Przejdź do treści

Asteroida Ryugu: prawdopodobnie ogniwo formacji planetarnej

Ryugu

Zdjęcia wykonane w podczerwieni pokazują, że Ryugu jest prawie w całości zbudowana z fragmentów  ciała macierzystego, które zostało strzaskane i zniszczone na skutek zderzeń z wysoce porowatym materiałem.

Układ Słoneczny powstał około 4,5 miliarda lat temu. Liczne fragmenty materii świadczące o tej wczesnej erze jego ewolucji krążą teraz wokół Słońca, między innymi jako asteroidy. Około trzy czwarte z nich to bogate w węgiel planetoidy typu C, takie jak 162173 Ryugu, która była celem japońskiej misji Hayabusa 2 w latach 2018-2019. Sonda ta jest obecnie w drodze powrotnej na Ziemię - z próbkami skał!

Wielu naukowców, w tym planetolodzy z niemieckiego Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), intensywnie bada ten kawałek kosmicznego gruzu, mający blisko kilometr średnicy i mogący w dalekiej przyszłości  bardziej zbliżyć się do Ziemi. Jego zdjęcia w podczerwieni uzyskane przez sondę Hayabusa 2 zostały niedawno opublikowane w czasopiśmie Nature. Pokazują one, że asteroida składa się prawie całkowicie z bardzo porowatego materiału. Oznaczać to może, że Ryugu powstała głównie z fragmentów ciała macierzystego, z czasem zniszczonego na skutek kosmicznych zderzeń.

Wysoka porowatość i związana z nią niska wytrzymałość mechaniczna fragmentów skał, które zlepione razem składają się na Ryugu, powodują, że asteroida i inne ciała niebieskie tego typu łatwo rozpadają się na liczne fragmenty po wejściu w atmosferę ziemską. Z tego też powodu meteory bogate w węgiel są bardzo rzadko spotykane na Ziemi, a nasza atmosfera zwykle zapewnia nam dobrą ochronę przed nimi - małe odłamki meteorów mogą się w niej spalać po rozpadzie większego ciała.

Najnowsze badania globalnych właściwości Ryugu potwierdzają i uzupełniają wcześniejsze ustalenia dotyczące Ryugu, uzyskane przez niemiecko-francuski lądownik Mobile Asteroid Surface SCOuT (MASCOT) podczas misji Hayabusa2.

- Kruche, bardzo porowate asteroidy takie jak Ryugu są prawdopodobnie ważnym ogniwem ewolucji w procesie prowadzącym do gromadzenia się (zlepiania) kosmicznego pyłu w masywne ciała niebieskie - mówi Matthias Grott z DLR Institute of Planetary Research, który jest jednym z autorów nowej publikacji w Nature. - A to wypełnia lukę w naszym [dotychczasowym] rozumieniu procesu formowania się planet, ponieważ prawie nigdy wcześniej nie byliśmy w stanie wykryć takiego materiału w meteorytach znajdywanych na Ziemi.

Jesienią 2018 roku naukowcy współpracujący z Tatsuaki Okada z japońskiej agencji kosmicznej JAXA przeanalizowali temperaturę powierzchni asteroidy w kilku seriach pomiarów wykonanych termowizorem na podczerwień (TIR), znajdującym się ​​na pokładzie sondy Hayabusa 2. Pomiary wykonano w zakresie długości fal od 8 do 12 mikrometrów, podczas cykli dziennych i nocnych. Uczeni odkryli wówczas, że - z nielicznymi wyjątkami - powierzchnia asteroidy nagrzewa się bardzo szybko po ekspozycji na światło słoneczne.

- Szybkie ocieplenie po wschodzie słońca, od około minus 43 stopni Celsjusza do plus 27 stopni Celsjusza, sugeruje, że części składowe asteroidy mają zarówno małą gęstość, jak i wysoką porowatość - wyjaśnia Grott. Około 1% głazów znalezionych na jej powierzchni było jednak chłodniejsze i bardziej podobne do meteorytów znalezionych na Ziemi. - Mogą to być bardziej masywne fragmenty pochodzące z wnętrza oryginalnego ciała macierzystego, lub mogą one pochodzić z innych źródeł i wówczas z czasem spadłyby one na powierzchnię Ryugu - dodaje Jörn Helbert z DLR Institute of Planetary Research, który jest współautorem omawianej publikacji.

