Im Moment ist der Japanische Agentur für Luft- und Raumfahrtforschung ‘S (JAXA)
Hayabusa2 Raumsonde ist damit beschäftigt, den Asteroiden 162173 Ryugu zu erkunden. Diese besteht wie ihr Vorgänger aus einer Probenrückgabe-Mission, bei der Regolith von der Oberfläche des Asteroiden zur Analyse nach Hause gebracht wird. Diese Studien sollen uns nicht nur mehr über das frühe Sonnensystem erzählen, sondern auch den Ursprung des Wassers der Erde (und vielleicht sogar des Lebens) beleuchten.
Inzwischen sind die Wissenschaftler hier zu Hause damit beschäftigt, die Proben zu untersuchen, die von 25143 Itokawa von der Hayabusa1 Raumfahrzeug. Danke an a Kürzlich durchgeführte Studie von zwei Kosmochemikern der Arizona State University (ASU) ist nun bekannt, dass dieser Asteroid reichlich Wasser enthielt. Daraus schätzt das Team, dass bis zur Hälfte des Wassers auf der Erde vor Milliarden von Jahren von Asteroiden- und Kometeneinschlägen stammen könnte.
Diese Studie, bei der zum ersten Mal Proben von der Oberfläche eines Asteroiden auf Wasser untersucht wurden, erschien kürzlich in der Zeitschrift Wissenschaftliche Fortschritte .Das Studienteam bestand aus Ziliang Jin und Maitrayee Bose, einer Postdoktorandin und einer Assistenzprofessorin an der ASU Schule für Erd- und Weltraumforschung (SELBST).
Künstlerische Darstellung von Hayabusa, die die Erde verlässt, eine japanische Probe-Rückkehr-Mission zum Asteroiden 25143 Itokawa. Bildnachweis: JAXA
Der aktuelle wissenschaftliche Konsens ist, dass Asteroiden aus Material bestehen, das bei der Entstehung des Sonnensystems übrig geblieben ist. Das Studium dieser Körper soll daher Aufschluss über ihre frühe Geschichte und Entwicklung geben. Was Jin und Bose nach der Untersuchung der von JAXA zur Verfügung gestellten Proben herausfanden, war, dass sie im Vergleich zum Durchschnitt der im inneren Sonnensystem gefundenen Objekte mit Wasser angereichert waren.
Und Bose in angegeben ein Interview mitASU jetzt, diese Studie wurde dank der Zusammenarbeit zwischen der ASU und JAXA ermöglicht, obwohl sie überrascht waren zu hören, wonach sie und Jin suchten:
„Es war ein Privileg, dass die japanische Raumfahrtbehörde JAXA bereit war, fünf Partikel von Itokawa mit einem US-Ermittler zu teilen. Es spiegelt auch gut unsere Schule wider… Bis wir es vorgeschlagen haben, dachte niemand daran, nach Wasser zu suchen. Ich freue mich, berichten zu können, dass sich unsere Ahnung ausgezahlt hat.“
Um die fünf Proben zu untersuchen, von denen jede einen Durchmesser von 50 bis 250 Mikrometer hat (etwa die Hälfte der Breite eines menschlichen Haares), verwendete das Team ASUs Nanoskaliges Sekundärionen-Massenspektrometer (NanoSIMS). Dieses Instrument ist eines von nur 22 Spektrometern weltweit, das mit hoher Empfindlichkeit winzige Mineralkörner untersuchen kann.
Die beiden von Jin und Bose untersuchten Itokawa-Partikel sind winzig: Zum Vergleich: Ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von 100 bis 500 Mikrometer. Das NanoSIMS-Instrument von ASU ermöglichte es, Informationen über den Wassergehalt der Partikel zu gewinnen. Bildnachweis: Z. Jin und M. Bose/ASU/JAXA
In zwei der fünf Partikel identifizierte das Team Pyroxen, ein Mineral, das (auf der Erde) Wasser als Teil seiner kristallinen Struktur enthält. Jin und Bose vermuteten auch, dass die Körner Spuren von Wasser enthalten könnten, wobei unklar war, wie viel. Itokawas lange Geschichte hätte Erwärmungsereignisse, Einschläge, Erschütterungen und Fragmentierung umfasst, die alle seine Temperatur erhöht und dazu geführt hätten, dass Wasser in den Weltraum verloren ging.
Die NanoSIMS-Messungen bestätigten diese Hypothese und zeigten, dass die Probenkörner selbst reich an Wasser waren. Überraschend war jedoch, wie reich sie waren. Dies deutet darauf hin, dass Asteroiden wie Itokawa (die als „trocken“ gelten) mehr Wasser aufnehmen können, als Wissenschaftler bisher dachten.
Aufgrund seiner Zusammensetzung, die überwiegend aus Silikatmineralen und Metallen besteht, haben Planetenwissenschaftler Itokawa als Asteroiden der S-Klasse bezeichnet. Mit einer Länge von nur 500 Metern und einem Durchmesser von 215 bis 300 (700 bis 1000 Fuß) umkreist der Asteroid alle 18 Monate die Sonne in einer durchschnittlichen Entfernung von 1,3 AE – innerhalb der Erdbahn bis etwas über die des Mars hinaus .
