Eigenschaften durch koordinierte mikroanalytische Techniken.
Mehr Informationen:
Kaitlyn A. McCain et al., Frühe Flüssigkeitsaktivität auf Ryugu, abgeleitet aus Isotopenanalysen von Karbonaten und Magnetit, Naturastronomie (2023). DOI: 10.1038/s41550-022-01863-0