Krucha i porowata struktura planetoid typu C może być podobna do struktury planetozymali, które powstawały w pierwotnej mgławicy słonecznej i z czasem skupiały się coraz bardziej, ostatecznie formując współczesne nam planety. Większość zapadającej się masy pierwotnego obłoku gazu i pyłu, z którego powstał nasz układ, zgromadziła się w młodym Słońcu. Kiedy osiągnęło one swą masę krytyczną, w jego jądrze rozpoczął się proces generowania ciepła przez syntezę jądrową.

Pozostały po tym procesie pył, lód i gaz gromadziły się w obracającym się dysku akrecyjnym wokół nowo powstałej gwiazdy. Pod wpływem grawitacji powstały tam też 4,5 miliarda lat temu pierwsze zarodki planetarne - planetozymale. Planety i ich księżyce uformowały się z tych planetozymali po stosunkowo krótkim okresie, być może już w zaledwie 10 milionów lat. Pozostało po tym procesie wówczas wiele mniejszych ciał - asteroid i komet. Nie były one już wtedy w stanie dalej skupiać się w większe ciała i tworzyć kolejnych planety z powodu zaburzeń grawitacyjnych pochodzących od dużych planet, a w szczególności bardzo masywnego Jowisza.
 
Jednak procesy, które miały miejsce we wczesnej historii Układu Słonecznego, nie są jeszcze w pełni zrozumiałe dla naukowców. Wiele teorii na ich temat opiera się na teoretycznych modelach. Nie zostały one jeszcze potwierdzone obserwacjami - po części dlatego, że ślady po tych dawnych czasach są dziś już bardzo rzadkie. Dlatego badani tego typu często opierane są właśnie na meteorytach. Zawierają one składniki z czasów, gdy powstało Słońce i planety. Potrzebujemy też misji takich jak Hayabusa 2, aby móc odwiedzać mniejsze ciała, które powstawały we wczesnych etapach ewolucji Układu Słonecznego. To te badania pozwalają potwierdzić, uzupełnić lub obalić różne modele teoretyczne.

Latem 2019 roku wyniki misji lądownika MASCOT wykazały, że jego miejsce lądowania na Ryugu było pełne dużych, bardzo porowatych i kruchych głazów.

- Opublikowane wyniki są potwierdzeniem wyników badań przeprowadzonych przez radiometr DLR MARA z MASCOT - mówi Matthias Grott. -Wykazano, że próbka skalna przeanalizowana przez MARA jest reprezentatywna i typowa dla całej powierzchni asteroidy. Potwierdza to również, że fragmenty typowych asteroid typu C (takich jak Ryugu) najprawdopodobniej łatwo rozpadają się z powodu ich słabego stopnia wewnętrznego związania podczas wchodzenia w ziemską atmosferę.

Do tej pory naukowcy zakładali, że materiał budujący Ryugu jest chemicznie podobny do meteorytów, które występują również na Ziemi. Tzw. chondrule to małe, milimetrowe kule skalne, które powstały w pierwotnej mgławicy słonecznej blisko 4,5 miliarda lat temu i są dziś uważane za ważny budulec formacji planetarnej - elementarne cegiełki tworzące planety. Jak dotąd jednak naukowcy nie wykluczyli, że cegiełki te mogą też być zbudowane z materiału bogatego w węgiel, takiego jak ten znaleziony w komecie 67P/Churyumov-Gerasimenko w ramach misji Rosetta.

Sonda Hayabusa 2 podczas swej misji najpierw mapowała asteroidę z niskiej orbity, a następnie pobrała próbki skalne z tego ciała kosmicznego w dwóch różnych miejscach lądowania. Są one obecnie zamknięte w kapsule transportowej i podróżują ku Ziemi. Kapsuła ma wylądować w Australii pod koniec 2020 roku.

 

Czytaj więcej:

 

Źródło: DLR.de

Opracowanie: Elżbieta Kuligowska


Na zdjęciu: Zbliżenie na asteroidę Ryugu. Źródło: JAXA, University of Tokyo, Kochi University, Rikkyo University, Nagoya University, Chiba Institute of Technology, Meiji University, University of Aizu, AIST, Kobe University, Auburn University