Es wird angenommen, dass Objekte, die die Größe von Itokawa haben, Fragmente sind, die von größeren Asteroiden der S-Klasse abgebrochen sind. Obwohl diese Asteroiden klein sind, wird angenommen, dass sie das Wasser und die flüchtigen Materialien (Stickstoff, Kohlendioxid, Methan, Ammoniak usw.) behalten haben, die sie bei ihrer Entstehung hatten. Als Bose erklärt :
„Asteroiden vom Typ S sind eines der häufigsten Objekte im Asteroidengürtel. Sie haben sich ursprünglich in einer Entfernung von der Sonne von einem Drittel bis dreimal der Entfernung der Erde gebildet. '
Die von Jin und Bose untersuchten Proben stammten aus dem sogenannten Muses-Meer, dem glatten Gebiet in der Mitte von Itokawa. Bildnachweis: JAXA
Aufgrund seiner Struktur, die aus zwei mit Felsbrocken übersäten Hauptlappen (mit unterschiedlicher Dichte) besteht, die durch einen schmaleren Abschnitt verbunden sind, wird angenommen, dass Itokawa der Überrest eines etwa 19 km (12 mi) breiten Mutterkörpers ist. Im Laufe seiner Geschichte wurde es auf zwischen 550 und 800 ° C (1000 und 1500 ° F) erhitzt und erlitt mehrere Einschläge, mit einem großen Ereignis, das es auseinanderbrach.
In der Folgezeit verschmolzen zwei der Fragmente zu Itokawa, das vor etwa 8 Millionen Jahren seine heutige Größe und Form annahm. Trotz des katastrophalen Zerfalls, der zu seiner Bildung führte, und der Tatsache, dass die Probenkörner Strahlung und Mikrometeoriteneinschlägen ausgesetzt waren, zeigten die Mineralien immer noch Hinweise auf Wasser, das in den Weltraum verloren ging.
„Obwohl die Proben an der Oberfläche gesammelt wurden, wissen wir nicht, wo sich diese Körner im ursprünglichen Mutterkörper befanden“, sagte Jin. „Aber unsere beste Vermutung ist, dass sie mehr als 100 Meter tief darin vergraben waren … Die Mineralien haben eine Wasserstoffisotopenzusammensetzung, die von der Erde nicht zu unterscheiden ist.“
Dies zeigt, dass Asteroideneinschläge während der Spätes schweres Bombardement (vor ca. 4,1 bis 3,8 Milliarden Jahren) waren dafür verantwortlich, kurz nach ihrer Entstehung Wasser auf die Erde zu verteilen. Wie Bose hinzufügte, macht dies Asteroiden der S-Klasse zu einem vorrangigen Ziel für zukünftige Probenrückgabemissionen.
„Dies bedeutet, dass Asteroiden vom Typ S und die Mutterkörper gewöhnlicher Chondrite wahrscheinlich eine kritische Quelle für Wasser und mehrere andere Elemente für die terrestrischen Planeten sind. Und das können wir nur aufgrund von In-situ-Isotopenmessungen an zurückgegebenen Proben von Asteroiden-Regolith – ihrem Oberflächenstaub und Gestein – sagen.“
Itokawa, ein erdnussförmiger Asteroid mit unterschiedlicher Dichte in seinem kleinen Körper. Bildnachweis: ESO/JAXA
Wenn diese Missionen stattfinden, wird ASU wahrscheinlich eine bedeutende Rolle spielen. Derzeit arbeitet Bose an der Schaffung einer Reinlaboranlage an der ASU, die zusammen mit dem NanoSIMS die erste öffentliche Universitätseinrichtung sein wird, die Materialproben von Asteroiden und Körpern im Sonnensystem analysieren kann.
Professor Meenakshi – der Direktor der ASUs Zentrum für Meteoritenstudien und der neue Direktor des SESE – ist auch Teil des Analyseteams, das die zurückgegebenen Proben untersuchen wirdHayabusa2Mission. Die Raumsonde wird im Dezember 2019 den Asteroiden Ryugu verlassen und bis Dezember 2020 zur Erde zurückkehren.
Die ASU ist auch verantwortlich für den Beitrag der Thermisches Emissionsspektrometer (OTES) Instrument an Bord der NASA OSIRIS-REx Raumsonde, die derzeit eine Probenrückgabemission mit dem erdnahen Asteroiden Bennu durchführt. OSIRIS-REx soll im nächsten Sommer Proben von Bennu sammeln und bis September 2023 zur Erde zurückbringen.
Diese und andere Missionen werden das Verständnis der Wissenschaftler über die Entstehung unseres Sonnensystems erweitern und könnten sogar ein Licht auf die Anfänge des Lebens auf unserem Planeten werfen. Als Bose abgeschlossen :
„Sample-Return-Missionen sind obligatorisch, wenn wir wirklich eine gründliche Untersuchung planetarischer Objekte durchführen wollen. Die Hayabusa-Mission nach Itokawa hat unser Wissen über den flüchtigen Inhalt der Körper erweitert, die zur Bildung der Erde beigetragen haben. Es wäre nicht verwunderlich, wenn ein ähnlicher Mechanismus der Wasserproduktion bei felsigen Exoplaneten um andere Sterne üblich ist.“
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